Главная энергетическая установка

Главная энергетическая установка

На крейсерах типа “Шарнхорст” каждая паровая машина имела ступенчатое расширение пара последовательно в один цилиндр высокого давления диаметром 1021,2 мм, после выполнения там работы в один цилиндр среднего давления диаметром 1499,3 мм и, наконец, в один цилиндр низкого давления диаметром 2349,4 мм, Длина хода поршней была одинаковой – 1050 мм. Отношение объёмов цилиндров высокого, среднего и низкого давлений равнялось как 1:2,16:5,30; среднего и низкого 1:2,46.

На “Блюхере” каждая паровая машина имела ступенчатое расширение пара последовательно в один цилиндр высокого давления диаметром 1170 мм, один цилиндр среднего давления диаметром 1770 мм и два цилиндра низкого давления диаметром 1900 мм. Длина хода поршней так же была одинаковой – 1100 мм. Отношение объёмов цилиндров: высокого, среднего и низкого давлений равнялось как 1:2,28:5,27; среднего и низкого 1:2,31.

Блок цилиндров каждой паровой машины отлили из чугуна одной отливкой вместе с золотниковой коробкой. Все цилиндры имели трёхпозициионный поршневой золотник, обеспечивающий экономное регулирование механизмом отсечки пара для каждого цилиндра и ротативное управление реверсом с приводом от парового и ручного управления.

Получаемое при работе поршней давление передавалось через штоки поршней (с направляющими салазками) ползуны (крейцкопфы) на шатуны, непосредственно воздействующие на коленчатый вал, три кривошипа (мотыли) которого расположили под углом 120°. От кривошипов через промежуточные и гребные валы работа паровых машин передавалась на гребные винты.

Выступающие концы выходных передаточных валов паровых машин опирались на упорные подшипники гребных валов, установленные в смежных отсеках, за которыми начинались туннели гребных валов.

Каждая главная паровая машина имела в том же помещении МО по одному главному конденсатору поверхностного охлаждения с внутренним теплообменником с двумя группами горизонтально расположенных охлаждающих труб, в котором поступающий из цилиндров паровых машин отработанный (мятый) пар конденсировался в воду.

На крейсерах типа “Шарнхорст” каждый конденсатор имел 3606 труб охлаждения длиной 3,27 м, с наружным диаметром 17,5 мм и 1-мм толщиной стенки, изготовленной из бронзы. Общая охлаждающая поверхность каждого конденсатора составляла 540 кв.м.

Отработанный пар каждой главной паровой машины поступал в свой конденсатор, но у бортовых паровых машин пар можно было направить в конденсатор соседней машины. Кроме того, все три главных конденсатора сообщались между собой таким образом, что отработанный пар мог поступать в любой из них.

Отработанный пар вспомогательных паровых машин поступал в общий кольцевой трубопровод по циркуляционной схеме и его можно было направить в любой конденсатор.

Необходимая для конденсации отработанного пара в конденсаторах забортная охлаждающяя вода поступала под давлением в трубопроводы охлаждающей воды от насосов холодной воды (по одному в каждом помещении МО), приводимых в действие от паровой машины двойного расширения.

Отдельными двухцилиндровыми воздушными насосами системы Блайка конденсат (смесь отработанного пара и воды) подавался в подогреватель (экономайзер), где превращался в котельную питательную воду. Отсюда достаточно нагретая и очищенная фильтром питательная вода самотёком поступала в расположенную под каждым МО сборную цистерну (сливной ящик). В сливном ящике остывшая вода посредством нагревательного змеевика снова могла быть подогрета. Отсюда её котельным питательным насосом подавали в котлы. Если паровая машина была не в работе, то воду из конденсатора насосом подавали в подогреватель.

В каждом помещении МО имелось по одному тепловому ящику с фильтрами, в среднем два опреснителя системы Папе и Хеннеберга с двумя насосами, одним конденсатором опреснителя, два рефрижератора и фильтр, а также промывочный насос с паровым приводом.

На крейсерах типа “Шарнхорст” согласно Groner [7] и источнику [9], требуемый для работы паровых машин пар избыточнным давлением 16 кгс/кв.см. вырабатывали 18 водотрубных котлов морского типа (системы Шульца, 36 топок) одинаковой паропроизводительности с тонкими паропроводными трубками, установленными в пяти последовательно расположенных КО (разделенных по ДП пополам пиллерсами с установленным на них центральным коридором на десять отдельных кочегарок). В V-VIII-м (соответственно, I-IV-e КО) основных отсеках имелось по четыре, в IX-м (V-e КО) – два паровых котла. Коллекторы котлов стояли вдоль ДП, развёрнутые лобовыми стенками в общий проход между котлами. Число КО и кочегарок, а в них число и тип котлов на обоих кораблях были одинаковыми. Каждый котёл имел по две топки. Топки котлов I и II-го КО имели по 4,06 кв.м, площади колосниковой решётки и по три топочные дверцы, остальных КО 3,5 кв.м, площади колосниковой решётки и по две топочные дверцы. Котлы III и IV-ro КО были оборудованы под нефтяное отопление.

Все котлы имели одинаковую конструкцию и габариты, вырабатывая пар избыточнным давлением 16 кгс/ кв.см. Их водяная цистерна имела объём 5,5 куб.м, паросборник 2,5 куб.м. Общая площадь колосниковой решётки составляла 135 кв.м., общая поверхность нагрева паропроводных трубок 6300-6315 кв.м.

В среднем все котлы обеспечивали паром развитие паровыми машинами мощности 4,44 л.с./кв.м. поверхности нагрева котлов и 207,4 л.с./кв.м. площади колосниковой решётки.

На “Блюхере” согласно Groner [7] и источнику [10], пар избыточнным давлением 16 кгс/кв.см. вырабатывали 12 водотрубных котлов морского типа большой паропроизводительности, установленные по четыре в КО I-III, и шесть котлов малой паропроизводительности, из них четыре в КО IV и два в КО V, всего также 18 котлов. Общая поверхность нагрева паропроводных трубок составляла 7638 кв.м. – всего больше на 17,5%.

На крейсерах типа “Шарнхорст” I, II, Ш-е КО имели выход дымовых газов каждое на свою дымовую трубу в поперечном сечении элептической формы, IV и V- е КО – на общую переднюю круглой формы. Высота дымовых труб над КВЛ составляла 21м.

На “Блюхере” оставили только две дымовые трубы, переднюю – круглую, диаметром 4220 мм на 10 котлов III, IV и V-ro КО и заднюю – овальной формы, с размерами 4220 х 3600 мм для восьми котлов I и II-го КО.

Кроме естественной тяги в котлах можно было применять искусственную (наддув). Подачу воздуха для наддува осуществляли 18 воздуходувок, по девять не каждом борту, приводы которых установили на промежуточной палубе. Перепад давления в КО можно было довести до 65 мм водяного столба.

Гребной вал изготовляли из одной поковки тигельной стали. Поскольку часть его находилась за бортом в морской воде, шейка вала опиралась на бронзовые кладыши, а остальную часть для защиты против обрастания и от ржавчины покрыли твёрдым резиновым покрытием. Резиновое покрытие более длинных бортовых гребных валов снаружи облицовали листовым железом и таким образом защищали от наматывания стальных тросов. Их задние опоры поддерживались двумя кронштейнами из литой стали. Коленчатые валы паровых машин посредством разъёмной муфты соединялись с гребными валами, чтобы отключённые муфтой винты могли свободно вращаться, когда корабль двигался под одной или двумя машинами.

Три паровые машины приводили во вращение каждая свой гребной вал и винты регулируемого шага. Гребные винты весом более 2 т отливали из бронзы.

Средний и левый винт имел левое вращение, правый правое. Лопасти гребного винта крепились посредством винтов из бронзы к ступице таким образом, что шаг винта можно изменить, а лопасть при необходимости сменить.

Согласно Groner [7], на броненосных крейсерах установили три четырёхлопастных гребных винта регулируемого шага: на “Шарнхорсте” средний диаметром 4,7 м, боковые 5 м; на “Гнейзенау” средний диаметром 4,6 м, боковые 4,8 м, на “Блюхере” средний диаметром 5,3 м, боковые 5,6 м.

Котлы отапливались углем. Консервативность немцев в сохранении этого вида топлива легко объясняется двумя факторами. Немцы считали уголь важным дополнением к броневой защите. Правда, при этом требовалось делать вырезы в переборках для удобства доступа в угольные ямы, что явно не улучшало водонепроницаемость отсеков. Кроме того, довольно существенно увеличивался экипаж корабля. Угольное отопление имело и другие недостатки – трудности в погрузке на корабль, сложности обитания (угольная пыль), а также все более усложняющиеся условия подачи угля к котлам по мере его расхода. Не менее важным для немцев фактором в их приверженности к углю было то, что на территории Германии при почти полном отсутствии нефтяных месторождений имелись большие и легкодоступные залежи угля, в то время как доставка нефти морем из-за граниицы в случае войны могла быть легко прервана.

На крейсерах типа “Шарнхорст” угольные ямы оборудовали как на броневой палубе, так и под ней. При полной ёмкости угольных ям 2000 т, верхние и нижние ямы вмещали по 1000 т. Верхние угольные ямы расположили у переднего МО и всех КО в районе 32-78-го шп. от места бронирования цитадели до продольных переборок ям. Снизу их ограничивала броневая палуба, сверху батарейная. В сплошных поперечных переборках проделали проходы с герметичными дверями для провоза тележек с углём. Вдоль всех КО в V-IX-м основных отсеках между внутренними стенками коффердамов и кочегарками на длине от 41 до 79-го шп. по высоте от внутреннего дна до скосов броневой палубы также оборудовали расходные угольные ямы, уголь из которых через герметичные люки подавался в кочегарки к топкам котлов.

В IX-м основном отсеке (V-e КО) на длине 78-79-го шп. оборудовали поперечную угольную яму, разделённую пополам трапом и насосной выгородкой. Каждая её половина соединялась с продольными расходнми угольными ямами своего борта. Поперечную угольную яму в V-м КО оборудовали двумя постоянно действующими шахтами для засыпки угля с батарейной палубы, закрываемыми с броневой палубы водонепроницаемыми броневыми крышками и одновременно служащими запасными выходами. Для погрузки угля использовали краны для спуска-подъёма катеров и шлюпок, установленные на 54-м шп. Для этой же цели на каждом борту имелись по три шлюпбалки. Дополнительно для погрузки угля использовали четыре лебёдки с электроприводом, предназначенные для погрузки боеприпасов, способные поднимать 200 кг груза со скоростью 2 м/с.

На “Блюхере” согласно источнику [10], оборудовали 10 верхних угольных ям на броневой палубе и 16 защитных. В пяти КО побортно расположили 10 расходных угольных ям. В октябре 1909 г. на Государственной верфи в Киле произвели пробное заполнение угольных ям. Верхние угольные ямы вместили 1072 т угля, расходные 475 т, защитные 961, всего 2508 т; Groner [7], нормальный запас угля составлял 900 т, полный 2510 т; Conway [6], 2260 т.

На крейсерах типа “Шарнхорст” восемь котлов III и IV-ro КО оборудовали для смешанного горения (сжигания в топках) вместе с углём распыляемой через форсунки нефти. Для хранения 200 т нефти использовали 10 цистерн в двойном дне под I, II и III-м КО в районе 45-65-го шп. В каждой цистерне установили вентиляционную трубу. Для приёма и подачи нефти использовали две паровые помпы, установленные в водонепроницаемые выгородки угольных ям по л/б во П-м КО. Из выгородок по трапам имелся доступ в нефтяные цистерны. Насосы имели общий трубопровод, из которого побортно выходили по одному дополнительному трубопроводу с навинченными резиновыми рукавами и вентилем на конце. Для распыления нефти в III и IV отсеке установили по одной паровой помпе двухкратного действия. Каждую из этих помп рассчитали и приспособили таким образом, чтобы они обеспечивали потребности всех котлов нефтяного отопления.

Фактические параметры энергетической установки (Согласно Groner [7]) были следующие “Шарнхорст” 28783 л.с. и 23,5 уз., (согласно источнику [9] 27228 л.с., 23,672 уз.), “Гнейзенау” 30396 л.с. и 23,6 уз., “Блюхер” 38323 л.с. и 25,4 уз., (согласно источнику [10], 43262 л.с. и 25,84 уз.).

На крейсерах типа “Шарнхорст” энергетическая установка при общем весе 1920 т имела удельный вес 68,6 кг/л.с. Согласно Эверс [5], с. 61: район плавания составлял 6500 миль; Groner [7], назначенная дальность плавания крейсеров 5120 миль при экономической скорости хода 12 уз. (крейсеров типа “Роон” 4200 миль), и 4800 миль при 14 уз.

На “Блюхере”, согласно Groner [7], назначенная дальность плавания составляла 6600 миль при экономической скорости хода 12 уз. и 3520 миль при 18 уз.

Броненосный крейсер “Шарнхорст"

(Продольный разрез и план котельных отделений с указанием системы вентиляции)