Viimeisessä artikkelissa tarkastelimme kysymyksiä, jotka liittyvät Nikloss -kattiloiden asentamiseen Varyagiin - suurin osa risteilijän voimalaitoksen ympärillä olevista Internet -taisteluista on omistettu näille yksiköille. Mutta on outoa, että pitäen kattilat niin tärkeinä, valtaosa aiheesta kiinnostuneista jättää täysin huomiotta risteilijän höyrykoneet. Samaan aikaan niihin liittyy valtava määrä "Varyagin" toiminnan aikana tunnistettuja ongelmia. Mutta kaiken tämän ymmärtämiseksi on ensin virkistettävä muisti alusten höyrykoneiden suunnittelusta viime vuosisadan lopussa.
Itse asiassa höyrykoneen toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Siellä on sylinteri (joka yleensä sijaitsee pystysuorassa laivakoneissa), jonka sisällä on mäntä, joka pystyy liikkumaan ylös ja alas. Oletetaan, että mäntä on sylinterin yläosassa - sitten höyryä syötetään paineen alaisena sen ja sylinterin yläkannen väliseen reikään. Höyry laajenee työntämällä mäntää alaspäin ja siten se saavuttaa pohjapisteen. Tämän jälkeen prosessi toistetaan "täsmälleen päinvastoin" - ylempi reikä suljetaan ja höyry syötetään nyt alempaan reikään. Samalla höyryn ulostulo aukeaa sylinterin toiselle puolelle, ja kun höyry työntää mäntää alhaalta ylöspäin, sylinterin yläosassa käytetty höyry siirtyy höyryn poistoaukkoon (pakokaasu kaaviossa on merkitty sinisellä pisteellä).
Siten höyrykone tarjoaa männän edestakaisen liikkeen, mutta sen muuttamiseksi ruuviakselin pyörimiseksi käytetään erityistä laitetta, jota kutsutaan kampiakseliksi, jossa kampiakselilla on tärkeä rooli.
On selvää, että höyrykoneen toiminnan varmistamiseksi laakerit ovat äärimmäisen välttämättömiä, minkä ansiosta sekä kampimekanismin toiminta (liikkeen siirto männästä kampiakseliin) että pyörivän kampiakselin kiinnitys suoritetaan.
On myös sanottava, että Varyagin suunnittelun ja rakentamisen aikaan koko maailma sotalaivojen rakentamisessa oli jo kauan sitten siirtynyt kolminkertaiseen höyrykoneeseen. Ajatus tällaisesta koneesta syntyi, koska sylinterissä käytetty höyry (kuten ylemmässä kaaviossa esitetään) ei menettänyt energiaansa kokonaan ja sitä voitiin käyttää uudelleen. Siksi he tekivät niin - ensin tuoretta höyryä tuli korkeapainesylinteriin (HPC), mutta työn päätyttyä sitä ei "heitetty" takaisin kattiloihin, vaan se tuli seuraavaan sylinteriin (keskipaine tai HPC) ja uudelleen työnsi männän siihen. Tietenkin toiseen sylinteriin tulevan höyryn paine laski, minkä vuoksi itse sylinteri oli tehtävä halkaisijaltaan suuremmaksi kuin HPC. Mutta se ei ollut kaikki - toisessa sylinterissä (LPC) muodostunut höyry tuli kolmanteen sylinteriin, jota kutsutaan matalapainesylinteriksi (LPC), ja jatkoi työtään jo siinä.
On sanomattakin selvää, että matalapainesylinterillä oli oltava suurin halkaisija verrattuna muihin sylintereihin. Suunnittelijat tekivät sen helpommin: LPC osoittautui liian suureksi, joten yhden LPC: n sijaan he tekivät kaksi ja koneista tuli nelisylinterisiä. Samaan aikaan höyryä syötettiin kuitenkin samanaikaisesti molempiin matalapaineisiin sylintereihin, toisin sanoen kolme "paisuntasylinteriä" oli jäljellä kolme.
Tämä lyhyt kuvaus riittää ymmärtämään, mikä Varyag -risteilijän höyrykoneissa oli vialla. Ja "väärässä" heidän kanssaan oli valitettavasti niin paljon, että tämän artikkelin kirjoittajan on vaikea tietää tarkalleen mistä aloittaa. Alla kuvataan risteilijän höyrykoneiden suunnittelussa tehdyt tärkeimmät virheet ja yritämme selvittää, kuka loppujen lopuksi oli syyllinen niihin.
Joten ongelma # 1 oli, että höyrykoneen rakenne ei selvästikään siedä taivutusjännityksiä. Toisin sanoen hyvää suorituskykyä voitiin odottaa vain, kun höyrykone oli täysin vaakasuorassa. Jos tämä pohja alkaa yhtäkkiä taipua, tämä aiheuttaa lisäkuormitusta kampiakselille, joka kulkee lähes koko höyrykoneen pituudelta - se alkaa taipua, sitä pitävät laakerit heikkenevät nopeasti, välys näkyy ja kampiakseli siirtyy, Tästä syystä kampiakselin laakerit jo kärsivät - kiertokangen mekanismi ja jopa sylinterimännät. Tämän estämiseksi höyrykone on asennettava tukevalle pohjalle, mutta tätä ei tehty Varyagissa. Hänen höyrykoneillaan oli vain erittäin kevyt perusta ja ne olivat itse asiassa kiinnitetty suoraan laivan runkoon. Ja runko, kuten tiedätte, "hengittää" meren aallolla, eli se taipuu vierityksen aikana - ja nämä jatkuvat mutkat johtivat kampiakselien kaarevuuteen ja höyrykoneiden laakereiden "löystymiseen".
Kuka on syyllinen tähän Varyagin suunnitteluvirheeseen? Epäilemättä vastuu tästä aluksen puutteesta olisi osoitettava C. Crump -yhtiön insinööreille, mutta … tässä on tiettyjä vivahteita.
Tosiasia on, että tällainen höyrykoneiden rakenne (kun aluksen runkoon asennettiin ne, joilla ei ollut jäykkää perusta) hyväksyttiin yleisesti - Askoldilla eikä Bogatyrilla ei ollut jäykkiä perustuksia, mutta höyrykoneet toimivat moitteettomasti. Miksi?
On selvää, että kampiakselin muodonmuutos on sitä merkittävämpi, mitä suurempi sen pituus on, eli mitä pidempi höyrykoneen pituus on. Varyagissa oli kaksi höyrykoneita, kun taas Askoldissa oli kolme. Suunnittelun mukaan jälkimmäiset olivat myös nelisylinterisiä kolminkertaisesti laajenevia höyrykoneita, mutta niiden huomattavasti pienemmän tehon vuoksi niiden pituus oli huomattavasti lyhyempi. Tämän vaikutuksen vuoksi Askold -koneiden kehon taipuma osoittautui paljon heikommaksi - kyllä, ne olivat, mutta sanotaan, että "järjen rajoissa" eivätkä johtaneet muodonmuutoksiin, jotka estäisivät höyrykoneet.
Itse asiassa alun perin oletettiin, että Varyag -koneiden kokonaistehon oletettiin olevan 18 000 hv, ja yhden koneen teho oli 9 000 hv. Mutta myöhemmin Ch. Crump teki hyvin vaikeasti selitettävän virheen, nimittäin hän nosti höyrykoneiden tehon 20000 hevosvoimaan. Lähteet selittävät tämän yleensä sillä, että Ch. Crump suostui siihen, koska MTK kieltäytyi käyttämästä pakotettua räjähdystä risteilijän testien aikana. Olisi loogista, jos Ch. Crump samanaikaisesti koneiden tehon kasvun kanssa lisäisi myös Varyag -projektin kattiloiden tuottavuutta samaan 20 000 hv: iin, mutta mitään vastaavaa ei tapahtunut. Ainoa syy tällaiseen tekoon voisi olla toivo, että risteilijän kattilat ylittävät hankkeessa vahvistetun kapasiteetin, mutta miten tämä voitaisiin tehdä pakottamatta niitä?
Tässä jo yksi kahdesta asiasta - tai Ch. Crump toivoi edelleen vaativansa testejä pakottaessaan kattiloita ja pelkäsi, etteivät koneet "venytä" lisääntynyttä tehoaan, tai jostain epäselvästä syystä hän uskoi, että Varyagin ja ilman pakottamista saavutetaan 20000 hevosvoiman teho. Joka tapauksessa Ch. Crump osoittautui vääräksi, mutta tämä johti siihen, että jokaisen risteilijäkoneen teho oli 10000 hevosvoimaa. Luonnollisen massanlisäyksen lisäksi tietysti myös höyrykoneiden mitat kasvoivat (pituus saavutti 13 m), kun taas kolme Askold -konetta, joiden piti näyttää 19 000 hevosvoimaa. nimellisteho, pitäisi olla vain 6333 hv. jokainen (valitettavasti niiden pituus ei valitettavasti ole tiedossa tekijälle).
Mutta entä "Bogatyr"? Loppujen lopuksi se oli Varyagin tavoin kaksiakselinen, ja jokaisella sen autolla oli lähes sama teho - 9750 hv. 10 000 hevosvoimaa vastaan, mikä tarkoittaa, että sillä oli samanlaiset geometriset mitat. On kuitenkin huomattava, että Bogatyrin runko oli hieman leveämpi kuin Varyagin, sen pituus / leveys -suhde oli hieman pienempi ja kaiken kaikkiaan se näytti olevan jäykempi ja vähemmän taipuvainen kuin Varyagin runko. Lisäksi on mahdollista, että saksalaiset vahvistivat perustan verrattuna siihen, jolla Varyagin höyrykoneet seisoivat, eli jos se ei ollut samanlainen kuin nykyaikaisemmat alukset, se tarjosi silti paremman lujuuden kuin Varyagin perustukset. Tähän kysymykseen voidaan kuitenkin vastata vasta, kun molempien risteilijöiden suunnitelmat on tutkittu yksityiskohtaisesti.
Siten Crump -yhtiön insinöörien vika ei ollut siinä, että he olivat luoneet heikon perustan Varyag -koneille (kuten näyttää siltä, tekivät muutkin laivanrakentajat), vaan he eivät nähneet eivätkä ymmärtäneet tarvetta "joustamattomuuden" takaamiseksi Koneet, joilla on vahvempi runko tai jotka ovat siirtyneet kolmiruuviseen järjestelmään. Se, että samanlainen ongelma ratkaistiin onnistuneesti Saksassa, eikä vain erittäin kokenut Vulcan, joka rakensi Bogatyrin, vaan myös toissijainen ja jolla ei ollut kokemusta suurten sota-alusten rakentamisesta Saksan oman suunnitelmansa mukaan, todistaa ei suinkaan amerikkalaisten rakentajien hyväksi. Kuitenkin oikeudenmukaisuuden vuoksi on huomattava, että MTK ei myöskään hallinnut tätä hetkeä, mutta on ymmärrettävä, että kukaan ei asettanut hänelle tehtävää valvoa jokaista amerikkalaisten aivastusta, eikä tämä ollut mahdollista.
Mutta valitettavasti tämä on vain ensimmäinen eikä ehkä edes merkittävin haittapuoli uusimman venäläisen risteilijän höyrykoneissa.
Ongelma nro 2, joka oli ilmeisesti tärkein, oli Varyag -höyrykoneiden virheellinen rakenne, joka oli optimoitu laivan suurelle nopeudelle. Toisin sanoen koneet toimivat hyvin lähellä maksimihöyrynpainetta, muuten ongelmat alkoivat. Tosiasia on, että kun höyrynpaine laskee alle 15,4 ilmakehän, matalapaineiset sylinterit lakkasivat toimimasta - niihin tulevan höyryn energia ei riittänyt sylinterin männän ajamiseen. Niinpä taloudellisissa liikkeissä "kärry alkoi ajaa hevosta" - matalapaineiset sylinterit sen sijaan käynnistivät itse kampiakselin pyörittämisen sijaan. Toisin sanoen kampiakseli sai energiaa korkea- ja keskipainesylintereistä ja käytti sitä paitsi ruuvin pyörimiseen myös männän liikkeen varmistamiseen kahdessa matalapainesylinterissä. On ymmärrettävä, että kampiakselin rakenne on suunniteltu siten, että sylinteri ajaa kampiakselia männän ja luistin läpi, mutta ei päinvastoin: tällaisen odottamattoman ja kampiakselin vähäistä käyttöä, se koki lisäjännityksiä, joita ei ollut suunniteltu sen suunnittelussa, mikä johti myös sitä pitävien laakereiden vikaantumiseen.
Itse asiassa tässä ei ehkä olisi ollut erityistä ongelmaa, mutta vain yhdellä ehdolla - jos koneiden suunnittelussa olisi ollut mekanismi, joka irrottaa kampiakselin matalapainesylintereistä. Sitten kaikissa tapauksissa, joissa höyrynpaine oli alhaisempi kuin asetettu, riitti "painikkeen painaminen" - ja LPC lopetti kampiakselin kuormituksen, mutta tällaisia mekanismeja ei säädetty "Varyagin" suunnittelussa "koneita.
Myöhemmin insinööri I. I. Gippius, joka valvoi tuhoamismekanismien kokoonpanoa ja säätöä Port Arthurissa, suoritti yksityiskohtaisen tutkimuksen Varyag -koneista vuonna 1903 ja kirjoitti koko tutkimustuloksen tulosten perusteella ja ilmoitti siinä seuraavat asiat:
"Tässä arvaus on, että Crump -tehdas, joka kiirehti risteilijän luovuttamiseen, ei ehtinyt säätää höyryn jakautumista; kone järkyttyi nopeasti, ja aluksella he alkoivat luonnollisesti korjata osia, jotka kärsivät enemmän kuin muut lämmityksen ja kolkuttamisen osalta poistamatta perimmäistä syytä. Yleensä on epäilemättä erittäin vaikea tehtävä, ellei mahdotonta, oikaista aluksella ajoneuvoa, joka oli alun perin viallinen tehtaalta."
On selvää, että Ch. Crump on täysin syyllinen tähän Varyagin voimalaitoksen puutteeseen.
Ongelma numero 3 itsessään ei ollut erityisen vakava, mutta yhdessä yllä olevien virheiden kanssa antoi "kumulatiivisen vaikutuksen". Tosiasia on, että suunnittelijat eivät jo jonkin aikaa ottaneet huomioon höyrykoneita suunnitellessaan mekanismiensa hitautta, minkä seurauksena jälkimmäiset altistuivat jatkuvasti liialliselle rasitukselle. Kuitenkin Varyagin luomisen aikaan teoriaa koneiden hitausvoimien tasapainottamisesta oli tutkittu ja levinnyt kaikkialle. Tietenkin sen soveltaminen vaati lisälaskelmia höyrykoneiden valmistajalta ja aiheutti hänelle tiettyjä vaikeuksia, mikä tarkoittaa, että työn kokonaiskustannukset nousivat. Joten MTC ei valitettavasti osoittanut tämän teorian pakollista soveltamista höyrykoneiden suunnittelussa, ja Ch. Crump ilmeisesti päätti säästää tässä (on vaikea kuvitella, että hän itse, eikä mikään hänen insinööreillä on tästä mitään, he eivät tienneet teoriaa). Yleensä joko ahneuden vaikutuksesta tai banaalin epäpätevyyden vuoksi, mutta tämän teorian määräyksiä Varyag -koneiden (ja muuten Retvizanin) luomisessa jätettiin huomiotta, minkä seurauksena hitausvoimat "erittäin epäsuotuisa" (I. I. Gippiusin mukaan) toiminta keskipitkän ja matalan paineen sylintereihin, mikä häiritsee koneiden normaalia toimintaa. Normaaliolosuhteissa (jos höyrykoneessa olisi luotettava perusta ja höyrynjakelussa ei olisi ongelmia) tämä ei johtaisi rikkoutumiseen, joten …
Syy tästä "Varyag" -höyrykoneiden puutteesta olisi todennäköisesti syytä asettaa sekä Ch. Crumpille että MTK: lle, jotka sallivat tilauksen epämääräisen sanamuodon.
Ongelma # 4 oli hyvin erikoisen materiaalin käyttö höyrykoneiden laakereissa. Tätä tarkoitusta varten käytettiin fosfori- ja mangaanipronsseja, joita tekijän tietämättä ei käytetty laajalti laivanrakennuksessa. Tämän seurauksena tapahtui seuraava: edellä mainituista syistä johtuen "Varyag" -laitteiden laakerit rikkoutuivat nopeasti. Ne piti korjata tai korvata Port Arthurin käsillä olevilla, ja siellä ei valitettavasti ollut sellaisia herkkuja. Tämän seurauksena syntyi tilanne, kun höyrykone työskenteli täysin erilaisista materiaaleista valmistetuilla laakereilla - joidenkin ennenaikainen kuluminen aiheutti lisäjännityksiä toisille, ja kaikki tämä vaikutti myös koneiden normaaliin toimintaan.
Tarkkaan ottaen tämä on ehkä ainoa ongelma, jonka "tekijyyttä" ei voida vahvistaa. Se, että Ch. Crumpin toimittajat valitsivat tällaisen materiaalin, ei voinut millään tavalla aiheuttaa negatiivista reaktiota keneltäkään - täällä he olivat täysin omissa oloissaan. Ei ollut selkeästi ihmisen kykyä olettaa Varyagin voimalaitoksen katastrofaalista tilaa, ennakoida sen syitä ja toimittaa Port Arthurille tarvittavat materiaalit, ja tuskin oli mahdollista toimittaa tarvittavia pronssilaatuja "joka tapauksessa", kun otetaan huomioon valtava määrä kaikkia laivaston materiaaleja, joiden tarve tiedettiin varmasti, mutta joiden tarpeita ei voitu tyydyttää. Syytäkö mekaanikkoja, jotka korjasivat Varyag -koneita? On epätodennäköistä, että heillä olisi tarvittavat asiakirjat, joiden avulla he voisivat ennakoida korjaustensa seuraukset, ja vaikka he tietäisivät siitä, mitä he voisivat muuttaa? Heillä ei ollut vielä muita vaihtoehtoja.
Yhteenvetona analyysistämme risteilijän "Varyag" voimalaitoksesta on todettava, että höyrykoneiden ja kattiloiden puutteet ja suunnitteluvirheet "täydentävät" toisiaan täydellisesti. Saamme sellaisen vaikutelman, että Niklossin kattilat ja höyrykoneet tekivät sabotaasisopimuksen risteilijää vastaan, johon ne asennettiin. Kattilaonnettomuuksien vaara pakotti miehistön asettamaan alennetun höyrynpaineen (enintään 14 ilmakehää), mutta tämä loi olosuhteet, joissa Varyagin höyrykoneet joutuivat nopeasti muuttumaan käyttökelvottomiksi eivätkä laivan mekaanikot voineet tehdä asialle mitään. Tarkastelemme kuitenkin tarkemmin Varyag -koneiden ja kattiloiden suunnittelupäätösten seurauksia myöhemmin, kun analysoimme niiden toiminnan tuloksia. Sitten annamme risteilijän voimalaitoksen lopullisen arvion.
