Главная энергетическая установка

Декрет 2 августа 1885 г. обязывал судостроителей установить на испанском крейсере две машины системы компаунд, каждая из которых находилась бы в отдельном водонепроницаемом отсеке и приводила в действие свой вал. Заключенный контракт требовал, чтобы скорость крейсера на шестичасовых испытаниях составила 18 уз. при естественной тяге и 19 уз. при форсированной в течение 2 ч. Особо оговаривалось, что эту скорость крейсер должен показать при наличии на борту всех статей снабжения, предусмотренных при нормальном водоизмещении. Дальность плавания с 500-т запасом угля - 5500 миль на 10 - 12 уз. При действии одной машины крейсеру полагалось развить 12 уз.

Заложенные в проект Томпсона показатели энергетической установки позволяли полностью выполнить контрактные условия. Максимальная мощность механизмов составляла 11 000 л.с, что по расчетам обеспечивало достижение 20,5-уз. скорости при форсированной тяге, а при нормальной - гарантировало 18,5 уз. Полный запас угля (включая 700 т топлива, принимаемого в запасные угольные ямы) в 1200 т давал возможность пройти 10-узловым ходом 12 000 миль (50 суток).

При строительстве крейсера почти все оборудование и большинство главных и вспомогательных механизмов изготавливались тут же, на фирме Томпсона в Глазго. Две горизонтальные машины тройного расширения собственной оригинальной конструкции фирма-строитель установила тандемом (оси цилиндров при этом располагались перпендикулярно диаметральной плоскости). Каждая находилась в своем водонепроницаемом отсеке. При этом передняя машина была смещена к левому борту от диаметральной плоскости, а задняя - к правому. Поэтому первая вращала левый вал, а вторая - правый. Но при необходимости каждая из них через соединительную муфту могла работать на оба вала одновременно. В соответствии с заключенным контрактом мощность ЭУ с натуральной тягой определили равной 7500 инд. л.с, а с форсированной - 12 000 инд. л.с. По предварительным расчетам максимальное количество оборотов в минуту на этих режимах должно было составить 95 и 115 соответственно.

Расчетные индикаторные показатели при форсированном режиме планировались следующие: первый цилиндр - 1648, второй -1888 и третий - 2457 л.с, в сумме - 5993 инд. л.с. В соответствии с практикой машиностроения того времени разница между мощностями, выдаваемыми первым и третьим цилиндром, таким образом, составляла почти 13,5%.

Диаметры цилиндров высокого, среднего и низкого давления равнялись 1016, 1524 и 2336 мм, а ход поршня - 1143 мм. Их паровая рубашка выполнялась из стали Витворта; поршни, в нижней части которых находились компрессионные кольца, - из стали; кривошипы и коленчатые валы диаметром 432 мм - из кованой стали. Поступательное движение поршней преобразовывалось во вращательное с помощью шатунов и коленвалов, в свою очередь, соединявшихся с валами гребных винтов диаметром 432 мм. Для облегчения их делали пустотелыми. Под опорными подшипниками диаметр валов был несколько меньше, чем у основной линии валопровода: 200 мм под подшипниками, располагавшимися внутри корпуса, и 400 мм внутри кронштейнов, поддерживающих валы, после их выхода из дейдвудных труб.

Каждый опорный подшипник состоял из двух пустотелых обойм, заполненных цветным металлом. За счет этого происходила его самоцентрация на валу. Площадь внутренней поверхности подшипника - 1,1 м2. Обоймы крепились к набору с помощью цапф длиной 3,05 м, а между собой соединялись стальными пальцами различной длины и диаметра. Так, пальцы подшипников, в которые были помещены коленвалы, имели диаметр 457 мм, а длину - 508 мм. Для снижения трения на цапфах монтировались центробежные масленки. Для удобства обслуживания подшипники имели зазоры, чтобы туда могла дотянуться рука человека. Конструкция упорных подшипников позволяла в случае необходимости производить их демонтаж без снятия всего вала.

Отработанный пар поступал в два холодильника с общей охлаждающей поверхностью 1400 м2. Забортная вода прокачивалась по поверхности латунных трубок центробежными помпами. Имелась также возможность для аварийного стравливания пара в обход главных механизмов. Машинами можно было управлять как централизованно, так и вручную, каждой отдельно.

Винт - трехлопастный, с регулируемым шагом диаметром 5,63 м. Шаг менялся в диапазоне от 6,06 до 7,62 м следующим образом: сначала раскручивались болты, крепящие лопасть на ступице, после чего их поворачивали на нужный угол. После этого болты опять закручивали. На валу имелось специальное приспособление, позволявшее предотвратить потерю винта при ударе лопастей о твердую поверхность.

Пар для питания главных механизмов вырабатывали четыре двойных цилиндрических котла диаметром 4,7 м длиной 5,4 м, изготовленных из стали Сименс-Мартин. Они имели по восемь топок и были рассчитаны на рабочее давление около 9,8 атм. Общая нагревательная поверхность составляла 1700 м2, площадь колосниковой решетки - 61 м2. Все котельные трубки (252 для каждого котла), изготовленные из железа или стали, перед монтажом испытывались давлением в 18 атм. Оба котельных отделения для повышения живучести разделяла поперечная водонепроницаемая переборка на четыре изолированных отсека. В каждом из них размещался один главный котел со всем вспомогательным оборудованием, позволявшим ему работать автономно. Дымоходы всех котлов выводились в две дымовые трубы высотой 19,2 м и шириной 2,5 м. Площадь проходного сечения достигала 5 м2.

Ходовые испытания проводились в октябре 1887 г. недалеко от устья Клайда в районе Скейморль. Водоизмещение крейсера при этом составило 4800 т, осадка носом - 5,92 м, кормой - 6,2 м. Массу отсутствующей артиллерии и боеприпасов компенсировали приемом балласта, в угольных ямах находилось около 500 т топлива, что соответствовало нормальному запасу.

Первая двухчасовая проба проходила при умеренной искусственной тяге (давление воздуха в кочегарках не более 5 дюймов водяного столба). На четырех пробегах крейсер развил среднюю скорость 20,33 уз. Затем последовали двухчасовые испытания при форсированной тяге, но крейсер на них так и не дотянул до контрактной скорости.

Далее прошли испытания при естественной тяге (по условиям контракта работа вентиляторов запрещалась вообще, даже для удобства работы кочегаров), заставившие судостроителей поволноваться. Дело в том, что хотя и Томпсон перекрыл техзадание по максимальной скорости, контракт ради рекламы составили таким образом, что фирма обязывалась выплатить штраф по 700 фунтов за каждую четверть уз., недобранную до 18,5-уз. хода. Если же скорость составила бы лишь 18 уз., то заказчик был вправе отказаться от корабля. Но страхи оказались напрасными. По результатам нескольких пробегов корабль показал 18,75 уз. После чего последовала шестичасовая проба, в ходе которой зарегистрировали среднюю скорость 18,68 уз.

В целом же в ходе испытаний машины крейсера так и не смогли развить более 11 598 л.с. (105,8 об/мин.). Этот кратковременный максимальный результат - 20,5 уз. зафиксировали при 4662,1 т водоизмещения. Снятые диаграммы мощности с цилиндров машин имели следующие показатели: для левой - 6002 л.с. (ЦНД - 1602, ЦСД - 1987 и ЦВД - 2413 л.с), правой - 5595 л.с. (ЦНД - 1507, ЦСД - 1654 и ЦВД - 2434 л.с).

Для определения максимальной дальности хода фирма Томпсона провела 12-часовые испытания, в ходе которых на 11,5 уз. расход угля составил 0,616 кг/ч на л.с. По расчетам получалось, что при нормальном запасе топлива в 500 т корабль мог пройти 5700 миль. Помимо этого, дополнительные угольные ямы вмещали еще 700 т в перегруз. В этом случае "паспортная" дальность возрастала до 12 000 миль. Теоретически, основываясь на цифрах, полученных на испытаниях, дальность хода увеличивалась до 13 500 миль - абсолютный рекорд для всех известных и строившихся крейсеров того времени! Хотя, как показала практика всех флотов, к подобным показателям нужно относиться с большой осторожностью. Феноменально малого расхода топлива удавалось добиться на пробах лишь за счет отключения практически всех вспомогательных механизмов. А из последующей эксплуатации "Рейны Рехенте" выходило, что крейсер может принять даже 1285 т, однако в ущерб остойчивости.

Так, после трансатлантического плавания в 1893 г. командир "Рейны Рехенте" капитан 1 ранга Паредес в своем рапорте отмечал, что он ни разу не принимал топлива более 900 т, хотя по его оценкам вместимость угольных ям должна была составить 1264 т. Но при этом осадка и остойчивость крейсера становились абсолютно неудовлетворительными. Паредес рекомендовал "без особой необходимости не принимать свыше 750 т, хотя это и ограничивало бы автономность, но сохраняло на приемлемом уровне остойчивость и осадку". Испытания на определение маневренных элементов показали, что при 19 уз. полный диаметр циркуляции составляет около 300 м, которую крейсер описывает за 2 мин 58 с. Вслед за этим на "Рейне Рехенте" опробовали, скорострельную мелкокалиберную артиллерию, закупленную в Великобритании (пушки главного и среднего калибра должны были смонтировать в Испании), сделав 36 выстрелов.

После завершения пробной стрельбы присутствовавшие на испытаниях иностранные наблюдатели, прежде всего от британского адмиралтейства, поздравили судостроителей и испанскую приемную комиссию с выдающимися характеристиками нового крейсера.

В соответствии с Королевским декретом от 13 октября 1887 г., 28 декабря того же года Морской министр Рафаэль Род-ригес Ариас подписал приказ о размещении заказана изготовление двух комплектов механизмов для "Альфонсо XIII" и "Лепанто" на отечественных заводах. В контракте указывалось, что главные машины должны быть тройного расширения, мощностью 7800 л.с. при естественной тяге и 11 500 л.с. - при форсированной. Какого-либо конкурса не получилось, поскольку в Испании нашлось всего две фирмы, обладавшие необходимыми мощностями для строительства таких кораблей: "Portilla, White у Compania" в Севилье и "Maquinista Terrestre у Maritima" в Барселоне. Соответственно им и предполагалось выдать заказы. Традиционно завод Севильи обеспечивал машинами корабли, строившиеся в Карраке, тогда как барселонцы обеспечивали Картахенский арсенал. Но поскольку Каррака долгое время не занималась строительством крупных кораблей, то и завод "Портилья" немедленно приступить к изготовлению машин не мог. В результате контракт на второй комплект механизмов также передали барселонскому предприятию. Для каждого крейсера заводу "Maquinista Terrestre у Maritima" предстояло изготовить две машины тройного расширения мощностью по 5750 л.с. и четыре двойных котла с давлением пара 9,84 кг/см2. Заказ выполнили в 1889 г. по переданным англичанами чертежам. В целом механизмы повторяли установленные на "Рейне Рехенте", но пересчитанные на метрическую систему мер. Поскольку ранее ничего подобного в Испании не производили, с британской фирмой "Моделей" ("Maudslay Sons & Field") был заключен договор о проведении консультаций и технического надзора. Помимо этого, английские мастера должны были обучить испанский персонал всем премудростям изготовления столь сложных машин и руководить их испытаниями и окончательной доводкой. После четырехмесячной командировки британские специалисты возвратились домой, поскольку, по мнению руководителя делегации мистера Сеннета, дальнейшее их пребывание представлялось нецелесообразным. Испанская версия главных машин имела цилиндры следующего диаметра: высокого давления - 1020 мм, среднего - 1530 мм; низкого - 2340 мм, ход поршня - 1140 мм. Пар к ним подводился по трубам сечением 495 мм для ЦВД, 940 мм - для ЦСД и 955 мм - для ЦНД.

Холодильники, изготовленные из латуни, имели диаметр 2050 мм и длину 3900 мм. Внутри каждого из них помещалось в общей сложности 3456 латунных трубок длиной по 3380 мм и сечением 19 мм. Для прокачки холодной воды через полости холодильника установили два центробежных насоса производительностью 700 м3/час. Вода подавалась по 355-мм трубе под давлением, позволявшим создать напор 8 м. Кроме того, еще одна помпа откачивала водно-воздушную смесь в расходную цистерну.

Четыре двойных цилиндрических котла диаметром 4790 мм и длиной 5185 мм изготовили из стали Сименс-Мартена. Стенки имели толщину 30 мм, верхняя часть - 24 мм. Масса одного котла составляла 60 т, с учетом различного оборудования, необходимого для его обслуживания, - 80 т. Через восемь топок уголь попадал в огневую камеру, где после его сжигания горячие газы поднимались и нагревали 1032 трубки с внешним диаметром 64 мм. Из этих трубок 192 шли радиально и служили для создания дополнительной жесткости пучка труб. Таким образом, в общий дымоход шло всего 16 отдельных каналов, изготовленных из двухслойной стали. Котлы были рассчитаны на давление 9,84 кг/см2.

Главная энергетическая установка размещалась в четырех отсеках: в первом и втором со стороны носовой оконечности - по два котла, а в двух cледующих - по одной машине. На крейсерах испанской постройки передняя машина вращала винт правого борта, кормовая - левого, т.е. с точностью до наоборот относительно прототипа.

Винты - трехлопастные, с переменным шагом, диаметром 4,96 м, средний шаг - 6,79 м. В целом они не отличались от таковых, установленных на "Рейне Рехенте".

Со столь мощными и, следовательно, большими по размеру механизмами специалистам "Maquinista Terrestre у Maritime" пришлось иметь дело впервые. Поэтому для облегчения их транспортировки пришлось построить две специальные стале-железные платформы, а для погрузки механизмов на крейсерах - 80-тонный плавучий подъемный кран. 17 мая 1890 г. пароход "Сифуэнтес" доставил комплект машин в Ферроль, а 6 октября того же года - второй в Картахену.

С учетом всех приготовлений с транспортировкой и монтажом ГЭУ проблем не возникло. Они начались гораздо позднее, когда после трехгодичной достройки на плаву "Альфонсо XIII" вышел на ходовые испытания.

На трехчасовой первой пробе 10 апреля 1896 г. машины крейсера выдавали всего от 45 до 66 об/мин, так что максимальная скорость составила 14,4 уз., а средняя - всего 13,2 уз! После "разбора полетов" 13 апреля корабль вышел на повторные испытания, но и на этот раз гребные винты делали 68 об/мин, что соответствовало мощности 7396 л.с. Таким образом, ни о каких контрактных 7800 л.с. и скорости 18,5 уз. говорить не приходилось.

В конце 1896 г. корабль ушел в Барселону, где представители завода-изготовителя при консультациях британской стороны пытались "вытащить" из машин недостающие узлы, но безрезультатно.

"Лепанто" также имел большие проблемы с энергетической установкой и в итоге, несмотря на более раннее окончание достройки, вышел на ходовые испытания лишь по завершении испано-американской войны. Хотя в конструкцию его машин удалось внести кое-какие изменения по опыту испытаний близнеца, но кардинальным образом на быстроходность крейсера это не повлияло.

На испытания в Кадисской бухте 26 января 1899 г. крейсер вышел, имея водоизмещение 4768 т и среднюю осадку 6,03 м. В угольные ямы загрузили всего 400 т угля. На крейсере отсутствовали орудия главного калибра (77 т), спасательные катера и шлюпки (4,3 т) и четверть нормального запаса пресной воды (20 т).

С 10.30 до 18.00 "Лепанто" сделал несколько пробегов на мерной миле. Максимальная скорость была зарегистрирована в 11.30 - 15,3 уз. при 80 об/мин. Общая мощность машин составила 8780 л.с. Снятые с цилиндров индикаторные диаграммы мощности показали, что передняя машина выдавала 1104, 1602 и 1654 л.с, задняя - 1296, 1566 и 1558 л.с. Формально выполнить контрактные требования удалось, но какой ценой! Давление в котлах подняли до 10 атм, а температура в котельных колебалась от 40 до 50°С. При этом в машинном отделении находилось 50 человек, а в котельном - 14 механиков и 57 кочегаров, большинство из которых - специально подготовленные кадры завода-изготовителя и британские консультанты. Да и испытания проводились в условиях, максимально приближенных к "тепличным": благоприятная погода (почти полный штиль), отборный уголь, значительный недогруз крейсера до нормального водоизмещения! Таким образом, преследовалась единственная цель - поставить "галочку" в приемном акте. В том, что эта скорость останется только на бумаге, не сомневалась ни сдающая, ни принимающая сторона. Неудивительно, что во время службы ход "Лепанто" не превышал 12 уз. в начале службы и 9 уз. - в конце.

Полный запас угля на крейсерах испанской постройки ограничили 1080 т, из-за чего максимальная дальность плавания снизилась на 1000 миль.