Viimases artiklis uurisime Niklossi katelde Varyagile paigaldamisega seotud küsimusi - suurem osa internetilahingutest ristleja elektrijaama ümber on pühendatud just nendele üksustele. Kuid on kummaline, et omistades katlatele nii suurt tähtsust, jätab valdav enamus selle teema huvilistest ristleja aurumasinad täiesti tähelepanuta. Vahepeal on nendega seotud tohutu hulk probleeme, mis tuvastati Varyagi töö käigus. Kuid selleks, et sellest kõigest aru saada, on kõigepealt vaja värskendada mälu laeva aurumasinate disainist eelmise sajandi lõpus.
Tegelikult on aurumasina tööpõhimõte üsna lihtne. Seal on silinder (tavaliselt laevamasinatel vertikaalselt), mille sees on kolb, mis on võimeline üles ja alla liikuma. Oletame, et kolb asub silindri ülaosas - seejärel juhitakse aur rõhu all selle ja silindri ülemise katte vahele. Aur paisub, surudes kolvi allapoole ja nii jõuab see alumisse punkti. Pärast seda korratakse protsessi "täpselt vastupidi" - ülemine auk on suletud ja auru juhitakse alumisse auku. Samal ajal avaneb auru väljalaskeava silindri teisel küljel ja kui aur surub kolvi alt üles, liigub ballooni ülemises osas olev aur auruväljundisse (õhu liikumine heitgaasi diagrammil tähistab punktiir sinine nool).
Seega tagab aurumasin kolvi edasi -tagasi liikumise, kuid selle teisendamiseks kruvivõlli pöörlemiseks kasutatakse spetsiaalset seadet, mida nimetatakse väntmehhanismiks ja milles väntvõllil on oluline roll.
Ilmselt on aurumasina töö tagamiseks laagrid äärmiselt vajalikud, tänu millele viiakse läbi nii väntmehhanismi töö (liikumise edastamine kolbilt väntvõllile) kui ka pöörleva väntvõlli kinnitamine.
Peab ka ütlema, et Varyagi projekteerimise ja ehitamise ajaks oli kogu maailm sõjalaevade ehitamisel ammu üle läinud kolmekordse paisuga aurumasinatele. Sellise masina idee tekkis seetõttu, et silindris kulutatud aur (nagu on näidatud ülemisel diagrammil) ei kaotanud täielikult oma energiat ja seda sai taaskasutada. Seetõttu nad seda tegid - esmalt sisenes värske aur kõrgsurveballooni (HPC), kuid pärast töö lõpetamist ei visatud seda katlatesse tagasi, vaid sisenes järgmisesse silindrisse (keskmise rõhu ehk HPC) ja uuesti. surus kolvi sisse. Loomulikult vähenes teise silindrisse siseneva auru rõhk, mistõttu tuli silinder ise valmistada suurema läbimõõduga kui HPC. Kuid see polnud veel kõik - teises silindris (LPC) tekkinud aur sisenes kolmandasse silindrisse, mida nimetatakse madalrõhuballooniks (LPC), ja jätkas oma tööd juba selles.
On ütlematagi selge, et madalrõhuballoonil pidi olema ülejäänud silindritega võrreldes maksimaalne läbimõõt. Disainerid tegid seda lihtsamalt: LPC osutus liiga suureks, nii et ühe LPC asemel tegid nad kaks ja masinad muutusid neljasilindrilisteks. Samal ajal varustati auru üheaegselt mõlemale madalrõhuballoonile, st vaatamata nelja „paisumissilindri” olemasolule jäi neid kolme.
Sellest lühikesest kirjeldusest piisab, et mõista, mis Varyagi ristleja aurumasinatel viga oli. Ja nendega "valesti" oli paraku nii palju, et selle artikli autoril on raske täpselt teada, kust alustada. Allpool kirjeldame ristleja aurumasinate projekteerimisel tehtud peamisi vigu ja proovime välja selgitada, kes lõppude lõpuks oli neis süüdi.
Seega oli probleem nr 1 selles, et aurumasina konstruktsioon ei talu ilmselgelt painutuspingeid. Teisisõnu, head jõudlust võis oodata ainult siis, kui aurumasin oli täiesti tasane. Kui see alus hakkab äkki painduma, tekitab see väntvõllile lisakoormuse, mis kulgeb peaaegu kogu aurumasina pikkuses - see hakkab painutama, seda hoidvad laagrid halvenevad kiiresti, ilmub lõtk ja väntvõll nihkub, mistõttu kannatavad juba vända laagrid - ühendusvarda mehhanism ja isegi silindri kolvid. Selle vältimiseks tuleb aurumasin paigaldada kindlale alusele, kuid seda ei tehtud Varyagil. Tema aurumasinatel oli vaid väga kerge vundament ja need olid tegelikult otse laeva kere külge kinnitatud. Ja keha, nagu teate, “hingab” merelaine peal, see tähendab, et see paindub veeremise ajal - ja need pidevad painutused viisid väntvõllide kõverdumiseni ja aurumasinate laagrite lõdvenemiseni.
Kes on selles Varyagi kujundusveas süüdi? Kahtlemata tuleks vastutus selle laeva puudumise eest anda C. Crumpi firma inseneridele, kuid … siin on teatud nüansid.
Fakt on see, et selline aurumasinate konstruktsioon (kui laeva kerele paigaldati need, millel ei olnud jäika vundamenti) oli üldiselt aktsepteeritud - ei Askoldil ega Bogatyril polnud jäigaid vundamente, kuid aurumasinad töötasid nende kallal laitmatult. Miks?
Ilmselt on väntvõlli deformatsioon seda olulisem, mida suurem on selle pikkus, see tähendab, et aurumasina enda pikkus on pikem. Varyagil oli kaks aurumasinat, Askoldil aga kolm. Viimased olid oma konstruktsiooni järgi ka neljasilindrilised kolmekordse paisumisega aurumasinad, kuid oluliselt väiksema võimsuse tõttu olid need oluliselt lühema pikkusega. Selle efekti tõttu osutus Askoldi masinate kere läbipaine palju nõrgemaks - jah, olid, aga, ütleme, "mõistlikkuse piires" ega toonud kaasa deformatsioone, mis aurumasinad välja lülitaksid.
Tõepoolest, algselt eeldati, et Varyagi masinate koguvõimsus pidi olema vastavalt 18 000 hj, ühe masina võimsus oli 9000 hj. Kuid hiljem tegi Ch. Crump väga raskesti seletatava vea, nimelt suurendas ta aurumasinate võimsust 20 000 hj -ni. Allikad selgitavad seda tavaliselt asjaoluga, et Ch. Crump valis selle sellepärast, et MTK keeldus ristleja katsetuste ajal sunnitud lõhkamist kasutamast. Oleks loogiline, kui Ch. Crump tõstaks samaaegselt masinate võimsuse suurenemisega ka Varyagi projekti katelde tootlikkust sama 20 000 hj -ni, kuid midagi sellist ei juhtunud. Sellise teo ainus põhjus võib olla lootus, et ristleja katlad ületavad projektiga kehtestatud võimsuse, kuid kuidas saaks seda teha ilma sundimiseta?
Siin juba üks kahest asjast - ehk Ch. Crump lootis katelde sundimisel siiski katsetamisele peale suruda ja kartis, et masinad oma suurenenud võimsust "ei venita", või arvas ta mingil ebaselgel põhjusel, et Varyagi ja ilma sundimiseta saavutatakse võimsus 20 000 hj. Igatahes arvutused Ch. Crump osutus ekslikuks, kuid see tõi kaasa asjaolu, et iga ristleja masina võimsus oli 10 000 hj. Lisaks loomulikule massi suurenemisele suurenesid muidugi ka aurumasinate mõõtmed (pikkus ulatus 13 m -ni), samas kui kolm Askoldi masinat, mis pidid näitama 19 000 hj. nimivõimsus peaks olema ainult 6333 hj. igaüks (kahjuks on nende pikkus autorile kahjuks teadmata).
Aga mis saab "Bogatyrist"? Lõppude lõpuks oli see, nagu Varyag, kahevõlliline ja iga selle auto võimsus oli peaaegu sama - 9750 hj. 10 000 hj vastu, mis tähendab, et sellel olid sarnased geomeetrilised mõõtmed. Kuid tuleb märkida, et Bogatyri kere oli mõnevõrra laiem kui Varyagil, selle pikkuse / laiuse suhe oli pisut madalam ning üldiselt tundus see jäigem ja läbipaindele vähem vastuvõtlik kui Varyagi kere. Lisaks on võimalik, et sakslased tugevdasid vundamenti võrreldes sellega, millel Varyagi aurumasinad seisid, see tähendab, et kui see polnud sarnane kaasaegsemate laevade vastuvõtuga, andis see siiski parema tugevuse kui Varyagi alused. Sellele küsimusele saab aga vastata alles pärast mõlema ristleja plaanide üksikasjalikku uurimist.
Seega ei olnud ettevõtte Crump inseneride süü mitte selles, et nad olid pannud nõrga aluse Varyagi masinatele (nagu näib ka ülejäänud laevaehitajad), vaid selles, et nad ei näinud ega mõistnud vajadust "paindumatuse" tagamiseks Masinad, millel on tugevam kere või üleminek kolmekruvilisele skeemile. Asjaolu, et sarnane probleem lahendati Saksamaal edukalt ja mitte ainult kogenud Vulkani poolt, kes ehitas Bogatyri, vaid ka teise astme ja kellel polnud kogemusi suurte sõjalaevade ehitamisel Saksamaa enda kavandi järgi, annab tunnistust pole kaugeltki Ameerika konstruktorite kasuks. Kuid ausalt öeldes tuleb märkida, et ka MTK ei kontrollinud seda hetke, kuid tuleb mõista, et keegi ei seadnud talle ülesannet jälgida ameeriklaste igat aevastust ja see polnud võimalik.
Kuid kahjuks on see uusima Vene ristleja aurumasinate esimene ja võib -olla isegi mitte kõige olulisem puudus.
Probleem nr 2, mis oli ilmselt peamine, oli laeva suure kiiruse jaoks optimeeritud aurumasinate Varyag vigane disain. Teisisõnu, masinad töötasid maksimaalse aururõhu lähedal hästi, vastasel juhul algasid probleemid. Fakt on see, et kui aururõhk langeb alla 15,4 atmosfääri, lakkasid madalrõhuballoonid oma funktsiooni täitmast - nendesse siseneva auru energiast ei piisanud silindris oleva kolvi juhtimiseks. Sellest lähtuvalt hakkas majanduslikel sammudel "käru hobust ajama" - madalrõhusilindrid aitasid väntvõlli pööramise asemel ise liikuma panna. See tähendab, et väntvõll sai energiat kõrge ja keskmise rõhuga silindritest ning kulutas selle mitte ainult kruvi pöörlemisele, vaid ka kolbide liikumise tagamiseks kahes madalrõhusilindris. Tuleb mõista, et väntmehhanismi konstruktsioon oli kavandatud sellepärast, et just silinder ajab väntvõlli läbi kolvi ja liuguri, kuid mitte vastupidi: sellise ootamatu ja mitte väntvõlli triviaalse kasutamise korral tekkis sellele täiendavaid pingeid, mida selle konstruktsioon ei näinud ette, mis tõi kaasa ka seda hoidvate laagrite rikke.
Tegelikult ei pruukinud selles erilist probleemi olla, kuid ainult ühel tingimusel - kui masinate konstruktsioon nägi ette mehhanismi, mis väntvõlli madalrõhusilindritest lahti ühendab. Seejärel piisas kõikidel seadistust madalamal aururõhul töötamise juhtudel nupu vajutamisest - ja LPC lõpetas väntvõlli laadimise, kuid selliseid mehhanisme ei näinud Varyag disain ette. masinad.
Seejärel insener I. I. Gippius, kes juhendas hävitusmehhanismide kokkupanekut ja reguleerimist Port Arturis, viis 1903. aastal läbi üksikasjaliku uurimise Varyagi masinate kohta ja kirjutas selle tulemuste põhjal terve uurimistöö, märkides selles järgmist:
“Siinkohal oletatakse, et Crumpi tehasel, kiirustades ristleja üleandmisega, polnud aega aurujaotust reguleerida; masin läks kiiresti närvi ja laeval hakkasid nad loomulikult parandama neid osi, mis kuumutamise, koputamise osas teistest rohkem kannatasid, ilma algpõhjust kõrvaldamata. Üldiselt on kahtlemata äärmiselt raske ülesanne, kui mitte võimatu, laevaga sirgeks saada sõiduk, mis oli algselt tehasest vigane."
On ilmne, et Ch. Crump on selles Varyagi elektrijaama puuduses täielikult süüdi.
Probleem number 3 iseenesest ei olnud eriti tõsine, kuid koos ülaltoodud vigadega andis "kumulatiivse efekti". Fakt on see, et mõnda aega ei võtnud disainerid aurumasinate projekteerimisel arvesse nende mehhanismide inertsust, mille tagajärjel puutusid viimased pidevalt liigse pingega kokku. Varyagi loomise ajaks oli aga masinate inertsijõudude tasakaalustamise teooria uuritud ja levinud kõikjale. Loomulikult nõudis selle rakendamine aurumasinate tootjalt täiendavaid arvutusi ja tekitas talle teatud raskusi, mis tähendab, et töö maksumus tervikuna kasvas. Nii ei näidanud MTC oma nõuetes kahjuks selle teooria kohustuslikku rakendamist aurumasinate projekteerimisel ja Ch. Crump otsustas ilmselt selle pealt kokku hoida (raske on ette kujutada, et ta ise ja mitte ükski tema inseneridel on selle kohta midagi, nad ei teadnud teooriat). Üldiselt kas ahnuse mõjul või banaalse ebakompetentsuse tõttu, kuid selle teooria sätteid Varyagi masinate (ja muide, Retvizani) loomisel ignoreeriti, mille tagajärjel tekkisid inertsijõud "väga ebasoodne" (vastavalt I. I. Gippiusele) tegevus keskmise ja madala rõhu balloonidel, aidates kaasa masinate normaalse töö katkemisele. Normaaltingimustes (kui aurumasin oleks varustatud usaldusväärse vundamendiga ja auru jaotamisega poleks probleeme) ei põhjustaks see rikkeid ja nii …
Süüd selles aurumasinate "Varyag" puudumises tuleks suure tõenäosusega panna nii Ch. Crumpile kui ka MTK -le, kes lubasid käsu ebamäärast sõnastust.
Probleem nr 4 oli aurumasinate laagrites väga spetsiifilise materjali kasutamine. Sel eesmärgil kasutati fosfor- ja mangaanpronksi, mida autorile teadaolevalt laevaehituses laialdaselt ei kasutatud. Selle tulemusena juhtus järgmine: ülaltoodud põhjustel ebaõnnestusid "Varyag" masinate laagrid kiiresti. Neid tuli parandada või asendada sellega, mis Port Arturis käepärast oli, ja seal paraku selliseid rõõme polnud. Selle tulemusena tekkis olukord, kui aurumasin töötas täiesti erineva kvaliteediga materjalidest laagritega - mõne enneaegne kulumine tekitas teistel lisapingeid ja see kõik aitas kaasa ka masinate tavapärase töö katkestamisele.
Rangelt võttes on see ehk ainus probleem, mille "autorsust" ei saa kindlaks teha. See, et Ch. Crumpi tarnijad sellise materjali valisid, ei saanud mitte mingil juhul põhjustada kellegi negatiivset reaktsiooni - siin olid nad täiesti omaette. Varyagi elektrijaama katastroofilise seisundi eeldamine, selle põhjuste prognoosimine ja Port Arturi varustamine vajalike materjalidega oli selgelt üle inimvõimekuse ja vaevalt oli võimalik seal igaks juhuks vajalikku pronksi tarnida, arvestades eskadroni tohutul hulgal kõiki materjale, mille vajadus oli kindlalt teada, kuid mille vajadusi ei suudetud rahuldada. Süüdistada mehaanikainsenere, kes parandasid Varyagi masinaid? On ebatõenäoline, et neil oli vajalik dokumentatsioon, mis võimaldaks ette näha nende remondi tagajärgi, ja isegi kui nad sellest teaksid, mida nad saaksid muuta? Neil polnud endiselt muid võimalusi.
Kokkuvõtteks meie analüüsist ristleja "Varyag" elektrijaama kohta peame nentima, et aurumasinate ja katelde puudused ja projekteerimisvead täiendasid üksteist "suurepäraselt". Jääb mulje, et Niklossi katlad ja aurumasinad tegid sabotaažpakti ristleja vastu, millele need paigaldati. Katlaõnnetuste oht sundis meeskonda kehtestama vähendatud aururõhu (mitte üle 14 atmosfääri), kuid see lõi tingimused, mille korral Varyagi aurumasinad pidid kiiresti kasutuskõlbmatuks muutuma ja laevamehaanikud ei saanud sellega midagi ette võtta. Siiski kaalume üksikasjalikumalt Varyag masinate ja katelde projekteerimisotsuste tagajärgi hiljem, kui analüüsime nende töö tulemusi. Seejärel anname ristleja elektrijaamale lõpliku hinnangu.
