Лайнер "Лузитания". Часть 4. Силовая установка и движители
Начало здесь. Предыдущая здесь.
За этот пост благодарю своего мужа, неоднократные тычки которого сильно улучшили этот пост.
Также спасибки masterok и alisha-96 за тексты и вдохновение. Поперечные и продольные чертежи-срезы корабля я брала здесь (они слишком детальные и подробные для жж-поста, но могут быть интересны кому-нибудь), более упрощённые схемы каждой палубы можно видеть здесь (под картинкой корабля переключатель между палубами)
Изначально я собиралась здесь написать про разные технические особенности Лузитании. Но, как это иногда случается с людьми (а со мной так очень часто), я поняла, что про одни только турбины можно читать курс лекций семестра на два. Поэтому тема сузилась - сегодня мы поговорим о силовой установке и движителях нашей красавицы.
Схема мостика Лузитании.
Мостик Лузитании.
Наиболее значительным новшеством, внедренным на «Лузитании», была замена обычных поршневых машин паровыми турбинами. Тут всё было не так просто, как может показаться. Дело в том, что широко распространённые тогда, надёжные, привычные всем паровые машины уже не обеспечивали суда достаточной скоростью, а паровые турбины были новой технологией, которую ещё не опробовали на флоте как следует.
Красивая схема паровой машины, преобразующей энергию пара во вращательную энергию вала. (Чем краснее, тем выше давление. Пар толкает поршни, постепенно теряя энергию. Обратите внимание, как по мере движения пара поршни становятся больше, чтобы нагрузка на вал во всех местах была примерно одинаковой.)
Здесь нужно сказать, что Британия вообще-то как раз в то время была впереди планеты всей по внедрению паровых турбин в промышленность, но установка их на лайнер всё равно была делом достаточно новаторским. Чтобы быть уверенными, а также, чтобы сделать себе хороший пиар, чего уж там, «Кунард Лайн» заявила, что никогда не вводила новшества, не убедившись в их надёжности и эффективности. Так было с металлическими судами против деревянных, также с гребными винтами, компаунд-машинами и вот теперь - с турбинами.
«Кунард Лайн» внимательно следила за работой первых паротурбинных пароходов компании «Эллан Лайн», но их опыта для Кунарда было недостаточно. И тогда дирекция компании созвала целую комиссию экспертов, поручив ей изучить вопрос о целесообразности применения паровых турбин на новых трансатлантиках.
Полгода работала комиссия, решением которой стала постройка до разработки проекта новых гигантов двух однотипных двухтрубных лайнеров скромных размеров - по 20000 peг. т, которые для чистоты эксперимента даже строились на одной верфи. Различие между ними было именно в силовой установке: обычная паровая машина против паротурбинной установки. Так в составе кунардовского флота появились два новых лайнера. Это были пароход Карония и турбоход Кармания. По условиям контракта в течение четырех месяцев Кармания должна была плавать с опломбированными корпусами турбин, что исключало их вскрытие не только для ремонта, но и для осмотра. Турбинная установка лайнера выдержала столь жёсткое испытание. Именно «Кармания» доказала целесообразность использования паровых турбин для больших пассажирских кораблей и последующие кунардовские лайнеры стали оснащаться турбинами.
Турбины для Лузитании изготавливались британской компанией "Parsons Marine Steam Turbine Company", которая, как следует из названия, на этом специализировалась. Предприятие было основано в 1897 году Чарльзом А. Парсонсом, известным английским инженером, промышленником, изобретателем многоступенчатой реактивной паровой турбины, модификации которой по сей день используют в промышленности. Чарльз получил патент на придуманную им конструкцию, объединяющую паровую турбину с генератором электрической энергии, что сразу повысило интерес к подобным установкам. Кстати говоря, именно Парсонс помимо чисто "турбинных" проблем взвалил на себя (и успешно решил) ещё и задачу внедрения нового вида двигателя на флоте. После "Лузитании" и "Мавритании" паровые турбины устанавливались на все океанские лайнеры.
Схема типичной турбины Парсонса. Горячий пар под давлением входит сверху, лопатки по мере его пути (и уменьшения скорости и давления) делаются больше и шире, отработанный пар выходит снизу.
Турбины были непосредственно соединены с гребными винтами, а число оборотов соответствовало наивыгоднейшему числу оборотов гребного винта. Чтобы не разогнать винт слишком сильно и не вывести его из зоны оптимальной работы, нужно было искусственно снижать число оборотов турбины. Это достигалось увеличением её размеров. Как следствие, турбинные установки были, мягко говоря, немаленькими. Так, турбины «Мавритании», делавшие около 200 оборотов в минуту, представляли собой тяжелые машины огромных размеров. Вес ротора первой турбины равнялся 72 тоннам, а второй - 126 тоннам. Такая турбинная установка представляла собой сложное, громоздкое и тяжёлое сооружение. Турбины показывали блестящие результаты на высоких скоростях, но на малых ходах (в т. ч. и заднем ходу) были малоэффективны. Обычно для малых ходов на судах использовались дополнительные турбины, но Ч. Парсонс предложил идею турбомашинной установки (ещё в 1903 году первая комбинированная электроустановка с разнородными главными двигателями была спроектирована для истребителя английского флота «Велокс» водоизмещением 440 т).
Ротор "Мавритании"
Для малого хода и реверса использовалась паровая машина, а при скорости выше некоторой критической (для вышеупомянутого "Велокса", например, 13 узлов) ее отключали, и пар подавался на турбины. (Точных указаний, что на Лузитании стояла именно она, я не нашла, но похоже, что так и было)
Схема первой турбомашинной установки с "Велокса"
Крайние винты "Лузитании" приводились во вращение двумя турбинами высокого давления, средние - двумя турбинами низкого давления.
Машинный зал "Лузитании"
Турбины Лузитании были 7.6 м в длину, диаметр роторов - 3.7 метра. Как я уже говорила, такой большой диаметр нужен был, чтобы обеспечить более низкую скорость вращения. Корпус и валы были изготовлены в Шеффилде, а роторы делались на месте постройки корабля.
Мощность паровых турбин для сестёр Люси и Маври составляла около 70000 л. с. Для производства пара на каждом судне было установлено по 25 котлов. Запас топлива на шесть суток пути составлял 5000 т.
Последняя величина представляет особый интерес. Первый кунардовский лайнер Британия израсходовал на свой рейс в Америку 570 т угля, то есть каждый час на 1 л. с. уходило 2,3 кг топлива. На Лузитании и Мавритании часовой расход топлива не превышал 600 г на 1 л. с. Не смотря на "экономичность", в сутки "Лузитания" расходовала 840 (!) тонн угля.
Поперечный срез "Лузитании" (в центре немного выше центра изображения можно видеть купол обеденного салона первого класса - самого большого "пассажирского" помещения на судне, внизу в центре поперечный срез машинного зала - сравните)
Ещё один поперечный срез "Лузитании", хорошо видны хранилища угля с обеих сторон от машинного зала (серым цветом)
Если говорить о двадцати пяти котлах, то на лайнере стояли шотландские морские котлы. Выглядели они примерно как на картинке ниже.
23 котла были двухсторонними и ещё два - односторонними. Они размещались в четырёх котельных. Всего было 192 печей (топок?) с общей поверхностью нагрева 158 350 квадратных футов, давление пара получалось в 195 фунтов на квадратный дюйм. Кстати, говоря, со временем на "Мавритании" угольные котлы заменили нефтяными. Это же в перспективе ждало бы и "Лузитанию", вероятно, но, как говорится, не судьба.
Схема двухстороннего шотландского котла
Продольные схемы "Лузитании". Весь объём, связанный с силовой установкой показан розовым цветом. Хорошо видны четыре котельные.
Расход охлаждающей воды составлял примерно 246 025 литров в минуту.
Для выработки электроэнергии на "Лузитании" смонтировали 4 генераторные установки, каждая на 375-квт, они выдавали напряжение 110-120 В.
Эта схема вообще не про "Лузитанию" и современные ей суда, но на ней хорошо видно вал, который одним концом держит гребной винт, а вторым вставлен в турбину, которая соединена с электрогенератором. Принцип действия движителя на нашей героине был примерно таким же, но, насколько я понимаю, редуктор отсутствовал (как его вклинить между гребным валом и ротором придумал тот же Парсонс, но позднее).
Гребной винт "Лузитании"
Продолжение здесь.
За этот пост благодарю своего мужа, неоднократные тычки которого сильно улучшили этот пост.
Также спасибки masterok и alisha-96 за тексты и вдохновение. Поперечные и продольные чертежи-срезы корабля я брала здесь (они слишком детальные и подробные для жж-поста, но могут быть интересны кому-нибудь), более упрощённые схемы каждой палубы можно видеть здесь (под картинкой корабля переключатель между палубами)
Изначально я собиралась здесь написать про разные технические особенности Лузитании. Но, как это иногда случается с людьми (а со мной так очень часто), я поняла, что про одни только турбины можно читать курс лекций семестра на два. Поэтому тема сузилась - сегодня мы поговорим о силовой установке и движителях нашей красавицы.
Схема мостика Лузитании.
Мостик Лузитании.
Наиболее значительным новшеством, внедренным на «Лузитании», была замена обычных поршневых машин паровыми турбинами. Тут всё было не так просто, как может показаться. Дело в том, что широко распространённые тогда, надёжные, привычные всем паровые машины уже не обеспечивали суда достаточной скоростью, а паровые турбины были новой технологией, которую ещё не опробовали на флоте как следует.
Красивая схема паровой машины, преобразующей энергию пара во вращательную энергию вала. (Чем краснее, тем выше давление. Пар толкает поршни, постепенно теряя энергию. Обратите внимание, как по мере движения пара поршни становятся больше, чтобы нагрузка на вал во всех местах была примерно одинаковой.)
Здесь нужно сказать, что Британия вообще-то как раз в то время была впереди планеты всей по внедрению паровых турбин в промышленность, но установка их на лайнер всё равно была делом достаточно новаторским. Чтобы быть уверенными, а также, чтобы сделать себе хороший пиар, чего уж там, «Кунард Лайн» заявила, что никогда не вводила новшества, не убедившись в их надёжности и эффективности. Так было с металлическими судами против деревянных, также с гребными винтами, компаунд-машинами и вот теперь - с турбинами.
«Кунард Лайн» внимательно следила за работой первых паротурбинных пароходов компании «Эллан Лайн», но их опыта для Кунарда было недостаточно. И тогда дирекция компании созвала целую комиссию экспертов, поручив ей изучить вопрос о целесообразности применения паровых турбин на новых трансатлантиках.
Полгода работала комиссия, решением которой стала постройка до разработки проекта новых гигантов двух однотипных двухтрубных лайнеров скромных размеров - по 20000 peг. т, которые для чистоты эксперимента даже строились на одной верфи. Различие между ними было именно в силовой установке: обычная паровая машина против паротурбинной установки. Так в составе кунардовского флота появились два новых лайнера. Это были пароход Карония и турбоход Кармания. По условиям контракта в течение четырех месяцев Кармания должна была плавать с опломбированными корпусами турбин, что исключало их вскрытие не только для ремонта, но и для осмотра. Турбинная установка лайнера выдержала столь жёсткое испытание. Именно «Кармания» доказала целесообразность использования паровых турбин для больших пассажирских кораблей и последующие кунардовские лайнеры стали оснащаться турбинами.
Турбины для Лузитании изготавливались британской компанией "Parsons Marine Steam Turbine Company", которая, как следует из названия, на этом специализировалась. Предприятие было основано в 1897 году Чарльзом А. Парсонсом, известным английским инженером, промышленником, изобретателем многоступенчатой реактивной паровой турбины, модификации которой по сей день используют в промышленности. Чарльз получил патент на придуманную им конструкцию, объединяющую паровую турбину с генератором электрической энергии, что сразу повысило интерес к подобным установкам. Кстати говоря, именно Парсонс помимо чисто "турбинных" проблем взвалил на себя (и успешно решил) ещё и задачу внедрения нового вида двигателя на флоте. После "Лузитании" и "Мавритании" паровые турбины устанавливались на все океанские лайнеры.
Схема типичной турбины Парсонса. Горячий пар под давлением входит сверху, лопатки по мере его пути (и уменьшения скорости и давления) делаются больше и шире, отработанный пар выходит снизу.
Турбины были непосредственно соединены с гребными винтами, а число оборотов соответствовало наивыгоднейшему числу оборотов гребного винта. Чтобы не разогнать винт слишком сильно и не вывести его из зоны оптимальной работы, нужно было искусственно снижать число оборотов турбины. Это достигалось увеличением её размеров. Как следствие, турбинные установки были, мягко говоря, немаленькими. Так, турбины «Мавритании», делавшие около 200 оборотов в минуту, представляли собой тяжелые машины огромных размеров. Вес ротора первой турбины равнялся 72 тоннам, а второй - 126 тоннам. Такая турбинная установка представляла собой сложное, громоздкое и тяжёлое сооружение. Турбины показывали блестящие результаты на высоких скоростях, но на малых ходах (в т. ч. и заднем ходу) были малоэффективны. Обычно для малых ходов на судах использовались дополнительные турбины, но Ч. Парсонс предложил идею турбомашинной установки (ещё в 1903 году первая комбинированная электроустановка с разнородными главными двигателями была спроектирована для истребителя английского флота «Велокс» водоизмещением 440 т).
Ротор "Мавритании"
Для малого хода и реверса использовалась паровая машина, а при скорости выше некоторой критической (для вышеупомянутого "Велокса", например, 13 узлов) ее отключали, и пар подавался на турбины. (Точных указаний, что на Лузитании стояла именно она, я не нашла, но похоже, что так и было)
Схема первой турбомашинной установки с "Велокса"
Крайние винты "Лузитании" приводились во вращение двумя турбинами высокого давления, средние - двумя турбинами низкого давления.
Машинный зал "Лузитании"
Турбины Лузитании были 7.6 м в длину, диаметр роторов - 3.7 метра. Как я уже говорила, такой большой диаметр нужен был, чтобы обеспечить более низкую скорость вращения. Корпус и валы были изготовлены в Шеффилде, а роторы делались на месте постройки корабля.
Мощность паровых турбин для сестёр Люси и Маври составляла около 70000 л. с. Для производства пара на каждом судне было установлено по 25 котлов. Запас топлива на шесть суток пути составлял 5000 т.
Последняя величина представляет особый интерес. Первый кунардовский лайнер Британия израсходовал на свой рейс в Америку 570 т угля, то есть каждый час на 1 л. с. уходило 2,3 кг топлива. На Лузитании и Мавритании часовой расход топлива не превышал 600 г на 1 л. с. Не смотря на "экономичность", в сутки "Лузитания" расходовала 840 (!) тонн угля.
Поперечный срез "Лузитании" (в центре немного выше центра изображения можно видеть купол обеденного салона первого класса - самого большого "пассажирского" помещения на судне, внизу в центре поперечный срез машинного зала - сравните)
Ещё один поперечный срез "Лузитании", хорошо видны хранилища угля с обеих сторон от машинного зала (серым цветом)
Если говорить о двадцати пяти котлах, то на лайнере стояли шотландские морские котлы. Выглядели они примерно как на картинке ниже.
23 котла были двухсторонними и ещё два - односторонними. Они размещались в четырёх котельных. Всего было 192 печей (топок?) с общей поверхностью нагрева 158 350 квадратных футов, давление пара получалось в 195 фунтов на квадратный дюйм. Кстати, говоря, со временем на "Мавритании" угольные котлы заменили нефтяными. Это же в перспективе ждало бы и "Лузитанию", вероятно, но, как говорится, не судьба.
Схема двухстороннего шотландского котла
Продольные схемы "Лузитании". Весь объём, связанный с силовой установкой показан розовым цветом. Хорошо видны четыре котельные.
Расход охлаждающей воды составлял примерно 246 025 литров в минуту.
Для выработки электроэнергии на "Лузитании" смонтировали 4 генераторные установки, каждая на 375-квт, они выдавали напряжение 110-120 В.
Эта схема вообще не про "Лузитанию" и современные ей суда, но на ней хорошо видно вал, который одним концом держит гребной винт, а вторым вставлен в турбину, которая соединена с электрогенератором. Принцип действия движителя на нашей героине был примерно таким же, но, насколько я понимаю, редуктор отсутствовал (как его вклинить между гребным валом и ротором придумал тот же Парсонс, но позднее).
Гребной винт "Лузитании"
Продолжение здесь.