Текст книги "Гвардейский крейсер «Красный Кавказ»."

Автор книги: Игорь Цветков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 24 страниц)

Если системы турбинных двигателей не отличались большим разнообразием и проектант корабля неизменно останавливал свой выбор или на турбинах Парсонса, или на турбинах Кэртиса, не считая их модификаций, то системы водотрубных котлов, напротив, были настолько разнообразны, что одни их наименования трудно было бы перечислить [47]

[Закрыть] При этом проектанты судов в большинстве стран, строивших боевые корабли, стремились применять те конструкции и типы котлов, которые были изобретены их соотечественниками. Тем не менее в первом десятилетии XX в. во многих странах сложилась определенная практика при выборе котлов. На больших кораблях английского флота, как правило, устанавливались котлы Бабкока – Вилькокса и Ярроу, на американских – также Бабкока – Вилькокса, на французских – Бельвиля и Никлосса, на германских – Шульца – Торникрофта и на японских – Мийабара. На быстроходных судах – крейсерах малого водоизмещения и эскадренных миноносцах – почти все страны применяли котлы Торникрофта и Нормана. В России преимущественно строились котлы Бельвиля, Ярроу, Торникрофта и их модификации, например котлы Долголенко – Бельвиля.

По существовавшей тогда классификации судовые котлы Ярроу, Торникрофта и Нормана относились к группе котлов с изогнутыми трубками [48]

[Закрыть] , а котлы Бабкока Вилькокса, Бельвиля и Никлосса – к котлам с прямыми трубками. Эти две группы котлов отличались не только кипятильными трубками, главное их отличие состояло в самой конструкции котла, а именно: во взаимном расположении коллекторов и трубок, а также в наклоне и толщине трубок. В этом отношении котлы с изогнутыми трубками относились к группе барабанных котлов шатрового или треугольного типа. Котлы же с прямыми трубками представляли собой котлы секционного типа. Оба типа котлов имели естественную циркуляцию воды. Тем не менее котлы треугольного типа имели гораздо лучшую циркуляцию воды, а также могли выдерживать более высокие перегрузки, были лучше приспособлены к нефтяному отоплению и обладали высокой паропроизводительностью.

Порой проектантам корабля трудно было выбрать определенный тип котла для корабля, намеченного к постройке. Для обсуждения этого вопроса нередко создавались специальные комиссии. Во Франции, например, дискуссии по поводу типа котлов для вновь проектируемых кораблей выносились даже в Национальное собрание, на страницы газет и технических журналов. Такая же дискуссия развернулась и в России при проектировании линейных кораблей типа «Севастополь», и А. Н. Крылову пришлось приложить немало усилий, чтобы доказать целесообразность установки котлов Ярроу вместо котлов Бельвиля [49]

[Закрыть].

В первом десятилетии XX в. во всех странах мира началось интенсивное внедрение жидкого топлива для отопления судовых котлов. Практикой было подсказано наиболее рациональное техническое решение, К форсункам подводили жидкое топливо под давлением с предварительным подогревом до температуры 80-90°С При этом применялась форсированная тяга путем создании в котельных отделениях повышенного давления воздуха. Первоначально в качестве жидкого топлива употреблялась преимущественно сырая нефть. Применение нефтяного отопления котлов позволяло значительно сократить количество обслуживающего персонала в котельных отделениях, отказаться от трудоемких авралов но погрузке угля, улучшить процесс горении топлива в топочном пространстве котла. При нефтяном отоплении не требовалось открывать дверцы топок, что благоприятно сказывалось на режиме их работы и не приводило к интенсивному дымообразованию в момент загрузки угля.

Особенно большие успехи в области сжигания нефти были достигнуты в итальянском флоте. Уже к концу XIX в. многие миноносцы там были переведены на чисто нефтяное отопление. На броненосцах вводилось смешанное отопление (уголь и нефть). Такое решение было признано наиболее практичным, так как это не требовало капитальной переделки котлов. Изменения заключались лишь в том, что в переднюю стенку котла устанавливали от трех до пяти форсунок в один ряд непосредственно над колосниковой решеткой.

В России опыты по применению нефтяного отопления вначале были проведены на миноносцах, а затем на броненосце «Ростислав» на Черном море. Они показали хорошие результаты и послужили толчком к дальнейшему развитию нефтяного и смешанного отопления на кораблях русского флота, созданных по программам 1908– 1916 гг. Смешанное отопление, не требовавшее особых затрат, сразу позволяло увеличить район плавания кораблей, так как расход угля на одну милю значительно сокращался. При наблюдениях в итальянском флоте за эксплуатацией котлов на смеша ином топливе было установлено, что 1,0 кг нефти был эквивалентен по паропроизводительности 1,57 кг угля. Смешанное отопление быстро развивалось и в других флотах мира. Например, в Англии к 1910 г. смешанное отопление уже применялось на 50 линейных кораблях и крейсерах, а в Германии – на 36 судах военного флота [50]

[Закрыть].

Главным недостатком смешанного отопления была трудность в поддержании бездымного горения, что особенно важно для военных кораблей, так как дымы обнаруживаются гораздо дальше, чем сам корабль. Наибольшее дымообразование наблюдалось при загрузке угля в топку. В этот момент поступление воздуха к основанию факела значительно уменьшалось вследствие того, что воздух устремлялся через открытые дверцы в верхнюю часть топочного пространства. Это вело к интенсивному выбросу продуктов неполного сгорания топлива в виде густого черного дыма. Накануне первой мировой войны наблюдалась устойчивая тенденция перехода к чисто нефтяному отоплению, но тем не менее к ее началу на больших военных кораблях, в том числе и на новых турбинных крейсерах, оставалось смешанное отопление котлов.

К 1910 г. были выработаны основные требования к сжиганию жидкого топлива в судовых котельных установках, а именно; применение механических нефтераспылителей, повышенное давление воздуха в котельных отделениях, увеличенное количество форсунок, подогрев нефти до 70-90 °С, создание давления на входе форсунок 8-12 кг/см2 , осуществление предварительного фильтрования нефти и др. Типов форсунок для распыления нефти, разработанных к тому времени, было еще больше, чем систем судовых котлов, но наибольшую популярность у котлостроителей завоевали форсунки Кэртинга и Торникрофта.

Применение турбинных двигателей предъявило повышенные требования к параметрам пара, Турбины лучше работали при подаче сухого пара повышенной температуры. Эту задачу решали пароперегреватели. Впервые широкие опыты с пароперегревателями были поставлены в английском флоте. На броненосце «Британия» шесть котлов Бабкока – Вилькокса из восемнадцати были снабжены пароперегревателями. Как показали результаты сравнительных испытаний при работе с пароперегревателями во время 30-ч пробега экономическим ходом, расход угля на 1,0 л.с./ч сократился на 15,7%, а температура газов в дымоходах снизилась на 28 °С. Перегрев пара в пароперегревателе не превышал 33 °С.

Получить перегретый пар, особенно при нефтяном отоплении котлов, не представляло большого труда. Поэтому инженер-механик Д. А. Голов видит причину слабого внедрения пароперегревателей в другом: «Пользоваться на судах выгодами перегретого пара мешает не трудность его получения, а опасность и затруднительность пользования паром высокой температуры» [51]

[Закрыть].

Таков был в общих чертах уровень развития корабельной энергетики в период реализации судостроительных программ 1908-1916 гг., нашедший свое отражение в энергетических установках новых линейных кораблей, легких крейсеров и эскадренных миноносцев.

Преимущество турбинных двигателей в обеспечении высокой скорости кораблей могло быть реализовано на практике только при условии достаточно высокой ходкости, которая определяется, как известно, обводами корпуса и большим отношением длины к ширине. Последнее же всегда связано с дополнительными мерами по обеспечению продольной прочности, Поэтому главное внимание при проектировании турбинных крейсеров обращалось на общую продольную прочность корпуса, «Продольная прочность теперь особенно останавливает на себе внимание кораблестроителей,– отмечает корабельный инженер Н. Н. Кутейников,– современные корабли весьма длинны и имеют загруженные тяжелыми орудийными башнями оконечности, что увеличивает изгибающий момент и идет в ущерб их продольной прочности» [52]

[Закрыть].

Дли обеспечения продольной прочности в тот период применялись дополнительные продольные связи, которые располагались по возможности дальше от нейтральной оси судна, т. е. в районе киля и верхней палубы. Было значительно увеличено количество днищевых стрингеров и утолщены листы днищевой наружной обшивки, а также настил внутреннего дна. На стыках обшивных листов укладывались уширенные продольные планки ридерсы. В верхней части корабля для усиления продольной прочности были утолщены палубный настил, листы обшивки борта позади броневого пояса, продольные бортовые переборки. В отдельных случаях бимсы верхних палуб разворачивали на 90°, т. с. располагали их вдоль корабля, прочно закрепляя к поперечным переборкам. В наиболее напряженных местах – на днище и верхней палубе – листы обшивки и настила на стыках крепились тройным рядом заклепок на планках.

Кроме рационального применения продольных и поперечных связей, не менее важное значение имел материал, из которого строился корабль. До русско-японской войны при постройке кораблей применялась, как правило, обыкновенная мягкая судостроительная сталь е предельным сопротивлением на разрыв 25-30 т/дм2 (40-45 кг/мм2 ) и с пределом упругости, близким к 15 т/дм2 (22 кг/мм2 ). При расчете связей корабля из этой стали допускали предельное напряжение не более 4-5 т/дм2 (6,2-7,7 кг/мм2 ). При такой низкой величине допускаемых напряжений в связях они выходили громоздкими и тяжелыми. «Поэтому инженеры всех стран переходят теперь в своих конструкциях на более прочный материал, – указывает в своем обзоре Н. Н. Кутейников,– на так называемую сталь высокого сопротивления, выдерживающую усилие при испытании на растяжение до 45 т/дм2 (70 кг/мм2 ) при пределе упругости не менее 20 т/дм2 (30 кг/мм2 ) и при удлинении не менее 20% на длине планки 8 дюймов (200 мм), т. е. сталь эта достаточно тягуча, но хорошо сопротивляющаяся разрыву» [53]

[Закрыть].

Однако применение стали высокого сопротивления имело и свои недостатки. Во-первых, она была в полтора – два раза дороже обыкновенной Сименс-мартеновской стали и, во-вторых, труднее поддавалась обработке, требуя более мощных прессов и станков, а также рабочих высокой квалификации. Кроме того, она плохо выдерживала нагревание и становилась после этого хрупкой. Поэтому применение стали высокого сопротивления было несколько ограниченным. Например, она была непригодна для деталей судна с крутыми изгибами – скуловых поясов наружной обшивки и др, Обычно из нее изготовляли днищевую обшивку, стрингеры и настил верхних палуб, а также вертикальные стойки продольных переборок.

В общем, мнение Н. Н. Кутейникова не расходилось со взглядами на применение сталей повышенного сопротивления, сложившимися у А. Н. Крылова. В то же время А. Н. Крылов разрешил повысить допустимые напряжения в связях, отказавшись от рутинных норм, приводимых Н. Н. Кутейниковым. «Со своей стороны,– пишет А. Н. Крылов,– я сообщил, что для обыкновенной стали при переменной нагрузке (качка корабля) можно допустить рабочее напряжение не свыше 11 кг/мм2 , для стали повышенного сопротивления – 16 кг/мм2 и для стали высокого сопротивления при постановке в док – 23 кг/мм2 » [54]

[Закрыть].

В этот же период наметился более близкий к реальным условиям расчет продольной прочности, учитывавший отверстия и вырезы в верхней палубе. Если раньше при расчетах продольной прочности обычно делали предположение, что напряжения в какой-либо связи распределяются равномерно, то теперь стали принимать во внимание вырезы для артиллерийских башен, люки, горловины и др. В Морском техническом комитете было известно, что в конструкторских бюро судостроительных заводов Германии, чтобы получить представление о действительном распределении напряжений при изгибах, проводились испытания моделей верхних палуб проектируемых кораблей на специально изготовленных для этой цели разрывных станках. Кривые распределения напряжений служили для определения мест размещения люков, вентиляционных шахт, горловин и других отверстий в палубе. Их стремились размещать там, где не было сильных напряжений, насколько это позволяли другие конструктивные соображения. Эти эксперименты одновременно указывали места, где нужно было применять сталь повышенного сопротивления.

Наконец, большое значение для обеспечения продольной прочности, как уже тогда считали конструкторы кораблей, имело отношение высоты корпуса (от киля до верхней палубы) к ширине его на мидель-шпангоуте. Поскольку корпус корабля представляет собой коробчатую балку, то, естественно, конструкторы стремились увеличить это отношение, что наталкивалось на требования тактики снизить высоту борта, чтобы уменьшить заметность корабля.

Поперечная прочность не вызывала опасений и считалась вполне обеспеченной частыми и прочными поперечными переборками, а также довольно толстым палубным настилом, надежно подпертым рядом продольных и поперечных переборок, игравших роль сплошного ряда пиллерсов, который не позволял палубам прогибаться вниз и тем самым деформировать судно в поперечном направлении. Сплошные бортовые шпангоутные стойки, прочно склепанные с флорами подводных частей шпангоутов, а также специально усиленные шпангоуты, располагавшиеся в местах стыков броневых плит, во многом содействовали увеличению поперечной прочности и вместе с тем обеспечивали достаточную местную прочность борта позади броневого пояса. В результате поперечная прочность оказывалась настолько значительной, что конструкторы зачастую считали возможным часть бимсов верхних палуб поворачивать вдоль корабля, чтобы они принимали участие в обеспечении продольной прочности.

Большую роль для военных кораблей в боевом отношении имела прочность днища. Считалось также не менее важным, чтобы конструкция днища позволяла ставить корабль в док на кильблоки и ряд подстав без предварительного подбора клеток по кривизне подводной части корпуса. Последнее всегда требовало проведения довольно сложных работ и задерживало постановку корабля для докования. Чтобы обеспечить это важное требование, килю всегда придавали повышенную прочность, а в проектах новых кораблей предусматривали устройство двух или трех вертикальных килей, расположенных рядом. Дополнительные продольные стрингеры, служившие для обеспечения продольной прочности, также содействовали увеличению прочности днища и при постановке в док служили местами опоры подстав.

Все меры по обеспечению прочности, непотопляемости, надежности бронирования включались Морским техническим комитетом в Технические условия на проектирование новых кораблей и были обязательными для выполнения техническими бюро заводов-строителей. Контроль за выполнением требований Технических условий в процессе проектирования со стороны Морского технического комитета осуществлялся группой наблюдающих из числа офицеров-специалистов. Для контроля за постройкой корпуса и механизмов в Морском министерстве были учреждены специальные комиссии для наблюдения за постройкой кораблей на Балтийском и Черном морях, которые подчинялись непосредственно товарищу морского министра.

Таковы были основные мероприятия, принятые кораблестроителями многих стран, в том числе и Морским техническим комитетом в России, для реализации выводов, сделанных из уроков русско-японской войны. Их широкое внедрение в практику кораблестроения стало возможным на базе новых достижений науки и техники в период подготовки к первой мировой войне.

Продолжительность стапельного и достроечного периодов во многом определялась принятой тогда технологией строительства корабля.

Технологический процесс постройки судна в общем состоял из плановых работ (разбивка теоретического чертежа и изготовление шаблонов), выполнения деталей корпуса судна (заготовительные работы), стапельных работ (сборка на стапеле), испытаний на водо– и нефтенепроницаемость, спусковых работ, достройки на плаву и сдаточных работ. Достройка судна на плаву включала погрузку котлов, механизмов, артиллерийских орудий и башен, проведение соответствующих механосборочных и электромонтажных работ. Как и в наше время, монтаж механизмов и другого оборудования осуществлялся в три этапа: погрузка механизма на судно, установка его на судовом фундаменте и центровка (нахождение положения механизма относительно базовых поверхностей, линий и точек), наконец, крепление механизма к судовому фундаменту.

Швартовные и ходовые испытания проводились по программе, которая включалась как составная часть в контракт на постройку судна. Финансирование постройки осуществлялось поэтапно по мере окончания соответствующих работ. За каждую лишнюю тонну водоизмещения сверх контрактного и за каждый узел уменьшения скорости завод выплачивал штрафы Морскому министерству и, наоборот, за улучшение тактико-технических характеристик судна заводу выплачивалась премия.

Организация и методы постройки определялись способом соединения частей судна. Единственным методом постройки судна в период клепаного судостроении был так называемый подетальный позиционный метод, когда корпус собирался на построечном месте из отдельных деталей и некоторых простейших узлов. Основным содержанием корпусосборочной стадии была клепка, т. е. технологический процесс получения неразъемного соединения элементов корпуса судна с помощью заклепок. При этом для заклепок диаметром 8,0 мм и более применялась горячая клепка, а для заклепок меньшего диаметра – холодная. Клепаное соединение листов обшивки могло производиться внакрой или встык в зависимости от толщины листа, В последнем случае в соединение вводилась дополнительная полоса дли подкладки. Технологический процесс клепки был наиболее трудоемким и подразделялся на несколько операций: нагрев заклепки в специальном горне, который находился на стапеле, установка заклепки в отверстие, собственно клепка и чеканка. На операциях нагрева и установки заклепок использовались ученики, из которых готовились квалифицированные клепальщики.

Работы монтажно-достроечной стадии, как правило, почти полностью производились на плаву. Поэтому спусковая масса судна была гораздо ниже, чем принято R современном судостроении, и лишь незначительно превышала массу корпуса.

При таком методе сборки ведущей фигурой на стапеле был мастер, который возглавлял бригаду сборщиков в составе 40-50 человек. Бригада выполняла все основные работы как по разметке и обработке деталей, так и по сборке судна. Только клепка и чеканка выполнялись специализированными самостоятельными бригадами, которые вели работу на всех кораблях верфи. При строительстве судов крупного водоизмещения таких бригад могло быть несколько. Бригада судосборщиков выполняла все работы по разметке деталей, их заготовке и сборке на стапеле. Сборка однотипных кораблей на нескольких построечных местах позволяла создавать специализированные бригады, работавшие по поточнобригадному методу. В такие бригады были объединены клепальщики, чеканщики, монтажники судовых механизмов и систем, артиллерийских установок и башен, а также электрооборудования. Бригады выполняли закрепленные за ними работы, переходя с одного стапеля на другой по мере продвижения корпусных работ, производимых судосборщиками. На линейных кораблях и легких крейсерах бригада судосборщиков выполняла также работы по установке броневых плит. Таким образом, строительство кораблей на русских судостроительных заводах осуществлялось комбинированным позиционным поточнобригадным методом, что значительно сокращало сроки постройки кораблей.

Перед первой мировой войной в технологию судосборки начали широко внедряться пневматические инструменты. Пневматическая клепка и чеканка значительно ускорили сборку корпуса и облегчили труд судосборщиков, избавив их от тяжелых кувалд и молотков. Это также расширило возможности холодной клепки.

Такова была общая технология постройки судов на заводах России в период 1908-1916 гг. Практически она не подвергалась изменениям ни при выполнении программ строительства флота 1908– 1916 гг., ни в первые годы Советской власти, вплоть до внедрения цельносварного судостроения.