În ultimul articol, am examinat problemele legate de instalarea cazanelor Nikloss pe Varyag - cea mai mare parte a luptelor pe internet în jurul centralei electrice a crucișătorului sunt dedicate acestor unități. Dar este ciudat faptul că, acordând o importanță atât de mare cazanelor, majoritatea covârșitoare a celor interesați de acest subiect trec cu vederea complet la motoarele cu aburi ale crucișătorului. Între timp, un număr mare de probleme identificate în timpul funcționării „Varyag” sunt asociate cu acestea. Dar, pentru a înțelege toate acestea, este necesar mai întâi să reîmprospătați memoria proiectării motoarelor cu aburi pentru nave la sfârșitul secolului trecut.
De fapt, principiul de funcționare al unui motor cu aburi este destul de simplu. Există un cilindru (de obicei situat vertical pe mașinile navei), în interiorul căruia se află un piston capabil să se miște în sus și în jos. Să presupunem că pistonul se află în partea de sus a cilindrului - apoi aburul este furnizat sub presiune în gaura dintre acesta și capacul superior al cilindrului. Aburul se extinde, împingând pistonul în jos și astfel ajunge la punctul inferior. După aceea, procesul se repetă „exact opusul” - gaura superioară este închisă, iar aburul este acum furnizat la gaura inferioară. În același timp, ieșirea aburului se deschide pe cealaltă parte a cilindrului și, în timp ce aburul împinge pistonul de jos în sus, aburul uzat din partea superioară a cilindrului este deplasat în ieșirea aburului (mișcarea aburul de evacuare din diagramă este indicat de săgeata albastră punctată).
Astfel, motorul cu aburi asigură mișcarea alternativă a pistonului, dar pentru a-l transforma în rotația arborelui șurubului, se utilizează un dispozitiv special numit mecanism cu manivelă, în care arborele cotit joacă un rol important.
Evident, pentru a asigura funcționarea motorului cu aburi, rulmenții sunt extrem de necesari, datorită cărora se efectuează atât funcționarea mecanismului manivelei (transmiterea mișcării de la piston la arborele cotit), cât și fixarea arborelui cotit rotativ.
De asemenea, trebuie spus că, până când Varyag a fost proiectat și construit, întreaga lume în construcția navelor de război trecuse de mult la motoarele cu aburi cu expansiune triplă. Ideea unei astfel de mașini a apărut deoarece aburul petrecut în cilindru (așa cum se arată în diagrama superioară) nu și-a pierdut deloc energia și a putut fi reutilizat. Prin urmare, au făcut acest lucru - mai întâi abur proaspăt a pătruns în cilindrul de înaltă presiune (HPC), dar după finalizarea lucrărilor sale, acesta nu a fost „aruncat” înapoi în cazane, ci a intrat în următorul cilindru (presiune medie sau HPC) și din nou a împins pistonul în el. Desigur, presiunea aburului care pătrunde în cel de-al doilea cilindru a scăzut, motiv pentru care cilindrul în sine a trebuit să fie realizat cu un diametru mai mare decât HPC. Dar asta nu a fost tot - aburul care a funcționat în al doilea cilindru (LPC) a intrat în cel de-al treilea cilindru, numit cilindru de joasă presiune (LPC) și și-a continuat activitatea deja în el.
Este de la sine înțeles că cilindrul de joasă presiune trebuia să aibă un diametru maxim în comparație cu restul cilindrilor. Proiectanții au făcut-o mai ușor: LPC s-a dovedit a fi prea mare, așa că în loc de un LPC au făcut două și mașinile au devenit cu patru cilindri. În același timp, aburul a fost furnizat totuși simultan ambelor butelii de joasă presiune, adică, în ciuda prezenței a patru butelii „de expansiune”, au rămas trei.
Această scurtă descriere este suficientă pentru a înțelege ce a fost în neregulă cu motoarele cu aburi ale crucișătorului Varyag. Și „greșit” la ei, a existat, din păcate, atât de mult încât autorului acestui articol îi este greu să știe exact de unde să înceapă. Mai jos descriem principalele greșeli făcute în proiectarea motoarelor cu aburi ale crucișătorului și vom încerca să ne dăm seama cine, la urma urmei, a fost de vină pentru ele.
Așadar, problema nr. 1 a fost că proiectarea motorului cu aburi nu tolerează în mod evident solicitările de îndoire. Cu alte cuvinte, performanțe bune nu se puteau aștepta decât atunci când motorul cu aburi era complet nivelat. Dacă această bază începe brusc să se îndoaie, atunci aceasta creează o sarcină suplimentară pe arborele cotit, care se întinde pe aproape toată lungimea motorului cu aburi - începe să se îndoaie, rulmenții care o țin se deteriorează rapid, apare jocul și arborele cotit se deplasează, motiv pentru care rulmenții manivele suferă deja - mecanismul bielei și chiar pistoanele cilindrilor. Pentru a preveni acest lucru, motorul cu aburi trebuie instalat pe o bază solidă, dar acest lucru nu a fost făcut pe Varyag. Mașinile sale cu aburi aveau doar o fundație foarte ușoară și erau de fapt atașate direct la corpul navei. Și corpul, după cum știți, „respiră” pe valul mării, adică se îndoaie în timpul rulării - și aceste îndoiri constante au dus la curbarea arborilor coti și la „slăbirea” rulmenților motoarelor cu aburi.
Cine este vinovat pentru acest defect de design al Varyag? Fără îndoială, responsabilitatea pentru această lipsă a navei ar trebui să fie atribuită inginerilor firmei C. Crump, dar … există anumite nuanțe aici.
Faptul este că un astfel de design al motoarelor cu abur (când cele fără fundație rigidă erau instalate pe corpul navei) a fost în general acceptat - nici Askold și nici Bogatyr nu aveau fundații rigide, dar motoarele cu abur lucrau impecabil la ele. De ce?
Evident, deformarea arborelui cotit va fi cu atât mai semnificativă, cu cât lungimea acestuia este mai mare, adică cu atât este mai mare lungimea motorului cu aburi în sine. Varyag avea două motoare cu aburi, în timp ce Askold avea trei. Prin design, acestea din urmă erau, de asemenea, motoare cu aburi cu patru cilindri cu triplă expansiune, dar datorită puterii lor semnificativ mai mici, aveau o lungime semnificativ mai mică. Datorită acestui efect, devierea corpului pe mașinile Askold s-a dovedit a fi mult mai slabă - da, au fost, dar, să spunem, „în rațiune” și nu a dus la deformări care să dezactiveze motoarele cu aburi.
Într-adevăr, sa presupus inițial că puterea totală a mașinilor Varyag trebuia să fie de 18.000 CP, respectiv puterea unei mașini era de 9.000 CP. Dar mai târziu, Ch. Crump a făcut o greșeală foarte dificil de explicat, și anume, a crescut puterea motoarelor cu abur la 20.000 CP. Surse explică de obicei acest lucru prin faptul că Ch. Crump a plecat pentru asta din cauza refuzului MTK de a folosi explozia forțată în timpul testelor crucișătorului. Ar fi logic ca Ch. Crump, concomitent cu creșterea puterii mașinilor, să crească și productivitatea cazanelor din proiectul Varyag la aceiași 20.000 CP, dar nu s-a întâmplat nimic de acest fel. Singurul motiv pentru un astfel de act ar putea fi speranța că cazanele crucișătorului vor depăși capacitatea stabilită de proiect, dar cum s-ar putea face acest lucru fără a recurge la forțarea lor?
Aici deja unul dintre cele două lucruri - sau Ch. Crump încă mai spera să insiste asupra testării atunci când forțează cazanele și se temea că mașinile nu vor „întinde” puterea lor crescută sau, dintr-un motiv neclar, el credea că cazanele Varyag și fără a forța, se va atinge o putere de 20.000 CP. În orice caz, calculele lui Ch. Crump s-a dovedit a fi greșit, dar acest lucru a dus la faptul că fiecare cruiser avea o putere de 10.000 CP. Pe lângă creșterea naturală a masei, desigur, au crescut și dimensiunile motoarelor cu aburi (lungimea a ajuns la 13 m), în timp ce cele trei mașini Askold, care trebuiau să prezinte 19.000 CP. putere nominală, ar trebui să aibă doar 6 333 CP. fiecare (din păcate, lungimea lor este, din păcate, necunoscută autorului).
Dar ce zici de „Bogatyr”? La urma urmei, era, ca și Varyag, cu două arbori și fiecare dintre mașinile sale avea aproape aceeași putere - 9.750 CP. față de 10.000 CP, ceea ce înseamnă că avea dimensiuni geometrice similare. Dar trebuie remarcat faptul că corpul lui Bogatyr era oarecum mai larg decât cel al lui Varyag, avea un raport lungime / lățime ușor mai mic și, în ansamblu, părea a fi mai rigid și mai puțin predispus la deviere decât corpul lui Varyag. În plus, este posibil ca germanii să fi întărit fundația față de cea pe care stăteau motoarele cu aburi ale Varyagului, adică, dacă nu era similar cu cele primite de navele mai moderne, totuși oferea o rezistență mai bună decât temeliile Varyagului. Cu toate acestea, la această întrebare se poate răspunde numai după un studiu detaliat al planurilor ambelor crucișătoare.
Astfel, vina inginerilor companiei Crump nu a fost că au pus o bază slabă pentru mașinile Varyag (așa cum, se pare, au făcut și restul constructorilor de nave), ci că nu au văzut și nu și-au dat seama de necesitatea pentru a asigura inflexibilitatea» Mașini cu un corp mai puternic sau o tranziție la o schemă cu trei șuruburi. Faptul că o problemă similară a fost rezolvată cu succes în Germania și nu numai de vulcanul extrem de experimentat, care a construit Bogatyr, ci și de nivelul doi și fără experiență în construirea unor nave de război mari, după propriul său proiect de Germania, mărturisește de departe nu în favoarea constructorilor americani. Cu toate acestea, pentru corectitudine, trebuie remarcat faptul că nici MTK nu a controlat acest moment, dar trebuie înțeles că nimeni nu i-a pus sarcina să monitorizeze fiecare strănut al americanilor, iar acest lucru nu a fost posibil.
Dar, din păcate, acesta este doar primul și poate nici măcar cel mai semnificativ dezavantaj al motoarelor cu aburi ale celui mai nou cruiser rus.
Problema nr. 2, care se pare că a fost principala, a fost proiectarea defectuoasă a motoarelor cu abur Varyag, care au fost optimizate pentru viteza mare a navei. Cu alte cuvinte, mașinile au funcționat bine la presiunea maximă a aburului, altfel au început problemele. Faptul este că atunci când presiunea aburului scade sub 15,4 atmosfere, buteliile de joasă presiune au încetat să-și îndeplinească funcția - energia aburului care pătrunde în ele nu a fost suficientă pentru a acționa pistonul în cilindru. În consecință, la mișcările economice, „căruța a început să conducă calul” - buteliile de joasă presiune, în loc să ajute la rotirea arborelui cotit, au fost ele însele puse în mișcare de acesta. Adică arborele cotit a primit energie de la cilindrii de presiune înaltă și medie și a cheltuit-o nu numai pe rotația șurubului, ci și pe asigurarea mișcării pistoanelor în doi cilindri de joasă presiune. Trebuie înțeles că proiectarea mecanismului manivelei a fost concepută pentru faptul că cilindrul ar fi condus arborele cotit prin piston și glisor, dar nu invers: ca urmare a unui astfel de neașteptat și non- utilizarea banală a arborelui cotit, a suferit solicitări suplimentare care nu erau prevăzute de proiectarea sa, ceea ce a dus și la defectarea rulmenților care îl țin.
De fapt, s-ar putea să nu fi existat o problemă specială în acest sens, ci doar într-o singură condiție - dacă proiectarea mașinilor prevedea un mecanism care deconectează arborele cotit de la cilindrii de joasă presiune. Apoi, în toate cazurile de funcționare la o presiune de abur mai mică decât cea setată, a fost suficient să „apăsați butonul” - iar LPC a încetat să mai încarce arborele cotit, totuși, astfel de mecanisme nu au fost prevăzute de proiectarea „Varyag” „mașini.
Ulterior, inginerul I. I. Gippius, care a supravegheat asamblarea și reglarea mecanismelor distrugătoare în Port Arthur, a efectuat o examinare detaliată a mașinilor Varyag în 1903 și a scris o lucrare de cercetare întreagă pe baza rezultatelor sale, a indicat următoarele:
„Aici se presupune că fabrica Crump, grăbită să predea crucișătorul, nu a avut timp să regleze distribuția aburului; mașina s-a supărat rapid, iar pe navă, în mod firesc, au început să repare piesele care sufereau mai mult decât altele în ceea ce privește încălzirea, bătutul, fără a elimina cauza principală. În general, este, fără îndoială, o sarcină extrem de dificilă, dacă nu chiar imposibilă, de a îndrepta prin navă înseamnă un vehicul care inițial era defect de la fabrică."
Este evident că Ch. Crump este în întregime de vină pentru acest neajuns al centralei electrice Varyag.
Problema numărul 3, în sine, nu a fost deosebit de gravă, dar în combinație cu erorile de mai sus a dat un „efect cumulativ”. Faptul este că de ceva timp, la proiectarea motoarelor cu aburi, proiectanții nu au ținut cont de inerția mecanismelor lor, ca urmare a acestora din urmă au fost expuși în mod constant la stres excesiv. Cu toate acestea, până la crearea Varyag-ului, teoria echilibrării forțelor de inerție a mașinilor fusese studiată și răspândită peste tot. Desigur, aplicarea sa a necesitat calcule suplimentare de la producătorul de motoare cu aburi și i-a creat anumite dificultăți, ceea ce înseamnă că costul lucrării în ansamblu a crescut. Deci, MTC în cerințele sale, din păcate, nu a indicat aplicarea obligatorie a acestei teorii în proiectarea motoarelor cu aburi, iar Ch. Crump, aparent, a decis să economisească la acest lucru (este dificil să ne imaginăm că el însuși și niciunul dintre inginerii au ceva în legătură cu asta și nu știau teoria). În general, fie sub influența lăcomiei, fie din cauza incompetenței banale, dar dispozițiile acestei teorii la crearea mașinilor Varyag (și, de altfel, Retvizan) au fost ignorate, ca urmare a faptului că forțele de inerție au redat acțiune „foarte nefavorabilă” (conform I. I. Gippius) asupra cilindrilor de presiune medie și joasă, contribuind la întreruperea funcționării normale a mașinilor. În condiții normale (dacă motorul cu aburi ar fi prevăzut cu o fundație fiabilă și nu ar exista probleme cu distribuția aburului), acest lucru nu ar duce la defecțiuni și așa …
Vina pentru această lipsă a motoarelor cu aburi „Varyag” ar trebui, cel mai probabil, să fie pusă atât pe Ch. Crump, cât și pe MTK, care au permis formularea vagă a ordinului.
Problema # 4 a fost utilizarea unui material foarte specific în rulmenți pentru motoarele cu aburi. În acest scop, au fost utilizate bronzuri cu fosfor și mangan, care, din câte știe autorul, nu au fost utilizate pe scară largă în construcția navală. Ca urmare, s-au întâmplat următoarele: din motivele de mai sus, rulmenții mașinilor „Varyag” au eșuat rapid. Au trebuit să fie reparate sau înlocuite cu ceea ce era la îndemână în Port Arthur și acolo, din păcate, nu existau astfel de delicii. Drept urmare, a apărut o situație când motorul cu aburi funcționa cu rulmenți din materiale cu calități complet diferite - uzura prematură a unora a provocat solicitări suplimentare la alții și toate acestea au contribuit și la întreruperea funcționării normale a mașinilor.
Strict vorbind, aceasta este poate singura problemă a cărei „autorie” nu poate fi stabilită. Faptul că furnizorii lui Ch. Crump au ales un astfel de material nu ar putea în niciun caz să provoace o reacție negativă din partea nimănui - aici se aflau pe deplin în sine. Era în mod clar dincolo de capacitățile umane de a-și asuma starea catastrofală a centralei electrice Varyag, de a prevedea cauzele acesteia și de a oferi lui Port Arthur materialele necesare și era greu de furnizat clasele de bronz necesare „pentru orice eventualitate” acolo, având în vedere cantitatea uriașă de materiale pentru escadrilă, nevoia căreia era cunoscută cu siguranță, dar nevoile cărora nu puteau fi satisfăcute. Vinați pe inginerii mecanici care au reparat mașinile Varyag? Este puțin probabil să aibă documentația necesară care să le permită să prevadă consecințele reparațiilor lor și chiar dacă ar ști despre asta, ce ar putea schimba? Încă nu aveau alte opțiuni.
Rezumând analiza noastră a centralei electrice a crucișătorului "Varyag", trebuie să afirmăm că neajunsurile și erorile de proiectare ale motoarelor cu abur și ale cazanelor s-au completat "splendid". Avem impresia că cazanele și motoarele cu aburi ale lui Nikloss au făcut un pact de sabotaj împotriva crucișătorului pe care au fost instalate. Pericolul accidentelor cazanelor a forțat echipajul să stabilească o presiune redusă a aburului (nu mai mult de 14 atmosfere), dar acest lucru a creat condiții în care motoarele cu aburi ale Varyagului trebuiau să devină rapid inutilizabile, iar mecanicii navei nu puteau face nimic în acest sens.. Cu toate acestea, vom analiza mai detaliat consecințele deciziilor de proiectare ale mașinilor și cazanelor Varyag mai târziu, atunci când vom analiza rezultatele funcționării acestora. Apoi vom da evaluarea finală a centralei electrice a crucișătorului.
