I den sidste artikel undersøgte vi problemerne i forbindelse med installationen af Nikloss -kedler på Varyag - hovedparten af internetkampene omkring krydserens kraftværk er afsat til disse enheder. Men det er mærkeligt, at det overvældende flertal af dem, der er interesseret i dette emne, tillægger kedlerne så stor betydning, fuldstændigt overser krydstogtens dampmaskiner. I mellemtiden er et stort antal problemer identificeret under driften af "Varyag" forbundet med dem. Men for at forstå alt dette er det nødvendigt først at genopfriske hukommelsen om designet af skibsdampmotorer i slutningen af forrige århundrede.
Faktisk er driftsprincippet for en dampmaskine ret simpelt. Der er en cylinder (normalt placeret lodret på skibsmaskiner), indeni som er et stempel, der er i stand til at bevæge sig op og ned. Antag, at stemplet er i toppen af cylinderen - så tilføres damp under tryk til hullet mellem det og cylinderens topdæksel. Dampen udvider sig og skubber stemplet nedad, så det når bundpunktet. Derefter gentages processen "præcis det modsatte" - det øverste hul er lukket, og der tilføres nu damp til det nederste hul. Samtidig åbner dampudløbet på den anden side af cylinderen, og mens dampen skubber stemplet fra bund til top, forskydes den brugte damp i cylinderens øvre del ind i dampudløbet (bevægelsen af udstødningsdamp i diagrammet er angivet med den prikkede blå pil).
Således tilvejebringer dampmaskinen stempelets frem- og tilbagegående bevægelse, men for at omdanne det til rotation af skrueakslen bruges en særlig enhed kaldet krumtapmekanismen, hvor krumtapakslen spiller en vigtig rolle.
For at sikre driften af dampmotoren er lejer naturligvis yderst nødvendige, takket være hvilke både håndtaget til håndtaget (transmission af bevægelse fra stemplet til krumtapakslen) og fastgørelsen af den roterende krumtapaksel udføres.
Det må også siges, at da Varyag blev designet og bygget, var hele verden ved konstruktion af krigsskibe for længst gået over til tredampede ekspansionsdampmotorer. Ideen om en sådan maskine opstod, fordi dampen, der blev brugt i cylinderen (som vist i det øverste diagram) slet ikke mistede sin energi overhovedet og kunne genbruges. Derfor gjorde de det - først kom frisk damp ind i højtrykscylinderen (HPC), men efter at have afsluttet sit arbejde blev den ikke "kastet" tilbage i kedlerne, men kom ind i den næste cylinder (medium tryk eller HPC) og igen skubbet stemplet i det. Selvfølgelig faldt trykket af dampen, der kom ind i den anden cylinder, hvorfor cylinderen selv skulle laves med en større diameter end HPC. Men det var ikke alt - dampen, der havde virket i den anden cylinder (LPC), kom ind i den tredje cylinder, kaldet lavtrykscylinderen (LPC), og fortsatte sit arbejde allerede i den.
Det siger sig selv, at lavtrykscylinderen skulle have en maksimal diameter i sammenligning med resten af cylindrene. Designerne gjorde det lettere: LPC viste sig at være for stor, så i stedet for en LPC lavede de to, og maskinerne blev firecylindrede. På samme tid blev der alligevel leveret damp til begge lavtrykscylindere samtidigt, det vil sige på trods af tilstedeværelsen af fire "ekspansionscylindre", var der tre tilbage.
Denne korte beskrivelse er ganske nok til at forstå, hvad der var galt med dampmaskinerne på Varyag cruiser. Og "forkert" med dem, der var desværre så meget, at forfatteren til denne artikel har svært ved at vide præcis, hvor man skal starte. Nedenfor beskriver vi de vigtigste fejl, der er begået i designet af krydstogtens dampmaskiner, og vi vil forsøge at finde ud af, hvem der trods alt var skyld i dem.
Så problem nr. 1 var, at dampmaskinens design naturligvis ikke tåler bøjningsspændinger. Med andre ord kunne god ydeevne kun forventes, når dampmaskinen var helt i vater. Hvis denne base pludselig begynder at bøje, skaber dette en ekstra belastning på krumtapakslen, der løber langs næsten hele dampmaskinens længde - den begynder at bøje, lejerne, der holder den, forringes hurtigt, spil vises og krumtapakslen forskydes, det er derfor, krumtaplejer allerede lider - forbindelsesstangsmekanisme og endda cylinderstempler. For at forhindre, at dette sker, skal dampmaskinen installeres på et solidt fundament, men dette blev ikke gjort på Varyag. Hans dampmaskiner havde kun et meget let fundament og var faktisk knyttet direkte til skibets skrog. Og kroppen, som du ved, "ånder" på havbølgen, det vil sige, at den bøjer under rullning - og disse konstante bøjninger førte til krumtapakslernes krumning og til "at løsne" lejerne i dampmaskiner.
Hvem er skyld i denne designfejl i Varyag? Uden tvivl bør ansvaret for denne mangel på skibet tildeles ingeniørerne i firmaet C. Crump, men … der er visse nuancer her.
Faktum er, at et sådant design af dampmaskiner (da dem uden stift fundament blev installeret på skibets skrog) generelt blev accepteret - hverken Askold eller Bogatyr havde stive fundamenter, men dampmaskinerne arbejdede fejlfrit på dem. Hvorfor?
Det er klart, at deformationen af krumtapakslen vil være jo mere signifikant, jo større dens længde, det vil sige, jo længere selve dampmaskinens længde. Varyag havde to dampmaskiner, mens Askold havde tre. Ved design var sidstnævnte også firecylindrede triple-ekspansionsdampmaskiner, men på grund af deres betydeligt lavere effekt havde de en betydeligt kortere længde. På grund af denne effekt viste kroppens nedbøjning på Askold -maskinerne sig at være meget svagere - ja, det var de, men lad os sige, "inden for rimelighed" og førte ikke til deformationer, der ville deaktivere dampmaskinerne.
Det blev faktisk oprindeligt antaget, at Varyag -maskinernes samlede effekt skulle være henholdsvis 18.000 hk, en maskines effekt var 9.000 hk. Men senere gjorde Ch. Crump en meget vanskelig at forklare fejl, nemlig at han øgede dampmaskinernes effekt til 20.000 hk. Kilder forklarer normalt dette ved, at Ch. Crump gik efter det på grund af MTK's afvisning af at bruge tvungen sprængning under krydserenes test. Det ville være logisk, hvis Ch. Crump, samtidig med stigningen i maskinernes effekt, også øgede kedlernes produktivitet i Varyag -projektet til de samme 20.000 hk, men intet af den slags skete. Den eneste grund til en sådan handling kunne være håbet om, at krydstogtens kedler vil overstige den kapacitet, projektet har etableret, men hvordan kunne dette gøres uden at ty til dem?
Her allerede en af to ting - eller Ch. Crump håbede stadig at insistere på at teste, når kedlerne tvinges og frygtede, at maskinerne ikke ville "strække" deres øgede effekt, eller af en eller anden uklar grund, han mente, at kedlerne i Varyag og uden at tvinge, opnås en effekt på 20.000 hk. Under alle omstændigheder er beregningerne af Ch. Crump viste sig at tage fejl, men det førte til, at hver cruiser -maskine havde en effekt på 10.000 hk. Udover den naturlige stigning i masse, steg dimensionerne på dampmaskinerne selvfølgelig også (længden nåede 13 m), mens de tre Askold -maskiner, der skulle vise 19.000 hk. nominel effekt, bør kun have 6 333 hk. hver (ak, deres længde er desværre ukendt for forfatteren).
Men hvad med "Bogatyr"? Den var jo, ligesom Varyag, toakslet, og hver af dens biler havde næsten samme effekt - 9.750 hk. mod 10.000 hk, hvilket betyder, at den havde lignende geometriske dimensioner. Men det skal bemærkes, at Bogatyrs skrog var noget bredere end Varyag, havde et lidt lavere længde / breddeforhold og i det hele taget syntes at være mere stift og mindre tilbøjelig til afbøjning end Varyags skrog. Derudover er det muligt, at tyskerne styrket fundamentet i forhold til det, som dampmaskinerne i Varyag stod på, det vil sige, hvis det ikke lignede dem, der blev modtaget af mere moderne skibe, gav det stadig bedre styrke end grundlaget for Varyag. Dette spørgsmål kan imidlertid kun besvares efter en detaljeret undersøgelse af tegningerne for begge krydsere.
Således var ingeniørerne i Crump -firmaets skyld ikke, at de havde lagt et svagt grundlag for Varyag -maskinerne (som det ser ud til at have gjort resten af skibsbyggerne), men at de ikke så og ikke indså behovet for at sikre "ufleksibiliteten" Maskiner med en stærkere krop eller en overgang til en treskrue. Det faktum, at et lignende problem med succes blev løst i Tyskland, og ikke kun af den ekstremt erfarne Vulcan, der byggede Bogatyren, men også af andenrangs og ikke havde nogen erfaring med at bygge store krigsskibe efter eget design af Tyskland, vidner om langt ikke til fordel for de amerikanske konstruktører. Imidlertid skal det for at være ærligt bemærkes, at MTK heller ikke kontrollerede dette øjeblik, men det skal forstås, at ingen havde til opgave at overvåge hver nys fra amerikanerne, og det var ikke muligt.
Men ak, dette er kun den første og måske ikke engang den mest betydningsfulde ulempe ved dampmaskinerne på den nyeste russiske krydser.
Problem nr. 2, som tilsyneladende var det vigtigste, var det fejlbehæftede design af Varyag -dampmaskinerne, som var optimeret til skibets høje hastighed. Med andre ord fungerede maskinerne godt ved tæt på maksimalt damptryk, ellers startede problemer. Faktum er, at når damptrykket falder til under 15,4 atmosfærer, ophørte lavtrykscylindrene med at udføre deres funktion - energien fra dampen, der kom ind i dem, var ikke nok til at drive stemplet i cylinderen. På grund af økonomiske træk begyndte "vognen at køre hesten" - lavtrykscylindrene blev i stedet for at hjælpe med at rotere krumtapakslen selv sat i gang af den. Det vil sige, krumtapakslen modtog energi fra høj- og mellemtrykscylindrene og brugte den ikke kun på skruens rotation, men også på at sikre stemplernes bevægelse i to lavtrykscylindre. Det skal forstås, at udformningen af krumtapmekanismen var designet til, at det var cylinderen, der ville drive krumtapakslen gennem stemplet og skyderen, men ikke omvendt: som følge af en så uventet og ikke- ved triviel brug af krumtapakslen oplevede den yderligere belastninger, som designet ikke foreskrev, hvilket også førte til svigt i lejerne, der holdt den.
Faktisk har der måske ikke været et særligt problem i dette, men kun under en betingelse - hvis maskinernes design sørger for en mekanisme, der afbryder krumtapakslen fra lavtrykscylindrene. Derefter var det i alle tilfælde af drift ved et damptryk, der var lavere end det indstillede, at "trykke på knappen" - og LPC stoppede med at laste krumtapakslen, men sådanne mekanismer var ikke tilvejebragt ved designet af "Varyag" "maskiner.
Efterfølgende blev ingeniør I. I. Gippius, der overvågede montering og justering af ødelæggelsesmekanismer i Port Arthur, foretog en detaljeret undersøgelse af Varyag -maskinerne i 1903 og skrev et helt forskningsoplæg baseret på dets resultater, angav følgende i det:
”Her er gætten på, at Crump -anlægget, i en fart med at aflevere krydstogteren, ikke havde tid til at justere dampfordelingen; maskinen blev hurtigt ked af det, og på skibet begyndte de naturligvis at reparere de dele, der led mere end andre med hensyn til opvarmning, bankning uden at eliminere grundårsagen. Generelt er det utvivlsomt en ekstremt vanskelig opgave, hvis ikke umulig, at rette op med skib betyder et køretøj, der oprindeligt var defekt fra fabrikken."
Det er indlysende, at Ch. Crump er helt skyld i denne mangel ved Varyag -kraftværket.
Opgave nummer 3 var i sig selv ikke særlig alvorlig, men gav i kombination med ovenstående fejl en "kumulativ effekt". Faktum er, at designerne i nogen tid, når de designede dampmaskiner, ikke tog hensyn til deres mekanisters inerti, hvilket resulterede i, at sidstnævnte konstant blev udsat for overdreven belastning. Men da Varyag blev oprettet, var teorien om at afbalancere maskinernes inertikræfter blevet undersøgt og spredt overalt. Selvfølgelig krævede dens anvendelse yderligere beregninger fra producenten af dampmaskiner og skabte visse vanskeligheder for ham, hvilket betyder, at omkostningerne ved arbejdet som helhed steg. Så MTC i sine krav indgav desværre ikke den obligatoriske anvendelse af denne teori i design af dampmaskiner, og Ch. Crump besluttede tilsyneladende at spare på dette (det er svært at forestille sig, at han selv og ingen af hans ingeniører har noget om dette, de kendte ikke teorien). Generelt blev enten under indflydelse af grådighed eller på grund af banal inkompetence, men bestemmelserne i denne teori ved oprettelsen af Varyag -maskinerne (og i øvrigt Retvizan) blev ignoreret, hvilket resulterede i inertikræfterne "meget ugunstig" (ifølge I. I. Gippius) virkning på cylindrene med medium og lavt tryk, hvilket bidrager til afbrydelse af den normale drift af maskiner. Under normale forhold (hvis dampmaskinen var forsynet med et pålideligt fundament, og der ikke var problemer med dampfordeling), ville dette ikke føre til sammenbrud, og så …
Skylden for denne mangel på dampmaskiner "Varyag" bør højst sandsynligt lægges på både Ch. Crump og MTK, der tillod ordens vage formulering.
Problem nr. 4 var brugen af et meget specifikt materiale i lejer til dampmaskiner. Til dette formål blev der brugt fosfor- og manganbronzer, som, så vidt forfatteren ved, ikke blev brugt i vid udstrækning i skibsbygning. Som følge heraf skete følgende: På grund af ovenstående årsager mislykkedes lejerne i "Varyag" -maskinerne hurtigt. De skulle repareres eller udskiftes med det, der var ved hånden i Port Arthur, og der var desværre ingen sådanne lækkerier. Som et resultat heraf opstod der en situation, hvor dampmaskinen arbejdede med lejer af materialer af helt forskellige kvaliteter - for tidligt slid på nogle forårsagede yderligere belastninger hos andre, og alt dette bidrog også til afbrydelse af maskinernes normale drift.
Strengt taget er dette måske det eneste problem, hvis "forfatterskab" ikke kan fastslås. Det faktum, at Ch. Crumps leverandører valgte sådant materiale, kunne på ingen måde forårsage en negativ reaktion fra nogen - her var de helt i sig selv. Det var klart uden for menneskelige evner at antage den katastrofale tilstand i Varyag -kraftværket, at forudse årsagerne hertil og forsyne Port Arthur med de nødvendige materialer, og det var næppe muligt at levere de nødvendige kvaliteter af bronze "bare i tilfælde" der, i betragtning af den enorme mængde af alle materialer til eskadrillen. behovet var sikkert kendt, men behovene kunne ikke opfyldes. Skyld de mekaniske ingeniører, der reparerede Varyag -maskinerne? Det er usandsynligt, at de havde den nødvendige dokumentation, der tillod dem at forudse konsekvenserne af deres reparationer, og selvom de vidste om det, hvad kunne de ændre? De havde stadig ingen andre muligheder.
Sammenfattende vores analyse af kraftværket på krydstogtskibet "Varyag", må vi konstatere, at manglerne og designfejlene ved dampmaskiner og kedler "pragtfuldt" supplerede hinanden. Man får indtryk af, at Nikloss kedler og dampmaskiner indgik en sabotagepagt mod krydstogteren, som de blev installeret på. Faren for kedelulykker tvang besætningen til at etablere et reduceret damptryk (ikke mere end 14 atmosfærer), men dette skabte betingelser, hvorunder dampmaskinerne i Varyag hurtigt måtte blive ubrugelige, og skibsmekanikerne ikke kunne gøre noget ved det. Imidlertid vil vi overveje mere detaljeret konsekvenserne af designbeslutningerne for Varyag -maskiner og kedler senere, når vi analyserer resultaterne af deres drift. Derefter giver vi den endelige vurdering af krydserens kraftværk.
