Гвардейский крейсер «Красный Кавказ». - И. Цветков

В памятной записке, представленной в Морское министерство в августе 1909 г. германской фирмой «Вулкан», высказывалось противоположное мнение: «Система Кэртис – АЭГ – Вулкан во всех отношениях вполне развита и превзошла систему Парсонса настолько, что, по крайней мере, в Германии приверженцы системы Парсонса покидают ее, в том числе и германское Морское ведомство, и переходят к системе Кэртис – АЭГ – Вулкан» [41] Поэтому русское Морское министерство и приняло соломоново решение, разрешив к установке на корабли турбин обоих типов.

Многочисленные системы судовых турбин по принципу работы подразделялись на два основных типа – активные и реактивные» а также на промежуточный тип – активно-реактивные турбины. По активному принципу строились судовые турбины Кэртис – АЭГ, разработанные германской фирмой АЭГ, а также Кэртис – АЭГ – Вулкан. К этому же типу относились турбины Целли и Рато, которые редко использовались на судах. Судовая турбина Парсонса была реактивной.

Судовые турбины активного типа были наиболее приспособлены к работе с паром высокого давления, поэтому в турбинах Кэртиса не приходилось строить столь большого количества рядов лопаток, как в турбинах Парсонса. «Благодаря этому обстоятельству,- отмечает инженер-механик Д. А. Голов,- при установке турбин Кэртнса на судах можно на каждом валу иметь самостоятельную группу турбин, что дает возможность ограничиться двумя валами вместо четырех, необходимых при турбинах Парсонса» [42] Далее он замечает: «Можно уже предвидеть, что комбинированные турбины представляют собой судовые двигатели ближайшего будущего» [43]. Это предвидение, выражавшее одновременно и взгляды механического отдела Морского технического комитета, оказалось вполне оправданным. Если на первых проектировавшихся в России турбинных кораблях линкорах типа «Севастополь» – были установлены турбины Парсонса, то для эскадренного миноносца «Новик», который начал проектироваться несколько позже, были выбраны турбины Кэртис – АЭГ – Вулкан комбинированного типа. Комбинированные турбины с колесами Кэртиса имели важное преимущество: они не требовали при установке на судах специальных дополнительных турбин экономического хода (крейсерских), как это было необходимо при использовании турбины Парсонса.

Практика создания комбинированных турбин Кэртиса в Германии показала возможность строить турбины в одном корпусе, в котором были заключены турбина высокого давления и турбина крейсерского хода, представлявшая собой несколько активных колес Кэртиса, расположенных на впускном конце (место впуска пара.- И. Ц.) турбины и не работавших на полном ходу, так как пар в них не подавался. Эта часть турбины – так называемые крейсерские колеса – делилась на две группы, которые вводились в действие вместе или раздельно, а именно: для экономического хода – одновременно обе группы, а для хода, промежуточного между экономическим и полным,- только одна из них.

Преимущество реактивных турбин при работе с паром низкого давления заставило в дальнейшем и другие заводы строители турбин активного типа – прибегнуть к комбинации своих турбин с турбинами Парсонса. Фирмы же, закупившие лицензии на право производства турбин Парсонса, стали заниматься разработкой судовых турбин с внедрением активных колес Кэртиса. Этими разработками занимались германские турбостроительные фирмы. В результате такой работы появилась система судовых турбин Мельмс – Пфеннингер. Она представляла собой турбину парсоновского типа с несколькими активными колесами Кэртиса со стороны впуска пара. При разработке комбинированных турбин наиболее ощутимые результаты были получены строителями турбин Кэртиса, В условиях корабля на режим работы турбины накладывались два противоположных требования: с одной стороны, стремление повысить коэффициент полезного действия самой турбины, с другой, гребного винта. Естественно, что при этом в процессе проектирования турбин для различных классов кораблей принимались компромиссные технические решения, удачный выбор которых зависел от опыта и таланта как конструктора турбин, так и проектировщиков корабля. Уже в то время было хорошо известно, что главным фактором, от которого зависит коэффициент полезного действия турбины, является соотношение скорости проходящего в ней пара и скорости вращения турбинных лопаток. В стационарных условиях имелись возможности довести скорость последних до величины, близкой к оптимальной, т. е. такой, которая дает наибольший коэффициент полезного действия. В корабельных же условиях при прямой передаче на гребной вал эту скорость приходилось ограничивать, чтобы получить удовлетворительный момент и коэффициент полезного действия гребного винта, который при больших оборотах начинал кавитировать, что приводило к резкому ухудшению гидродинамических характеристик винта и корабля в целом, а также другим неприятным последствиям: вибрации корпуса судна, кавитационной эрозии, повышенному акустическому излучению. Последнее, правда, тогда не играло никакой роли и могло не учитываться при проектировании. Вследствие этого конструкторам приходилось выбирать такое число оборотов гребного винта, которое давало бы наибольший коэффициент полезного действия и турбины, и гребного винта. Как показал приобретенный в то время опыт, разница в результатах, полученная при эксплуатации различных турбинных судов, объяснялась, как правило, «неодинаково удовлетворительными соразмерениями турбин и гребных винтов» [44] Сложившуюся ситуацию в проектировании турбин с прямой передачей на винт Морской технический комитет оценивал так: «Есть основание сказать, что в настоящее время имеется уже некоторый опыт в этом отношении, основывающийся на результатах испытаний турбинных судов, и, строя турбины для сравнительно малых скоростей вращения, удовлетворяющих условиям выгодного действия гребных винтов, находят возможность обеспечить довольно высокое совокупное полезное действие и турбин» и гребных винтов» [45].

Каким же образом все же удавалось решить тогда задачу снижения числа оборотов гребного винта? Путь был единственный: увеличивать окружную скорость вращения турбинных лопаток и снижать, насколько это возможно, скорость пара, задавшись при этом определенным, наиболее выгодным числом оборотов гребного винта для данного класса корабля, Конечной целью таких расчетов было достижение оптимального соотношения скоростей пара и турбинных лопаток, что обеспечивало, в свою очередь, удовлетворительный коэффициент полезного действия турбинной установки. Но при этом возрастали диаметр и масса турбины, которые в судовых условиях, естественно, не могли не ограничиваться размерами корпуса корабля и его водоизмещением.

На первых этапах разработки судовых турбинных двигателей наблюдался слишком осторожный подход к расчету их мощности. Поэтому во время эксплуатации, даже при полком ходе корабля, давление пара оказывалось значительно заниженным по сравнению с действительными возможностями турбин, что понижало экономичность последних. Как выяснилось позже при испытаниях турбинных судов, паровые турбины допускали довольно большие перегрузки в течение длительного времени, причем их экономичность от этого нисколько не снижалась, а даже, наоборот, повышалась. В то же время при работе на скоростях, меньших тех, для которых были рассчитаны турбины, их экономичность резко снижалась. Замеры, проведенные на многих кораблях, показали, например, что у 18-уз судна расход угля на 1 л.с. в один час при скорости 17 уз возрастает на 4,5%, при 16 уз – на 10% и 15 уз – на 18%.

В России паровые судовые турбины накануне первой мировой войны строились исключительно для военных кораблей. Причем для линейных кораблей и линейных крейсеров применялись турбины Парсонса, право на производство которых было приобретено Балтийским и Франко-Русским заводами, а также Обществом Николаевских заводов и верфей, Турбины для эскадренных миноносцев и легких крейсеров строились на Металлическом и Русско-Балтийском заводах, в Обществе Николаевских заводов и верфей, на Путиловской верфи и Русско-Балтийском заводе. Турбины, выпускавшиеся этими предприятиями, были самых разнообразных типов: Броун – Бовери – Парсонс, Кэртис – АЭГ, Кэртис – АЭГ – Вулкан и др. Но при этом следует заметить, что русское турбостроение в то время не внесло чего-либо принципиально нового в конструкцию судовых паровых турбин [46].

Если системы турбинных двигателей не отличались большим разнообразием и проектант корабля неизменно останавливал свой выбор или на турбинах Парсонса, или на турбинах Кэртиса, не считая их модификаций, то системы водотрубных котлов, напротив, были настолько разнообразны, что одни их наименования трудно было бы перечислить [47] При этом проектанты судов в большинстве стран, строивших боевые корабли, стремились применять те конструкции и типы котлов, которые были изобретены их соотечественниками. Тем не менее в первом десятилетии XX в. во многих странах сложилась определенная практика при выборе котлов. На больших кораблях английского флота, как правило, устанавливались котлы Бабкока – Вилькокса и Ярроу, на американских – также Бабкока – Вилькокса, на французских – Бельвиля и Никлосса, на германских – Шульца – Торникрофта и на японских – Мийабара. На быстроходных судах – крейсерах малого водоизмещения и эскадренных миноносцах – почти все страны применяли котлы Торникрофта и Нормана. В России преимущественно строились котлы Бельвиля, Ярроу, Торникрофта и их модификации, например котлы Долголенко – Бельвиля.