Paskutiniame straipsnyje mes ištyrėme problemas, susijusias su „Nikloss“katilų įrengimu „Varyag“- didžioji dalis interneto mūšių aplink kreiserio elektrinę yra skirta šiems įrenginiams. Tačiau keista, kad, suteikdami tokią didelę reikšmę katilams, didžioji dauguma besidominčių šia tema visiškai nepastebi kreiserio garo variklių. Tuo tarpu „Varyag“operacijos metu buvo nustatyta daugybė problemų. Tačiau norint visa tai suprasti, pirmiausia reikia atnaujinti praėjusio amžiaus pabaigos laivų garo variklių konstrukcijos atmintį.
Tiesą sakant, garo variklio veikimo principas yra gana paprastas. Yra cilindras (paprastai esantis vertikaliai laivų mašinose), kurio viduje yra stūmoklis, galintis judėti aukštyn ir žemyn. Tarkime, stūmoklis yra cilindro viršuje - tada garai esant slėgiui tiekiami į angą tarp jo ir viršutinio cilindro dangčio. Garas išsiplečia, stumdamas stūmoklį žemyn ir taip pasiekia apatinį tašką. Po to procesas kartojamas „visiškai priešingai“- viršutinė skylė uždaryta, o garai dabar tiekiami į apatinę skylę. Tuo pačiu metu garo išleidimo anga atsidaro kitoje cilindro pusėje, o garai stumia stūmoklį iš apačios į viršų, o garai viršutinėje cilindro dalyje išstumiami į garų išleidimo angą (išmetamieji garai diagramoje žymimi punktyrine mėlyna rodykle).
Taigi garo variklis užtikrina stūmoklio judėjimą atgal, tačiau norint jį paversti varžto veleno sukimu, naudojamas specialus įtaisas, vadinamas alkūniniu mechanizmu, kuriame alkūninis velenas atlieka svarbų vaidmenį.
Akivaizdu, kad norint užtikrinti garo variklio veikimą, guoliai yra nepaprastai reikalingi, todėl atliekami tiek alkūninio mechanizmo veikimas (judesio perdavimas iš stūmoklio į alkūninį veleną), tiek sukamasis alkūninis velenas.
Taip pat reikia pasakyti, kad tuo metu, kai buvo suprojektuotas ir pastatytas „Varyag“, visas pasaulis, statantis karo laivus, jau seniai perėjo prie trigubo plėtimosi garo variklių. Tokios mašinos idėja kilo todėl, kad cilindre išleistas garas (kaip parodyta viršutinėje diagramoje) visiškai neprarado savo energijos ir galėjo būti pakartotinai panaudotas. Todėl jie taip ir padarė - pirmiausia šviežias garas pateko į aukšto slėgio cilindrą (HPC), tačiau, baigęs darbą, jis nebuvo „išmestas“atgal į katilus, o pateko į kitą cilindrą (vidutinio slėgio, arba HPC) ir vėl pastūmė jame stūmoklį. Žinoma, į antrąjį cilindrą patenkančių garų slėgis sumažėjo, todėl pats balionas turėjo būti pagamintas didesnio skersmens nei HPC. Tačiau tai dar ne viskas - antrajame cilindre (LPC) susikaupę garai pateko į trečiąjį cilindrą, vadinamą žemo slėgio cilindru (LPC), ir tęsė savo darbą jau jame.
Savaime suprantama, kad žemo slėgio cilindras, lyginant su likusiais balionais, turėjo turėti maksimalų skersmenį. Dizaineriai tai padarė lengviau: LPC pasirodė per didelis, todėl vietoj vieno LPC jie pagamino du, o mašinos tapo keturių cilindrų. Tuo pačiu metu garas vis tiek buvo tiekiamas į abu žemo slėgio balionus, tai yra, nepaisant keturių „išsiplėtimo“cilindrų, liko trys.
Šio trumpo aprašymo visiškai pakanka suprasti, kas buvo negerai su „Varyag“kreiserio garo varikliais. Ir „negerai“su jais, deja, buvo tiek daug, kad šio straipsnio autoriui sunku tiksliai žinoti, nuo ko pradėti. Žemiau aprašome pagrindines kreiserio garo variklių projektavimo klaidas ir pabandysime išsiaiškinti, kas vis dėlto buvo dėl jų kaltas.
Taigi 1 problema buvo ta, kad garo variklio konstrukcija akivaizdžiai netoleruoja lenkimo įtempių. Kitaip tariant, gero veikimo buvo galima tikėtis tik tada, kai garo variklis buvo visiškai lygus. Jei ši bazė staiga pradeda lenktis, tai sukuria papildomą apkrovą alkūniniam velenui, kuris eina beveik per visą garo variklio ilgį - jis pradeda lenkti, guoliai, kurie jį laiko, greitai pablogėja, atsiranda laisvumas ir alkūninis velenas pasislenka, dėl to jau kenčia alkūniniai guoliai - švaistiklio mechanizmas ir net cilindro stūmokliai. Kad taip neatsitiktų, garo variklis turi būti sumontuotas ant tvirto pagrindo, tačiau tai nebuvo padaryta „Varyag“. Jo garo mašinos turėjo tik labai lengvą pagrindą ir iš tikrųjų buvo pritvirtintos tiesiai prie laivo korpuso. Ir kūnas, kaip žinote, „kvėpuoja“ant jūros bangos, tai yra, jis lenkiasi riedėjimo metu - ir šie nuolatiniai lenkimai paskatino alkūninių velenų kreivumą ir „atlaisvino“garo variklių guolius.
Kas kaltas dėl šio „Varyag“dizaino trūkumo? Be jokios abejonės, atsakomybė už šį laivo trūkumą turėtų būti priskirta C. Crump firmos inžinieriams, tačiau … čia yra tam tikrų niuansų.
Faktas yra tas, kad tokia garo variklių konstrukcija (kai ant laivo korpuso buvo sumontuoti tie, kurie neturėjo tvirto pagrindo) buvo visuotinai priimta - nei Askoldas, nei Bogatyras neturėjo standžių pamatų, tačiau garo varikliai su jais veikė nepriekaištingai. Kodėl?
Akivaizdu, kad alkūninio veleno deformacija bus reikšmingesnė, tuo didesnė jo ilgis, tai yra, ilgesnis paties garo variklio ilgis. „Varyag“turėjo du garo variklius, o „Askold“- tris. Pagal konstrukciją pastarieji taip pat buvo keturių cilindrų trigubo išsiplėtimo garo varikliai, tačiau dėl žymiai mažesnės galios jie buvo žymiai trumpesnio ilgio. Dėl šio efekto „Askold“mašinų kėbulo deformacija pasirodė daug silpnesnė - taip, jos buvo, bet, tarkime, „proto ribose“ir nesukėlė deformacijų, kurios išjungtų garo variklius.
Iš tiesų, iš pradžių buvo manoma, kad bendra „Varyag“mašinų galia turėjo būti atitinkamai 18 000 AG, vienos mašinos galia buvo 9 000 AG. Tačiau vėliau Ch. Crumpas padarė labai sunkiai paaiškinamą klaidą, būtent padidino garo variklių galią iki 20 000 AG. Šaltiniai dažniausiai tai paaiškina tuo, kad Ch. Crumpas pasirinko tai dėl to, kad kreiserio bandymų metu MTK atsisakė naudoti priverstinį sprogimą. Būtų logiška, jei Ch. Crumpas, kartu didinant mašinų galią, taip pat padidintų Varyag projekto katilų produktyvumą iki tų pačių 20 000 AG, tačiau nieko panašaus neįvyko. Vienintelė tokio poelgio priežastis galėtų būti viltis, kad kreiserio katilai viršys projekto nustatytą pajėgumą, tačiau kaip tai būtų galima padaryti nesiimant jų priversti?
Čia jau vienas iš dviejų dalykų - arba Ch. Crumpas vis dar tikėjosi primygtinai reikalauti bandymų priversdamas katilus ir bijojo, kad mašinos „neištemptų“padidėjusios galios, arba dėl neaiškios priežasties manė, kad „Varyag“katilai ir nesiverčiant, bus pasiekta 20 000 AG galia. Bet kokiu atveju, skaičiavimai Ch. Pasirodė, kad „Crump“klydo, tačiau tai nulėmė tai, kad kiekviena kreiserio mašina turėjo 10 000 AG galią. Be natūralaus masės padidėjimo, žinoma, padidėjo ir garo mašinų matmenys (ilgis siekė 13 m), o trys „Askold“mašinos, kurios turėjo parodyti 19 000 AG. vardinė galia, turėtų turėti tik 6 333 AG. kiekvienas (deja, jų ilgis, deja, autoriui nežinomas).
Bet kaip su „Bogatyru“? Juk jis, kaip ir „Varyag“, buvo dviejų velenų, o kiekvienas jo automobilis turėjo beveik tą pačią galią - 9750 AG. prieš 10 000 AG, o tai reiškia, kad jis turėjo panašius geometrinius matmenis. Tačiau reikia pažymėti, kad „Bogatyr“korpusas buvo šiek tiek platesnis nei „Varyag“, jo ilgio ir pločio santykis buvo šiek tiek mažesnis ir apskritai atrodė tvirtesnis ir mažiau linkęs nukrypti nei „Varyag“korpusas. Be to, gali būti, kad vokiečiai sustiprino pamatą, palyginti su tuo, ant kurio stovėjo „Varyag“garo mašinos, tai yra, jei jis nebuvo panašus į tuos, kuriuos priėmė modernesni laivai, jis vis tiek suteikė geresnę jėgą nei Varyag pamatai. Tačiau į šį klausimą galima atsakyti tik išsamiai ištyrus abiejų kreiserių brėžinius.
Taigi bendrovės „Crump“inžinierių kaltė buvo ne ta, kad jie padėjo silpną pagrindą „Varyag“mašinoms (kaip, atrodo, padarė ir kiti laivų statytojai), bet kad jie nematė ir nesuvokė poreikio kad būtų užtikrintas „nelankstumas“Mašinos su tvirtesniu korpusu arba perėjimas prie trijų varžtų schemos. Tai, kad panaši problema buvo sėkmingai išspręsta Vokietijoje, ir ne tik nepaprastai patyręs Vulkanas, pastatęs „Bogatyr“, bet ir antrarūšis ir neturintis patirties statyti didelius karo laivus pagal savo sukurtą Vokietijos projektą. toli gražu ne Amerikos konstruktorių naudai. Tačiau teisybės dėlei reikia pažymėti, kad MTK taip pat nekontroliavo šio momento, tačiau reikia suprasti, kad niekas jam nekėlė užduoties stebėti kiekvieną amerikiečių čiaudulį, ir tai nebuvo įmanoma.
Bet, deja, tai tik pirmasis ir galbūt net ne pats reikšmingiausias naujausio Rusijos kreiserio garo variklių trūkumas.
Problema Nr. 2, kuri, matyt, buvo pagrindinė, buvo ydinga „Varyag“garo variklių konstrukcija, optimizuota atsižvelgiant į didelį laivo greitį. Kitaip tariant, mašinos gerai veikė esant maksimaliam garų slėgiui, kitaip prasidėjo problemos. Faktas yra tas, kad garo slėgiui nukritus žemiau 15,4 atmosferos, žemo slėgio balionai nustojo atlikti savo funkciją - į juos patenkančio garo energijos nepakako cilindre esančiam stūmokliui įvesti. Atitinkamai, ekonominiais žingsniais „vežimėlis pradėjo varyti arklį“- žemo slėgio cilindrai, užuot padėję pasukti alkūninį veleną, buvo paleisti. Tai yra, alkūninis velenas gavo energijos iš aukšto ir vidutinio slėgio cilindrų ir išleido ją ne tik varžto sukimui, bet ir stūmoklių judėjimo užtikrinimui dviejuose žemo slėgio cilindruose. Reikia suprasti, kad alkūninio mechanizmo konstrukcija buvo sukurta atsižvelgiant į tai, kad alkūninis velenas per stūmoklį ir slankiklį bus varomas cilindru, bet ne atvirkščiai: dėl tokio netikėto ir nenumatyto trivialus alkūninio veleno naudojimas, jis patyrė papildomų įtempių, nenumatytų jo konstrukcijoje, o tai taip pat nulėmė jį laikančių guolių gedimą.
Tiesą sakant, čia galbūt nebuvo jokių ypatingų problemų, tačiau tik su viena sąlyga - jei mašinų konstrukcijoje buvo numatytas mechanizmas, atjungiantis alkūninį veleną nuo žemo slėgio cilindrų. Tada visais atvejais, kai garo slėgis buvo mažesnis nei nustatytas, užteko „paspausti mygtuką“- ir LPC nustojo krauti alkūninį veleną, tačiau tokie mechanizmai nebuvo numatyti „Varyag“konstrukcijoje. mašinos.
Vėliau inžinierius I. I. Gippius, kuris prižiūrėjo naikintojų mechanizmų surinkimą ir derinimą Port Artūre, 1903 m. Atliko išsamų „Varyag“mašinų tyrimą ir, remdamasis jo rezultatais, parašė visą mokslinį darbą, kuriame nurodė:
„Čia spėjama, kad„ Crump “gamykla, skubėdama perduoti kreiserį, nespėjo sureguliuoti garo paskirstymo; mašina greitai susinervino, o laive, natūralu, jie ėmė taisyti detales, kurios labiau nei kitos nukentėjo dėl kaitinimo, beldimo, nepašalindamos pagrindinės priežasties. Apskritai, neabejotinai nepaprastai sunki užduotis, jei ne neįmanoma, ištiesinti laivu reiškia transporto priemonę, kuri iš pradžių buvo sugedusi iš gamyklos “.
Akivaizdu, kad Ch. Crumpas yra visiškai kaltas dėl šio Variogo jėgainės trūkumo.
3 problema pati savaime nebuvo ypač rimta, tačiau kartu su aukščiau išvardintomis klaidomis davė „kaupiamąjį poveikį“. Faktas yra tas, kad kurį laiką, projektuodami garo variklius, dizaineriai neatsižvelgė į savo mechanizmų inerciją, todėl pastarieji buvo nuolat veikiami per didelio streso. Tačiau kol buvo sukurtas „Varyag“, mašinų inercijos jėgų subalansavimo teorija buvo ištirta ir išplitusi visur. Žinoma, jo taikymas pareikalavo papildomų garo variklių gamintojo skaičiavimų ir jam sukėlė tam tikrų sunkumų, o tai reiškia, kad padidėjo viso darbo kaina. Taigi MTC savo reikalavimuose, deja, nenurodė privalomo šios teorijos taikymo kuriant garo variklius, o Ch. Crumpas, matyt, nusprendė sutaupyti (sunku įsivaizduoti, kad jis pats, ir niekas iš jo inžinieriai turi ką nors apie tai, jie nežinojo teorijos). Apskritai, veikiamas godumo arba dėl banalios nekompetencijos, tačiau šios teorijos nuostatos kuriant „Varyag“mašinas (ir, beje, „Retvizan“) buvo ignoruojamos, todėl atsirado inercijos jėgos. „labai nepalankus“(pagal I. I. Gippius) poveikis vidutinio ir žemo slėgio cilindrams, prisidedantis prie normalaus mašinų darbo sutrikimo. Esant normalioms sąlygoms (jei garo varikliui būtų suteiktas patikimas pagrindas ir nekiltų problemų dėl garo paskirstymo), tai nesukeltų gedimų ir taip …
Kaltė dėl šio garo variklių „Varyag“trūkumo greičiausiai turėtų būti priskiriama tiek Ch. Crumpui, tiek MTK, kurie leido neaiškiai įsakyti.
# 4 problema buvo labai specifinės medžiagos naudojimas garo variklių guoliuose. Tuo tikslu buvo naudojamos fosforo ir mangano bronzos, kurios, autoriui žinoma, nebuvo plačiai naudojamos laivų statyboje. Dėl to atsitiko taip: dėl aukščiau išvardintų priežasčių „Varyag“mašinų guoliai greitai sugedo. Jie turėjo būti suremontuoti arba pakeisti tuo, kas buvo po ranka Port Artūre, ir ten, deja, tokių malonumų nebuvo. Dėl to susidarė situacija, kai garo variklis dirbo su guoliais, pagamintomis iš visiškai skirtingų medžiagų medžiagų - vienų priešlaikinis susidėvėjimas sukėlė papildomų įtempimų kitiems, o visa tai taip pat prisidėjo prie normalaus mašinų darbo sutrikimo.
Griežtai tariant, tai turbūt vienintelė problema, kurios „autorystės“neįmanoma nustatyti. Tai, kad Ch. Crump tiekėjai pasirinko tokią medžiagą, niekaip negalėjo sukelti neigiamos reakcijos iš niekieno - čia jie buvo visiškai savaime. Buvo aišku, kad žmogaus pajėgumai negalėjo prisiimti katastrofiškos Varjago jėgainės būklės, numatyti jos priežastis ir aprūpinti Port Artūrą reikalingomis medžiagomis, ir vargu ar buvo įmanoma tiekti reikiamas bronzos rūšis „tik tuo atveju“. turint omenyje didžiulį visų eskadrai skirtų medžiagų kiekį, kurio poreikis buvo tikrai žinomas, tačiau kurio poreikių patenkinti nepavyko. Kaltinti mechanikus inžinierius, kurie remontavo „Varyag“mašinas? Vargu, ar jie turėjo reikiamus dokumentus, leidžiančius numatyti jų remonto pasekmes, ir net jei apie tai žinotų, ką jie galėtų pakeisti? Jie vis tiek neturėjo kitų galimybių.
Apibendrindami mūsų kreiserio „Varyag“jėgainės analizę, turime konstatuoti, kad garo variklių ir katilų trūkumai ir projektavimo klaidos „puikiai“papildė vienas kitą. Susidaro įspūdis, kad „Nikloss“katilai ir garo mašinos sudarė sabotažo paktą prieš kreiserį, kuriame jie buvo sumontuoti. Katilo avarijų pavojus privertė įgulą nustatyti sumažintą garų slėgį (ne daugiau kaip 14 atmosferų), tačiau tai sudarė sąlygas, kuriomis „Varyag“garo varikliai turėjo greitai tapti netinkami naudoti, o laivų mechanikai nieko negalėjo padaryti.. Tačiau vėliau, kai analizuosime jų veikimo rezultatus, išsamiau apsvarstysime „Varyag“mašinų ir katilų projektavimo sprendimų pasekmes. Tada mes pateiksime galutinį kreiserio jėgainės įvertinimą.
