Ольга Тонина - Война в Арктике. 1942 год. Операция Вундерланд

Маленькое техническое отступление. В процессе написания данной работы, авторы столкнулись с парадоксальной ситуацией - "знатоки" военно-морской истории, готовые сутки на пролет спорить о том, кто сильнее "Бисмарк" или "Ямато", имеют очень отдаленное представление о том, что представляет из себя паровая турбина, являвшаяся одним из основных корабельных двигателей крупных кораблей времен второй мировой войны. Поэтому мы решили потратить "немного букв" на краткий рассказ о том, что такое турбина. Турбина состоит из кованного стального барабана, насаженного, на один или два диска (патрона, колеса), укрепленных на одном, a чаще на двух отдельных шпинделях. Шейки шпинделей покоятся в подшипниках, которые или составляют одно целое с наружным стальным цилиндром (корпусом) турбины или прикрепляются к нему болтами. Внутренняя поверхность цилиндра и наружная барабана снабжены поперечными канавками, в которых укреплены, помощью расчеканки специальных вставок, лопатки, имеющие в сечении форму, похожую на серп, причем лопатки вставляются в цилиндре и на барабане так, что острая кромка одних обращена к более утолщенной кромке других. Высота лопаток постепенно ступенями увеличивается вследствие увеличения объема пара при расширении его. Один из шпинделей турбины снабжен упорным подшипником, приспособленным для регулировки зазоров между рядами лопаток. Ввиду того, что давлением пара на торцевую площадь ротора представляется возможным уравновешивать упорное давление винта и тем разгружать давление на упорный подшипник и, следовательно, значительно уменьшать размеры последнего, делаются думмисы, т. е. спец. короткие барабаны, укрепленные на роторе и входящие в соответственные цилиндрические части наружного корпуса турбины, причем обе поверхности снабжаются специальными набивочными кольцами для уменьшения побегов пара. Экономичность турбины в большой степени зависит от потери пара через зазоры между кромками лопаток и поверхностями барабана и цилиндра, почему эти зазоры делаются весьма малыми (сотые доли миллиметра ), a роторы проверяются на уравновешенность, как статически, так и динамически. Зазоры эти - больное место турбины; при недостаточности их всегда возможно смятие лопаток вследствие касания ими тела цилиндра или ротора; одно из усовершенствований в этом направлении - заострение верхушек лопаток, благодаря которому даже в случае соприкасания они просто тупятся, не изгибаясь и не вырываясь. Отсутствие ударов при работе турбины и надлежащая смазка обеспечивают весьма незначительное изнашивание ее подшипников. Носовой шпиндель каждого вала снабжается приводом к автоматическому регулятору клапана травления на паропроводе, и при возрастании числа оборотов доступ пара уменьшается. Кроме того, с этим шпинделем связывается указатель числа оборотов. Кормовой шпиндель снабжается ручным приводом для проворачивания турбины на стоянке. Цилиндр турбины снабжается необходимой арматурой: предохранительным клапаном, травления, байпасным, если таковой требуется, манометрами, термометрами, продувочными клапанами кранами и т. п. Характерной особенностью судов. турбин является способ их закрепления на фундаменте. В то время, как паровая машина закрепляется на судовом фундаменте всей своей опорной площадью, паровая турбина имеет закрепленной лишь одну сторону, оставляя другую свободно скользить в направляющих полозьях. Это делается для того, чтобы позволить турбине свободно расширяться от нагревания вдоль оси вала.

Турбины принято делить на активные и реактивные. Сущность и отличие между собой реактивными и активными турбинами заключается в следующем в реактивной турбине пар, пройдя между неподвижными направляющими лопатками на корпусе турбины с некоторым давлением и запасом тепловой энергии, поступает в промежутки между лопатками, насаженными на барабан ротора; расширяясь, пар производит давление на эти подвижные лопатки и заставляет барабан вращаться. В активной же турбине пар сравнительно высокого давления расширяется предварительно в специальных соплах или также направляющих аппаратах, снабженных спец. формы отверстиями, и, выходя из них с большой скоростью, вступает, по возможности без удара, в промежутки между лопатками на вращающемся барабане или диске, которому он и отдает свою кинетическую энергию. Иногда падение давления используется не сразу, a в несколько приемов; в других случаях таким же путем используется скорость пара; поэтому, активные турбины подразделяются на турбины со ступенями давления и турбины со ступенями скорости. Турбина активная, отличается от турбины реактивной устройством ротора, креплением и формой лопаток, разделением внутреннего пространства диафрагмами и построенным соответственно наружным корпусом. Ротор состоит из ряда дисков, насаженных на обточенный уступами общий шпиндель и снабженных на своей окружности лопаточными венцами; форма лопаток соответствует условиям активного действия пара. Каждое колесо отделено от другого диском (диафрагмой), укрепленным на корпусе турбины, для чего последний делается из нескольких частей. К корпусу же прикреплены лопаточные венцы, служащие направляющими для пара и заменяющие собой сопла, которые устанавливаются лишь для впуска пара в первое рабочее колесо. Диафрагмы в месте прохода через них шпинделя имеют специальные сальники для предупреждения побегов пара из одного отделения в другое. В активную турбину пар поступает не по всей окружности первого рабочего колеса, a лишь на некоторой его части; этим легко пользоваться для изменения хода, не понижая существенно его экономичности; напротив, в турбину реактивную пар поступает по всей окружности, и с уменьшением числа оборотов и мощности расход пара возрастает довольно значительно. Помимо активных турбин и реактивных турбин существуют и активно-реактивные.

Но если честно, то все это чушь. Под термином "чушь" авторы подразумевают рассмотрение турбины отдельно от всей энергетической установки. И если честно, то особой разницы от того какого типа турбины стояли на "Тускалузе", а какого на "Адмирале Хиппере" нет. Гораздо большую разницу и влияние имеет тип применяемых паровых котлов. Но загружать читателя избытком информации мы не будем. Начнем с того, что "паспортная скорость" противостоящих крейсеров была одинаковой - 32 узла. Но вот котлы - они сильно различались. На "Хиппере" стояли котлы, работавшие на паре повышенного давления - 80 атмосфер. В теории это повышало коэффициент полезного действия его энергетической установки, и позволяло экономить топливо. Но на практике все было по другому. Установка строилась именно из расчета максимальной скорости хода, и на этой скорости, котлы работали нормально. Но при резком изменении скорости хода, резко менялось количество перерабатываемого пара, и регулировка его количества была очень сложным процессом. Почему сложным? Как раз из-за повышенного давления. Чем больше давление пара, тем больше в нем тепловой энергии. Если эта энергия не используется - например - телеграф переведен с "самого полного вперед" на "стоп", то пар начинает стравливаться в главный конденсатор, где его охлаждают забортной водой. Вроде бы штатный процесс, но! Если пара стравливается слишком много, то конденсатор не успевает его охлаждать, и в нем начинает расти давление, что в итоге может привести к его разрыву или взрыву. Поэтому если пар травят слишком долго, то нужно срочно уменьшать его количество, то есть уменьшать количество воды, подаваемое в паровые котлы. И вот здесь возникают другие проблемы - котлы "Хиппера" более капризны и требуют работы на постоянном режиме, а не на скачущем, они (котлы) очень плохо воспринимают изменение количества подаваемой воды. Да, там установлена система регулировки, но она очень сложная. Если не удаляться в глубокие дебри, то итог будет очень простой - "Хиппер" хороший "бегун" с постоянной скоростью. Но "рваный" бег он переносит плохо. "Тускалуза" - гораздо лучше переносит "рваный" бег с изменением скорости, но режим "бега" на максимальной скорости переносит тяжелее "Хиппера".