Гвардейский крейсер «Красный Кавказ». - Игорь 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%.