I den siste artikkelen undersøkte vi problemene knyttet til installasjon av Nikloss -kjeler på Varyag - hoveddelen av internettkampene rundt krysserens kraftverk er viet disse enhetene. Men det er rart at det overveldende flertallet av de som er interessert i dette emnet, som legger kjeden så stor vekt på kjelene, helt overser dampmaskinene til krysseren. I mellomtiden er et stort antall problemer identifisert under driften av "Varyag" forbundet med dem. Men for å forstå alt dette, er det nødvendig først å oppdatere minnet om utformingen av skipsdampmotorer på slutten av forrige århundre.
Faktisk er driftsprinsippet til en dampmaskin ganske enkelt. Det er en sylinder (vanligvis plassert vertikalt på skipsmaskiner), inne som er et stempel som kan bevege seg opp og ned. Anta at stemplet er på toppen av sylinderen - så tilføres damp under trykk til hullet mellom det og topplokket på sylinderen. Dampen ekspanderer, skyver stempelet nedover og når det nederste punkt. Etter det gjentas prosessen "nøyaktig det motsatte" - det øvre hullet er lukket, og det tilføres nå damp til det nedre hullet. Samtidig åpnes damputløpet på den andre siden av sylinderen, og mens dampen skyver stempelet fra bunn til topp, blir den brukte dampen i den øvre delen av sylinderen forskjøvet inn i damputløpet (bevegelsen til eksosdamp i diagrammet er indikert med den prikkede blå pilen).
Dermed gir dampmotoren stempelets bevegelse frem og tilbake, men for å konvertere den til rotasjon av skrueakselen, brukes en spesiell enhet som kalles sveivmekanismen, der veivakselen spiller en viktig rolle.
For å sikre driften av dampmotoren er lagre åpenbart ekstremt nødvendige, takket være at både veivmekanismen (overføring av bevegelse fra stemplet til veivakselen) og festingen av den roterende veivakselen utføres.
Det må også sies at da Varyag ble designet og bygget, hadde hele verden i konstruksjonen av krigsskip for lengst gått over til trippel ekspansjonsdampmotorer. Ideen om en slik maskin oppsto fordi dampen som ble brukt i sylinderen (som vist i det øvre diagrammet) ikke helt mistet energien i det hele tatt og kunne brukes på nytt. Derfor gjorde de det - først kom fersk damp inn i høytrykksylinderen (HPC), men etter å ha fullført arbeidet ble det ikke "kastet" tilbake i kjelene, men gikk inn i den neste sylinderen (middels trykk eller HPC) og igjen dyttet stempelet inn i den. Selvfølgelig reduserte trykket av dampen som kom inn i den andre sylinderen, og derfor måtte selve sylinderen lages med en større diameter enn HPC. Men det var ikke alt - dampen som hadde trent i den andre sylinderen (LPC) kom inn i den tredje sylinderen, kalt lavtrykkssylinderen (LPC), og fortsatte arbeidet allerede i den.
Det sier seg selv at lavtrykkssylinderen måtte ha en maksimal diameter i forhold til resten av sylindrene. Designerne gjorde det lettere: LPC viste seg å være for stor, så i stedet for en LPC lagde de to og maskinene ble firesylindrede. På samme tid ble det likevel levert damp til begge lavtrykkssylindere samtidig, det vil si til tross for tilstedeværelsen av fire "ekspansjons" sylindere, tre gjensto.
Denne korte beskrivelsen er ganske nok til å forstå hva som var galt med dampmaskinene til Varyag -cruiseren. Og "feil" med dem, det var, akk, så mye at forfatteren av denne artikkelen synes det er vanskelig å vite nøyaktig hvor du skal begynne. Nedenfor beskriver vi de viktigste feilene som ble gjort i utformingen av cruiserens dampmotorer, og vi skal prøve å finne ut hvem som tross alt var skyld i dem.
Så problem nr. 1 var at designet på dampmotoren åpenbart ikke tåler bøyespenninger. Med andre ord kunne god ytelse bare forventes når dampmaskinen var helt i vater. Hvis denne basen plutselig begynner å bøye, skaper dette en ekstra belastning på veivakselen, som går langs nesten hele lengden på dampmotoren - den begynner å bøye, lagrene som holder den raskt forverres, avspillingen vises og veivakselen blir forskjøvet, derfor lider veivlagrene allerede - koblingsstangmekanisme og til og med sylinderstempler. For å forhindre at dette skjer, må dampmaskinen installeres på et solid fundament, men dette ble ikke gjort på Varyag. Dampmaskinene hans hadde bare et veldig lett fundament og var faktisk festet direkte til skipets skrog. Og kroppen, som du vet, "puster" på havbølgen, det vil si at den bøyer seg under rulling - og disse konstante svingene førte til krumning av veivakslene og "løsningen" av lagrene til dampmotorer.
Hvem har skylden for denne designfeilen til Varyag? Uten tvil bør ansvaret for denne mangelen på skipet tildeles ingeniørene i firmaet C. Crump, men … det er visse nyanser her.
Faktum er at et slikt design av dampmotorer (da de uten stivt fundament ble installert på skipets skrog) generelt ble akseptert - verken Askold eller Bogatyr hadde stive fundamenter, men dampmaskinene fungerte feilfritt på dem. Hvorfor?
Tydeligvis vil deformasjonen av veivakselen være mer signifikant, jo større lengde, det vil si lengre lengde på selve dampmaskinen. Varyag hadde to dampmaskiner, mens Askold hadde tre. Av design var sistnevnte også firesylindrede trippel-ekspansjonsdampmotorer, men på grunn av deres betydelig lavere effekt hadde de en betydelig kortere lengde. På grunn av denne effekten viste kroppens nedbøyning på Askold -maskinene seg å være mye svakere - ja, det var de, men la oss si "innenfor fornuften" og førte ikke til deformasjoner som ville deaktivere dampmaskinene.
Faktisk ble det opprinnelig antatt at den totale effekten til Varyag -maskinene skulle være henholdsvis 18.000 hk, og effekten til en maskin var 9.000 hk. Men senere gjorde Ch. Crump en svært vanskelig å forklare feil, nemlig at han økte kraften til dampmotorer til 20.000 hk. Kilder forklarer vanligvis dette ved at Ch. Crump gikk for det på grunn av nektelsen til MTK å bruke tvungen sprengning under testene av krysseren. Det ville være logisk hvis Ch. Crump, samtidig med at maskinene økte, også økte produktiviteten til kjelene i Varyag -prosjektet til de samme 20 000 hk, men ingenting av det slaget skjedde. Den eneste grunnen til en slik handling kan være håpet om at krysserens kjeler vil overstige kapasiteten som er etablert av prosjektet, men hvordan kan dette gjøres uten å tvinge dem?
Her allerede en av to ting - eller Ch. Crump håpet fortsatt å insistere på å teste når kjelene tvinges og fryktet at maskinene ikke ville "strekke" ut den økte kraften, eller av en uklar grunn trodde han at kjelene til Varyag og uten å tvinge en effekt på 20 000 hk. Uansett er beregningene av Ch. Crump viste seg å være feil, men dette førte til at hver cruiser -maskin hadde en effekt på 10.000 hk. I tillegg til den naturlige økningen i masse, økte selvfølgelig også dimensjonene på dampmaskinene (lengden nådde 13 m), mens de tre Askold -maskinene, som skulle vise 19.000 hk. nominell effekt, bør bare ha 6 333 hk. hver (akk, lengden er dessverre ukjent for forfatteren).
Men hva med "Bogatyr"? Tross alt var den, som Varyag, to -akslet, og hver av bilene hadde nesten samme effekt - 9 750 hk. mot 10.000 hk, noe som betyr at den hadde lignende geometriske dimensjoner. Men det skal bemerkes at Bogatyr -skroget var noe bredere enn det for Varyag, hadde et noe lavere lengde / breddeforhold og i det hele tatt virket mer stivt og mindre utsatt for nedbøyning enn Varyags skrog. I tillegg er det mulig at tyskerne styrket grunnlaget i forhold til det som dampmaskinene til Varyag sto på, det vil si at hvis det ikke var likt det som ble mottatt av mer moderne skip, ga det fortsatt bedre styrke enn grunnlaget for Varyag. Dette spørsmålet kan imidlertid bare besvares etter en detaljert studie av tegningene til begge krysserne.
Således var feilen til ingeniørene i Crump -selskapet ikke at de hadde lagt et svakt grunnlag for Varyag -maskinene (som det ser ut til at gjorde andre skipsbyggere), men at de ikke så og ikke innså behovet for å sikre "ufleksibiliteten" Maskiner med en sterkere kropp eller en overgang til en treskrue. Det faktum at et lignende problem ble løst med hell i Tyskland, og ikke bare av den ekstremt erfarne Vulcan, som bygde Bogatyren, men også av annenrangs og uten erfaring med å bygge store krigsskip etter eget design av Tyskland, vitner langt ikke til fordel for de amerikanske konstruktørene. For å være ærlig bør det imidlertid bemerkes at MTK ikke kontrollerte dette øyeblikket heller, men det skal forstås at ingen satte ham i oppgave å overvåke hver nys fra amerikanerne, og dette var ikke mulig.
Men akk, dette er bare den første og kanskje ikke engang den største ulempen ved dampmaskinene til den nyeste russiske krysseren.
Oppgave nr. 2, som tilsynelatende var den viktigste, var den mangelfulle konstruksjonen til Varyag -dampmaskinene, som var optimalisert for skipets høye hastighet. Med andre ord fungerte maskinene godt på nær maksimalt damptrykk, ellers startet problemer. Faktum er at når damptrykket synker under 15,4 atmosfærer, sluttet lavtrykkssylindrene å utføre sin funksjon - energien fra dampen som kom inn i dem var ikke nok til å drive stempelet i sylinderen. Følgelig, på økonomiske trekk, begynte "vognen å kjøre hesten" - lavtrykkssylindrene, i stedet for å hjelpe til med å rotere veivakselen, ble selv satt i gang av den. Det vil si at veivakselen mottok energi fra høyt og middels høyt trykksylindere, og brukte den ikke bare på skruens rotasjon, men også på å sikre stempelets bevegelse i to lavtrykkssylindere. Det må forstås at utformingen av veivmekanismen var designet for det faktum at det var sylinderen som ville drive veivakselen gjennom stempelet og glidebryteren, men ikke omvendt: som et resultat av en så uventet og ikke- ved triviell bruk av veivakselen, opplevde den ytterligere påkjenninger som konstruksjonen ikke sørget for, noe som også førte til svikt i lagrene som holdt den.
Faktisk kan det ikke ha vært et spesielt problem i dette, men bare under en betingelse - hvis konstruksjonen av maskinene sørget for en mekanisme som kobler veivakselen fra lavtrykkssylindrene. Deretter var det i alle tilfeller av drift ved et damptrykk lavere enn settet, det var nok å "trykke på knappen" - og LPC sluttet å laste veivakselen, men slike mekanismer var ikke tilveiebrakt ved utformingen av "Varyag" "maskiner.
Deretter ble ingeniør I. I. Gippius, som hadde tilsyn med montering og justering av ødeleggelsesmekanismer i Port Arthur, utførte en detaljert undersøkelse av Varyag -maskinene i 1903 og skrev en hel forskningsartikkel basert på resultatene, indikerte følgende i den:
“Her er gjetningen at Crump -anlegget, i en hast med å overlevere krysseren, ikke hadde tid til å justere dampfordelingen; maskinen ble raskt opprørt, og på skipet begynte de naturligvis å fikse delene som led mer enn andre når det gjaldt oppvarming, banking, uten å eliminere grunnårsaken. Generelt er det utvilsomt en ekstremt vanskelig oppgave, om ikke umulig, å rette opp med skip betyr et kjøretøy som opprinnelig var defekt fra fabrikken."
Det er åpenbart at Ch. Crump er helt skyld i denne mangelen på Varyag kraftverk.
Oppgave nummer 3, i seg selv, var ikke spesielt alvorlig, men ga i kombinasjon med ovennevnte feil en "kumulativ effekt". Faktum er at designerne for en tid, da de designet dampmaskiner, ikke tok hensyn til tregheten i mekanismene deres, noe som resulterte i at sistnevnte konstant ble utsatt for overdreven stress. Men da Varyag ble opprettet, hadde teorien om å balansere treghetskreftene til maskiner blitt studert og spredt seg overalt. Selvfølgelig krever applikasjonen ytterligere beregninger fra dampmaskinprodusenten og skapte visse vanskeligheter for ham, noe som betyr at kostnaden for arbeidet som helhet økte. Så MTC i sine krav indikerte dessverre ikke obligatorisk anvendelse av denne teorien i utformingen av dampmotorer, og Ch. Crump bestemte seg tilsynelatende for å spare på dette (det er vanskelig å forestille seg at han selv, og ingen av hans ingeniører har noe om dette de kjente ikke teorien). Generelt, enten under påvirkning av grådighet, eller på grunn av banal inkompetanse, men bestemmelsene i denne teorien ved oppretting av Varyag -maskinene (og forresten Retvizan) ble ignorert, som følge av at treghetskreftene gjengitt "veldig ugunstig" (ifølge I. I. Gippius) virkning på sylindrene for middels og lavt trykk, noe som bidrar til forstyrrelse av normal drift av maskiner. Under normale forhold (hvis dampmaskinen var utstyrt med et pålitelig fundament og det ikke var problemer med dampfordeling) ville dette ikke føre til sammenbrudd, og så …
Skylden for denne mangelen på dampmotorer "Varyag" bør mest sannsynlig legges på både Ch. Crump og MTK, som tillot den vage ordlyden i ordren.
Problem nr. 4 var bruken av et veldig spesifikt materiale i lagre for dampmaskiner. For dette formålet ble det brukt fosfor- og manganbronse, som, så langt forfatteren vet, ikke ble brukt mye i skipsbygging. Som et resultat skjedde følgende: på grunn av ovennevnte årsaker mislyktes lagrene til "Varyag" -maskinene raskt. De måtte repareres eller erstattes med det som var tilgjengelig i Port Arthur, og det var dessverre ingen slike gleder. Som et resultat oppsto en situasjon da dampmotoren jobbet med lagre laget av materialer av helt forskjellige kvaliteter - for tidlig slitasje på noen forårsaket ytterligere påkjenninger hos andre, og alt dette bidro også til forstyrrelse av maskinens normale drift.
Strengt tatt er dette kanskje det eneste problemet hvis "forfatterskap" ikke kan fastslås. Det faktum at Ch. Crumps leverandører valgte slikt materiale, kunne på ingen måte forårsake en negativ reaksjon fra noen - her var de helt i seg selv. Det var klart utenfor menneskelig evne å anta den katastrofale tilstanden til Varyag kraftverk, å forutse årsakene og gi Port Arthur de nødvendige materialene, og det var neppe mulig å levere de nødvendige bronsekvaliteter "bare i tilfelle" der, gitt den enorme mengden av alle materialer til skvadronen. behovet som var sikkert kjent, men behovene som ikke kunne dekkes. Skylde på de mekaniske ingeniørene som reparerte Varyag -maskinene? Det er usannsynlig at de hadde den nødvendige dokumentasjonen som ville tillate dem å forutse konsekvensene av reparasjonene, og selv om de visste om det, hva kunne de endre? De hadde fremdeles ingen andre alternativer.
For å oppsummere analysen av kraftverket til krysseren "Varyag", må vi konstatere at manglene og designfeilene til dampmotorer og kjeler "glimrende" komplementerte hverandre. Man får inntrykk av at Nikloss kjeler og dampmaskiner inngikk en sabotasjepakt mot krysseren som de ble installert på. Faren for kjelulykker tvang mannskapet til å etablere et redusert damptrykk (ikke mer enn 14 atmosfærer), men dette skapte forhold der dampmaskinene til Varyag raskt måtte bli ubrukelige, og skipsmekanikken ikke kunne gjøre noe med det. Imidlertid vil vi se nærmere på konsekvensene av designbeslutningene til Varyag -maskinene og kjelene senere, når vi analyserer resultatene av driften. Deretter vil vi gi den endelige vurderingen av krysserens kraftverk.
