В.Н.Буров "Отечественное военное кораблестроение"
Паросиловые установки
Энергетические установки для надводных кораблей, которые строили в 20- 30-х годах, хотя традиционно и оставались котлотурбинными, но заложенные в них научно-технические основы и принимавшиеся конструкторские решения значительно отличались от тех, что были свойственны установкам кораблей дореволюционной постройки.
К создаваемым установкам предъявляли высокие требования в части надежности, экономичности, маневренности, удельных показателей по массе и габаритам. Реализация этих требований должна бь(ла способствовать уменьшению водоизмещения кораблей, увеличению их дальности плавания, улучшению эксплуатационных свойств.
Поставленные задачи решали в основном за счет применения котлов, вырабатывающих перегретый пар повышенных параметров, и замены прямодей-ствующих тихоходных турбин турбозубчатыми агрегатами с быстроходными турбинами. Следует отметить, что в те годы как котлы такого рода, так и тур-бозубчатые агрегаты являлись для конструкторов и советских заводов техническими новшествами. Для их освоения надо было создавать методы проектирования, налаживать производство крупных стальных отливок и поковок, стальных турбинных лопаток, разрабатывать технологию особо точной нарезки зубчатых колес и шестерен больших диаметров и многое другое. Для ускорения строительства фяота приходилось обращаться и к иностранной технической помощи.
В период с 1926 г.'и до Великой Отечественной войны были созданы семь типов паровых котлов и шесть типов турбозубчатых агрегатов. Ими были оснащены корабли десяти проектов - от сторожевых кораблей до линкоров. Котлы и турбозубчатые агрегаты разных типов имели много общего. Так, все котлы вырабатывали перегретый пар, были водотрубными треугольного типа с естественной циркуляцией, имели нефтяное отопление при дутье в котельное отделение. Турбозубчатые агрегаты всех типов состояли из нескольких корпусов активно-реактивных турбин и одноступенчатой зубчатой передачи между турбинами и валопроводом. В то время каждый тип котла и турбо-зубчатого агрегата имел свои тепловые схемы в конструкторские решения. Это во многом определялось поисками лучших решений, так как надводные корабли всех классов в те годы создавались либо впервые, либо после долгого перерыва.
Первенцем послереволюционного корабельного котлотурбостроения является энергетическая установка для сторожевого корабля пр. 2. Она послужила прототипом создания более мощной установки для лидеров пр. 1 и 38.
Основные принципы и технические решения, принятые при создании этих установок, изложены в предыдущей главе.
Существенным недостатком первых энергетических установок являлась их неэкономичность, из-за чего дальность плавания малыми скоростями у лидеров составляла 2200 миль, а у сторожевых кораблей- 1100 миль. Если расход топлива на полном ходу у лидеров был 0,433 кг/(л. с-ч), а у сторожевых кораблей 0,572 кг/(л. с-ч), то на экономическом ходу при скорости 18 уз топлива расходовалось сторожевым кораблем 0,870 кг/(л.с-ч), а лидером 1,15 кг/(л. с.-ч). Неэкономичности способствовали и высокие расходы пара турбинными приводами вспомогательных механизмов.
Следующей создавалась котлотурбинная установка для эскадренных миноносцев пр. 7. Их должны были строить большой серией, поэтому экономичности новой установки уделялось повышенное внимание. В частности, для технической помощи привлекли итальянскую фирму <Орландо>. '
Проектант корабля и его энергетической установки - ЦКБС-1 (бывшее КБ Северной судостроительной верфи) под влиянием иностранных технических материалов, при согласии Управления кораблестроения ВМФ, отступил от наметившейся отечественной линии развития котлотурбинных установок ради повышения экономичности. Изменены были тепловые схемы котла и турбин и их <конструкций, повышены параметры пара. Эшелонное расположение установок было заменено линейным.
В котле вместо одного вертикального пароперегревателя применили два горизонтальных пароперегревателя, расположив с обеих сторон котла внутри пучков водогрейных трубок в зоне высокой температуры дымовых газов (а не за пучками). Это способствовало большей стабильности температуры пара при малой нагрузке котла на режиме экономического хода. Температура пара на этом режиме падала всего лишь на 20 °С. Конструкция турбозубч-в-того агрегата также была изменена. Он стал не двухкорпусным, а трехкорпусным. Конструкция турбины высокого давления значительно усложнилась. В ней разместились регулировочное колесо Белуццо и пять двухвенечных колес экономического хода. Их предназначали для работы только на малых ходах, выключали частично на крейсерском ходу и полностью на больших скоростях. Переключения выполняли клапанами, расположенными на корпусе турбины высокого давления (ТВД).
Принятые меры повысили экономичность установки. На экономическом ходу удельный расход топлива составил 0,638 кг/(л. с.-ч) против 1,15 кг/(л. с.-ч) на лидере и 0,870 кг/(л. с.-ч) на сторожевом корабле. Однако в реальных условиях плавания и особенно во время войны, когда требовалась высокая маневренность главных турбин, использование экономических ступеней со сложным ручным переключением оказалось настолько затруднительным, что практически ими не пользовались и турбозубчатые агрегаты работали по схеме полного хода, а это приводило к увеличению удельного расхода топлива против расчетного почти вдвое. Плохо зарекомендовали себя и горизонтальные пароперегреватели. Они обладали малым ресурсом, поскольку их трубки не осушались при бездействии котла. Практически пароперегреватели котлов выходили из строя через 2500-3000 ч. Для устранения этого недостатка был создан новый котел, в конструкции которого вновь вернулись к вертикальному петлевому пароперегревателю, расположенному (как и у предыдущих котлов отечественных проектов) за конвективным пучком водогрейных трубок. Новым элементом котла являлся боковой экран с одной стороны топки. Комиссия, принявшая опытный образец котла по результатам его испытания на стенде, отметила, что <... по своим качественным показателям новый котел превосходит котлы, применяемые до этого на миноносцах типа <Гневный> *. Создав более надежный котел, конструкторы не избежали прежнего недостатка - расположения пароперегревателя на выходе газов за пучком трубок. В данном котле на экономическом и малых ходах корабля температура перегретого пара падала с 350 до 275 °С, что опять приводило к снижению КПД турбин, повышению расхода топлива и уменьшению дальности плавания. Тем не менее эти котлы были приняты для эскадренных миноносцев последующей постройки по пр. 7У и дйя эсминцев нового пр. 30, которые начали строить в конце 1939 г. Для кораблей пр. 30 был заново создан турбозубчатый агрегат мощностью 30 000 л. с. Проект разработал Кировский завод, конструкторы снова вернулись к двухкорпусному варианту.
Впервые в нашей практике зубчатая передача была сделана двухопорной, что позволило существенно сократить массу и габариты агрегата и создало благоприятные условия для его размещения в турбинном отделении.
Так как дальность плавания эскадренных миноносцев пр. 30 экономической скоростью 16 уз была определена в 4000 миль, пришлось турбину высокого давления выполнить с несколькими колесами экономического и крейсерского ходов. Этим добились лучшей экономичности турбин, но не избежали некоторого усложнения их конструкции и ухудшения маневренности энергетической установки.
Двухкорпусный, двухопорный турбозубчатый агрегат, получивший индекс <ТВ6>, оказался надежным в работе. Он стал основой для дальнейшего развития корабельных турбозубчатых агрегатов.
В 1934 г. приступили к созданию энергетической установки для легких крейсеров пр. 26. Вновь был использован иностранный технический опыт, но уже не в виде консультаций и технических материалов, а закупкой у итальянской фирмы <Ансальдо> комплекта двухвальной котлотурбинной установки общей полной мощностью 110000 л. с. Котлы, в основном, не отличались от отечественных, но были с петлевым вертикальным пароперегревателем, расположенным с одной стороны котла внутри водогрейного пучка. При таком расположении пароперегревателя температура пара на экономическом ходу, также как и у котлов эскадренных миноносцев пр. 7 (по итальянскому проекту), падала только на 25-30 °С. Но поскольку в данном случае пароперегреватель был вертикальный, он не имел недостатка, присущего пароперегревателю, расположенному горизонтально. Тем не менее итальянский вертикальный петлевой пароперегреватель имел свой конструктивный недостаток, также сокращавший срок его службы до 3500-4000 ч. Однако этот недостаток был устранен изменением расположения деталей внутри коллектора пароперегревателя по предложению советских конструкторов.
Главный турбозубчатый агрегат итальянского изготовления состоял из трех корпусов турбин высокого, среднего и низкого давления со степенями крейсерского и экономического ходов. Зубчатая передача была трехопорной. Турбины имели сравнительно невысокую частоту вращения - ТВД и ТСД 2290 об/мин, ТНД- 1760 об/мин. В результате габариты и масса агрегата были достаточно большитми - длина 4,83 м.
При испытаниях крейсера <Киров> в 1938 г: на режиме экономического хода 18 уз удельный расход топлива составил 0,722 кг/(л.с-ч). Котлотур-бинными установками типа фирмы <Ансальдо>, но уже отечественного изготовления, оснащали все строящиеся крейсера пр. 26 и 26 бис.
Турбозубчатые агрегаты этого типа предназначались и на крейсера нового пр. 68 (после войны устанавливались и на крейсера проектов 68К и 68 бис).
В середине 30-х годов началось создание энергетических установок для тяжелого крейсера пр. 69 и линейного корабля пр. 23. Были проведены испытания опытных и головных образцов; дальнейшему ходу работ помешала война.
Турбозубчатые агрегаты должны были быть едиными для обоих проектов. За основу был принят агрегат, закупленный у швейцарской фирмы <Броун Бовери> мощностью 77 000 л. с. Серийные машины проектировали и строили на Харьковском турбогенераторном заводе. Агрегат состоял из четырех корпусов турбин (по одному высокого и среднего давления и двух низкого давления). Зубчатая передача была одноступенчатая трехопорная.
Главные котлы на тяжелом крейсере и линкоре по условиям общего расположения на корабле и формирования автономных машинно-котельных эшелонов были разными по конструкции и производительности. Крейсерский котел имел боковой экран, вертикальный петлевой пароперегреватель, вынесенный за водогрейные трубки; форсунки были расположены традиционно на фронте котла.
Котел для линкора имел внутренний экран, деливший топку на две равные части, и два пароперегревателя вертикального типа, расположенных за пучками трубок; они были выполнены с двумя коллекторами - верхним и нижним. Это утяжеляло котел, но обеспечивало дренаж трубок и их долговечность. Форсунки были перенесены с фронта котла на боковые стенки под водяные коллекторы. Оба котла для повышения их КПД впервые были оборудованы подогревателями воздуха, поступающего в котлы, до 200 °С.
По расчетам удельный расход топлива как на крейсере, так и на линкоре должен был быть на полном ходу 0,390 кг/(л. с-ч), на экономическом 0,695 кг/(л.с-ч).
Из изложенного видно, что в довоенные годы от проекта к проекту увеличивались агрегатные и общие мощности энергетических установок; росли параметры пара. Ко всем проектам предъявлялись высокие требования в части удельных характеристик, надежности и экономичности установок. Не все, однако, удавалось, тем не менее несмотря на отдельные неудачные решения, особенно в части экономичности, энергетические установки кораблей всех довоенных проектов за многие годы эксплуатации как в мирное время, так и в условиях войны, работали безотказно.
HTTP://ATTEND.TO/COMMI
