В последната статия разгледахме въпросите, свързани с инсталирането на котли Nikloss на Варяг - по -голямата част от интернет битките около електроцентралата на крайцера са посветени на тези блокове. Но е странно, че придавайки толкова голямо значение на котлите, по -голямата част от заинтересованите по тази тема напълно пренебрегват парните машини на крайцера. Междувременно огромен брой проблеми, идентифицирани по време на експлоатацията на "Варяг", са свързани с тях. Но за да се разбере всичко това, е необходимо първо да се освежи паметта за дизайна на корабните парни машини в края на миналия век.
Всъщност принципът на работа на парна машина е доста прост. Има цилиндър (обикновено разположен вертикално на корабни машини), вътре в който има бутало, способно да се движи нагоре и надолу. Да предположим, че буталото е в горната част на цилиндъра - тогава пара се подава под налягане до отвора между него и горния капак на цилиндъра. Парата се разширява, изтласквайки буталото надолу и така достига долната точка. След това процесът се повтаря „точно обратното“- горният отвор се затваря, а парата вече се подава към долния отвор. В същото време изходът за пара се отваря от другата страна на цилиндъра и докато парата изтласква буталото отдолу нагоре, отработената пара в горната част на цилиндъра се измества в изхода за пара (движението на отработената пара в диаграмата е обозначена с пунктирана синя стрелка).
По този начин парният двигател осигурява възвратно -постъпателното движение на буталото, но за да се превърне в въртене на винтовия вал, се използва специално устройство, наречено колянов механизъм, при което коляновият вал играе важна роля.
Очевидно, за да се осигури работата на парната машина, лагерите са изключително необходими, благодарение на което се извършва както работата на коляновия механизъм (предаване на движение от буталото към коляновия вал), така и закрепването на въртящия се колянов вал.
Трябва също така да се каже, че по времето, когато Варяг е проектиран и построен, целият свят в строителството на военни кораби отдавна е преминал към парни двигатели с тройно разширение. Идеята за такава машина възниква, защото парата, изразходвана в цилиндъра (както е показано на горната диаграма), изобщо не губи напълно енергията си и може да се използва повторно. Затова те направиха така - първо прясна пара влезе в цилиндъра с високо налягане (HPC), но след като завърши работата си, тя не беше „хвърлена“обратно в котлите, а влезе в следващия цилиндър (средно налягане или HPC) и отново натисна буталото в него. Разбира се, налягането на парата, влизаща във втория цилиндър, намаля, поради което самият цилиндър трябваше да бъде направен с по -голям диаметър от HPC. Но това не беше всичко - парата, която беше излязла във втория цилиндър (LPC), влезе в третия цилиндър, наречен цилиндър с ниско налягане (LPC), и продължи работата си вече в него.
От само себе си се разбира, че цилиндърът с ниско налягане трябва да има максимален диаметър в сравнение с останалите цилиндри. Дизайнерите го направиха по-лесно: LPC се оказа твърде голям, така че вместо един LPC направиха два и машините станаха четирицилиндрови. В същото време парата се подава едновременно към двата бутилки с ниско налягане, тоест въпреки наличието на четири „разширителни“цилиндъра, остават три.
Това кратко описание е напълно достатъчно, за да се разбере какво не е наред с парните машини на крайцера Varyag. И „погрешно“с тях, имаше, уви, толкова много, че авторът на тази статия се затруднява да знае откъде точно да започне. По -долу описваме основните грешки, допуснати при проектирането на парните машини на крайцера, и ще се опитаме да разберем кой в крайна сметка е виновен за тях.
Така че проблем №1 беше, че конструкцията на парната машина очевидно не понася напреженията на огъване. С други думи, добро представяне може да се очаква само когато парната машина е напълно равна. Ако тази основа внезапно започне да се огъва, това създава допълнително натоварване на коляновия вал, което работи по почти цялата дължина на парната машина - тя започва да се огъва, лагерите, които я държат, бързо се влошават, появява се люфт и коляновият вал се измества, поради което коляновите лагери вече страдат - механизъм на шатун и дори бутала на цилиндъра. За да се предотврати това, парната машина трябва да бъде монтирана на здрава основа, но това не беше направено на Варяг. Неговите парни машини имаха само много лека основа и всъщност бяха прикрепени директно към корпуса на кораба. А тялото, както знаете, „диша“на морската вълна, тоест се огъва по време на търкаляне - и тези постоянни завои доведоха до изкривяване на коляновите валове и „разхлабване“на лагерите на парните машини.
Кой е виновен за този недостатък на дизайна на Varyag? Без съмнение отговорността за тази липса на кораба трябва да бъде възложена на инженерите от фирмата на C. Crump, но … тук има някои нюанси.
Факт е, че подобна конструкция на парни машини (когато тези без твърда основа бяха монтирани на корпуса на кораба) беше общоприета - нито Асколд, нито Богатир имаха твърди основи, но парните машини работеха безупречно върху тях. Защо?
Очевидно деформацията на коляновия вал ще бъде толкова по -значима, колкото по -голяма е нейната дължина, тоест колкото по -голяма е дължината на самата парна машина. Варягът имаше две парни машини, докато Асколд имаше три. По проект последните са също четирицилиндрови парни двигатели с тройно разширение, но поради значително по-ниската си мощност, те имат значително по-къса дължина. Поради този ефект отклонението на каросерията на машините на Askold се оказа много по -слабо - да, те бяха, но, да речем, „в рамките на разумното“и не доведоха до деформации, които биха изключили парните машини.
Всъщност първоначално се предполагаше, че общата мощност на машините Varyag трябваше да бъде 18 000 к.с., съответно мощността на една машина е 9 000 к.с. Но по -късно Ч. Крамп направи много трудна за обяснение грешка, а именно увеличи мощността на парните машини до 20 000 к.с. Източниците обикновено обясняват това с факта, че Ch. Crump се е заел с това поради отказа на MTK да използва принудителен взрив по време на тестовете на крайцера. Би било логично, ако Ch. Crump, едновременно с увеличаването на мощността на машините, също увеличи производителността на котлите по проекта Varyag до същите 20 000 к.с., но нищо подобно не се случи. Единствената причина за подобен акт може да бъде надеждата, че котлите на крайцера ще надхвърлят капацитета, определен от проекта, но как би могло да се направи това, без да се прибягва до тяхното принуждаване?
Тук вече едно от двете неща - или Ч. Крамп все още се надяваше да настоява за тестване при принуждаване на котлите и се страхуваше, че машините няма да "разтегнат" увеличената им мощност, или по някаква неясна причина той вярва, че котлите на Varyag и без форсиране ще бъде достигната мощност от 20 000 к.с. Във всеки случай изчисленията на гл. Оказа се, че Crump греши, но това доведе до факта, че всяка крайцерна машина е имала мощност от 10 000 к.с. В допълнение към естественото увеличение на масата, разбира се, се увеличиха и размерите на парните машини (дължината достигна 13 м), докато трите машини Askold, които трябваше да показват 19 000 к.с. номинална мощност, трябва да има само 6 333 к.с. всеки (уви, дължината им, за съжаление, е неизвестна на автора).
Но какво да кажем за "Богатир"? В края на краищата той беше, подобно на Varyag, двувалов и всяка от неговите коли имаше почти еднаква мощност - 9 750 к.с. срещу 10 000 к.с., което означава, че е имал подобни геометрични размери. Но трябва да се отбележи, че корпусът на Богатир беше малко по -широк от този на Варяг, имаше малко по -ниско съотношение дължина / ширина и като цяло изглеждаше по -твърд и по -малко податлив на отклонение от корпуса на Варяг. Освен това е възможно германците да са укрепили основата спрямо тази, на която са стояли парните машини на Varyag, тоест ако не е била подобна на тези, които са били получени от по -съвременни кораби, тя все пак е осигурявала по -добра здравина от основите на Варяг. На този въпрос обаче може да се отговори само след подробно проучване на плановете на двата крайцера.
По този начин вината на инженерите на компанията Crump не е, че са поставили слаба основа за машините на Varyag (както изглежда са направили останалите корабостроители), а че не са видели и не са осъзнали необходимостта за да се осигури "гъвкавостта" Машини с по-здрав корпус или преход към схема с три винта. Фактът, че подобен проблем е успешно решен в Германия, и не само от изключително опитния Вулкан, който е построил Богатир, но и от второстепенния и без опит в изграждането на големи бойни кораби по свой собствен проект от Германия, свидетелства далеч не в полза на американските конструктори. Честно казано, трябва да се отбележи, че MTK също не контролира този момент, но трябва да се разбере, че никой не му е поставил задача да следи всяко кихане на американците, а това не е било възможно.
Но уви, това е само първият и може би дори не най -значимият недостатък на парните машини на най -новия руски крайцер.
Проблем No 2, който очевидно беше основният, беше дефектният дизайн на парните машини Varyag, които бяха оптимизирани за високата скорост на кораба. С други думи, машините работят добре при максимално налягане на парата, в противен случай започват проблеми. Факт е, че когато налягането на парата падне под 15,4 атмосфери, бутилките с ниско налягане престанаха да изпълняват своята функция - енергията на парата, влизаща в тях, не беше достатъчна, за да задвижва буталото в цилиндъра. Съответно при икономически ходове „каруцата започна да кара коня“- цилиндрите с ниско налягане, вместо да помагат при завъртането на коляновия вал, самите те бяха задвижени от нея. Тоест коляновият вал получава енергия от цилиндрите с високо и средно налягане и я изразходва не само за въртене на винта, но и за осигуряване на движението на буталата в два цилиндъра с ниско налягане. Трябва да се разбере, че конструкцията на коляновия механизъм е проектирана така, че цилиндърът да задвижва коляновия вал през буталото и плъзгача, но не и обратното: в резултат на такова неочаквано и не тривиално използване на коляновия вал, той изпитва допълнителни напрежения, които не са предвидени от неговия дизайн, което също води до повреда на лагерите, които го държат.
Всъщност може да не е имало особен проблем в това, но само при едно условие - ако конструкцията на машините предвиждаше механизъм, който изключва коляновия вал от цилиндрите с ниско налягане. След това, във всички случаи на работа при налягане на парата по -ниско от зададеното, беше достатъчно да "натиснете бутона" - и LPC спря да зарежда коляновия вал, но такива механизми не бяха предвидени от дизайна на "Varyag "машини.
Впоследствие инженер И. И. Гипиус, който ръководи сглобяването и настройката на разрушителните механизми в Порт Артър, извърши подробно изследване на машините Varyag през 1903 г. и написа цял изследователски доклад въз основа на неговите резултати, посочи следното в него:
„Тук се предполага, че заводът Crump, бързащ да предаде крайцера, не е имал време да регулира разпределението на парата; машината бързо се разстрои и на кораба, естествено, започнаха да поправят частите, които пострадаха повече от други по отношение на нагряване, почукване, без да елиминират първопричината. Като цяло несъмнено е изключително трудна задача, ако не и невъзможна, да се изправя с кораб означава превозно средство, което първоначално е било дефектно от завода."
Очевидно е, че Ch. Crump е изцяло виновен за този недостатък на електроцентралата Варяг.
Проблем номер 3 сам по себе си не беше особено сериозен, но в комбинация с горните грешки даде „кумулативен ефект“. Факт е, че известно време, когато проектират парни машини, дизайнерите не вземат предвид инерцията на своите механизми, в резултат на което последните постоянно са изложени на прекомерен стрес. Въпреки това, когато Варягът е създаден, теорията за балансиране на силите на инерция на машините е проучена и разпространена навсякъде. Разбира се, прилагането му изисква допълнителни изчисления от производителя на парната машина и му създава определени трудности, което означава, че цената на работата като цяло се увеличава. Така че MTC в своите изисквания, за съжаление, не посочи задължителното приложение на тази теория при проектирането на парни машини, а Ch. Crump очевидно е решил да спести от това (трудно е да си представим, че той самият и никой от неговите инженерите имат нещо по въпроса, те не познават теорията). Като цяло или под влиянието на алчността, или поради банална некомпетентност, но разпоредбите на тази теория при създаването на машините Varyag (и между другото, Retvizan) бяха игнорирани, в резултат на което силите на инерция се оказаха "много неблагоприятно" (според I. I. Gippius) действие върху цилиндрите със средно и ниско налягане, допринасящо за нарушаване на нормалната работа на машините. При нормални условия (ако парната машина беше снабдена с надеждна основа и нямаше проблеми с разпределението на парата) това не би довело до повреди и така …
Вината за тази липса на парни машини "Варяг" най -вероятно трябва да бъде поставена както на Ch. Crump, така и на MTK, които допуснаха неясната формулировка на заповедта.
Проблем # 4 беше използването на много специфичен материал в лагерите за парни машини. За тази цел са използвани фосфорни и манганови бронзи, които доколкото авторът знае, не са били широко използвани в корабостроенето. В резултат на това се случи следното: поради горните причини лагерите на машините "Varyag" бързо се повредиха. Те трябваше да бъдат ремонтирани или заменени с това, което беше под ръка в Порт Артър, и там, уви, нямаше такива удоволствия. В резултат на това възникна ситуация, когато парната машина работеше с лагери, изработени от материали с напълно различни качества - преждевременното износване на някои предизвика допълнителни напрежения в други и всичко това също допринесе за нарушаване на нормалната работа на машините.
Строго погледнато, това е може би единственият проблем, чието „авторство“не може да бъде установено. Фактът, че доставчиците на Ch. Crump са избрали такъв материал, по никакъв начин не би могъл да предизвика негативна реакция от никого - тук те бяха напълно сами по себе си. Очевидно беше извън човешките възможности да се предположи катастрофалното състояние на електроцентралата Варяг, да се предвидят причините за това и да се предоставят на Порт Артър необходимите материали и едва ли беше възможно да се доставят необходимите марки бронз „за всеки случай“там, като се има предвид огромното количество от всички материали за ескадрилата, чиято нужда беше известна със сигурност, но нуждите на която не можеха да бъдат задоволени. Да обвинявате машинните инженери, които ремонтираха машините на Варяг? Малко вероятно е те да разполагат с необходимата документация, която да им позволи да предвидят последствията от ремонта си и дори да знаят за това, какво биха могли да променят? Те все още нямаха други възможности.
Обобщавайки нашия анализ на електроцентралата на крайцера "Варяг", трябва да заявим, че недостатъците и грешките при проектирането на парните машини и котлите "великолепно" се допълват. Остава впечатлението, че котлите и парните машини на Nikloss са сключили пакта за саботаж срещу крайцера, на който са били инсталирани. Опасността от инциденти с котел принуди екипажа да установи намалено налягане на парата (не повече от 14 атмосфери), но това създаде условия, при които парните машини на Varyag трябваше бързо да станат неизползваеми и корабните механици не можеха да направят нищо по въпроса. Ще разгледаме по -подробно последиците от конструктивните решения на машините и котлите Varyag по -късно, когато анализираме резултатите от тяхната работа. След това ще дадем окончателната оценка на електроцентралата на крайцера.
