Главная / Библиотека / Гвардейский крейсер «Красный Кавказ». /
/ Глава 1. От парусно-винтового фрегата к турбинному крейсеру / 1.4. Основные научно-технические предпосылки создания турбинных крейсеров

Глав: 13 | Статей: 44
Оглавление
Книга посвящена строительству русского флота накануне и в период первой мировой войны. Она повествует о создании и боевых действиях легкого крейсера "Красный Кавказ" (бывший "Адмирал Лазарев") во время Великой Отечественной войны, а также кратко затрагивает историю однотипных кораблей – первых турбинных крейсеров русского флота. Книга является заключительной частью трилогии автора о кораблях, в которую вошли также "Эскадренный миноносец "Новик" и "Линкор "Октябрьская революция"". При подготовке рукописи широко использовались архивные документы и личные воспоминания участников событий – офицеров, старшин и матросов крейсера "Красный Кавказ".

1.4. Основные научно-технические предпосылки создания турбинных крейсеров

1.4. Основные научно-технические предпосылки создания турбинных крейсеров

Объективная необходимость строительства крейсеров, выявившаяся в результате анализа опыта русско- японской войны, наличие разработанных проектов кораблей, сбалансированная программа строительства, обеспеченная кредитами, – всего этого было недостаточно, чтобы на деле реализовать постройку турбинных крейсеров. Требовалась соответствующая научно-техническая и технологическая база, которая позволила бы перейти от проектов к реальным кораблям. Прежде всего это касалось судовых турбинных двигателей, которые предполагалось установить на легкие крейсера. Судовые турбины в России не производились, поэтому перед Морским министерством стояла задача – выбрать наиболее надежный тип турбин, выпускаемых странами Запада, и затем освоить их производство на русских заводах. При этом покупка турбин за рубежом до освоения их производства в стране становилась неизбежной, несмотря на принятое решение строить флот на русской территории, из русских материалов и руками русских рабочих. Выбор типа турбин тоже представлял собой немалые трудности.

После успешных испытаний линейного корабля «Дредноут» с установленными на нем турбинами Парсонса, выпуск которых был уже освоен английской промышленностью, постройка турбинных военных кораблей с огромной быстротой захватила все флоты мира. По сведениям завода «Броун-Бовери», к августу 1906 г. было построено и находилось в постройке 90 судовых турбин Парсонса с общей мощностью 975 тыс. л, с. [35] «В настоящее время можно признать совершившимся фактом переход на военных судах от поршневых машин к турбинам,- писал в 1909 г. известный в русском флоте специалист по судовой энергетике' инженер-механик Д. А. Голов,- теперь военные суда проектируются и закладываются исключительно с паровыми турбинами, совокупная мощность последних на плавающих и строящихся судах военного и коммерческого флота уже превышает 2,0 млн. л,с. Как видно, только за три года общая мощность судовых паровых турбин в мире более чем удвоилась. Из общего числа судовых турбин на долю турбин Парсонса к 1909 г. приходилось 90%, а остальное распределялось между турбинами Кэртиса, Рато, Целли и др.» [36].

К этому времени уже был накоплен большой опыт в эксплуатации турбин Парсонса на военных кораблях и судах коммерческого флота. На основании этого опыта непрерывно совершенстввовались отдельные детали и устройства турбин. Была выработана научная методика расчета мощности, частоты вращения и размеров судовых турбин, благодаря чему при проектировании турбинных судов можно было с большой уверенностью сказать, возможно ли построить корабль с заданными тактико-техническими характеристиками и каковы при этом будут мощность и размеры турбин.

Когда русское Морское министерство приступило к реализации судостроительных программ 1908- 1916 гг., турбины на головные корабли было разрешено заказывать за границей. При проектировании и постройке первых же турбинных судов – линейных кораблей типа «Севастополь» – встал вопрос о выборе типа турбин. Он решился после окончания конкурса проектов, когда определилась фирма, взявшая на себя обязательство оказания технической помощи в их строительстве. Такой фирмой стал английский завод «Виккерс», и поскольку на кораблях английского флота устанавливались только турбины Парсонса, то и на линкорах типа «Севастополь» была принята именно эта система главных механизмов.

Завод «Виккерс» взял также на себя обязательство наладить выпуск турбин Парсонса на Балтийском и Франко-Русском заводах по технической документации и технологии, принятым на английских предприятиях.

Но в дальнейшем, когда в Морском техническом комитете началась разработка Технических условий на турбинные эскадренные миноносцы и турбинные крейсера, в постройке которых принимало участие много судостроительных заводов, Механическому отделу Морского технического комитета (МТК, с 1911 г. Главное управление кораблестроения) необходимо было выбрать определенные типы турбин, которые можно было устанавливать на этих кораблях. Такой выбор был вскоре сделан, В секретном письме товарищу (заместителю,- И. Ц.) морского министра от 9 декабря 1910 г. председатель МТК вице-адмирал А. Л. Лилье сообщал, что «по мнению механического и кораблестроительного отделов Комитета, заданная скорость, экономный расход пара и, следовательно, необходимый район плавания, а также вполне надежное действие самих турбин в настоящее время могут считаться обеспеченными лишь при условии установки на судах турбин большой мощности уже испытанных систем и показавших хорошие результаты.

Такими турбинами, по мнению механического отдела МТК, в настоящий момент, указывалось далее в письме,- могут считаться лишь турбины систем Кэртис – АЭГ – Вулкан и и Парсонса. Ввиду этого на предполагаемых к постройке военных судах могут быть допущены лишь турбины указанных систем» [37] На письме имеется резолюции товарища морского министра вице-адмирала И. К. Григоровича: «Согласен», Позже к этим турбинам была добавлена система Броун – Бовери – Парсонс, которая также показала хорошие эксплуатационные качества в судовых условиях [38].

Общество Николаевских заводов и верфей (бывший завод «Наваль»), где предполагалось строить турбины для легких крейсеров, было тесно связано с английскими судостроительными фирмами, в частности, с заводами «Дж. Торникрофт» и «Виккерс», которые одними из первых начали испытания турбинных двигателей Парсонса на миноносцах и крейсерах. Директор-распорядитель этого общества И. Каннегисер в письмах в Морское министерство отдавал явное предпочтение турбинам Парсонса, В письме морскому министру от 27 мая 1911 г. он указывал, что «вместо турбин Кэртис- АЭГ- Вулкан теперь нами применены последней системы турбины Парсонса, дающие возможность вместо трех винтов поставить два и обеспечить при этом наименьший расход пара. Подобные турбины приняты сейчас для всех английских миноносцев и крейсеров. Проект турбин разработан фирмой „Дж. Торникрофт” при участии командированных нами в Англию инженеров» [39] В следующем письме от 30 июня 1911 г. он приводит некоторые данные, характеризующие турбины Парсонса, которые предполагалось устанавливать на кораблях, строившихся Обществом Николаевских заводов и верфей (ОНЗиВ), и информирует Морское министерство о высокой экономичности новых турбин. Каннегисер предполагал, что выигрыш в расходе топлива увеличит район плавания кораблей, на которых установлены турбины Парсонса, на 35-40%. «Предлагаемые нами к установке турбины Парсонса,- делал далее вывод Каннегисер,- могут быть заменены при прочих равных условиях и турбинами Кэртис- АЭГ- Вулкан, но наблюдения, сделанные над службою этих турбин и их ремонтом, заставляют все же нас склоняться к турбинам Парсонса» [40] . В общем, по мнению Каннегисера, турбины Парсонса последней модели потребляли меньше пара, были более экономичными в расходе топлива и гораздо надежнее в эксплуатации, чем другие типы турбин, существовавшие в то время. Кроме желания в более выгодном свете представить продукцию заводов «Дж. Торникрофт» и «Виккерс», с которыми ОНЗиВ было тесно связано, здесь, безусловно, имелась и известная доля истины.

В памятной записке, представленной в Морское министерство в августе 1909 г. германской фирмой «Вулкан», высказывалось противоположное мнение: «Система Кэртис – АЭГ – Вулкан во всех отношениях вполне развита и превзошла систему Парсонса настолько, что, по крайней мере, в Германии приверженцы системы Парсонса покидают ее, в том числе и германское Морское ведомство, и переходят к системе Кэртис – АЭГ – Вулкан» [41] Поэтому русское Морское министерство и приняло соломоново решение, разрешив к установке на корабли турбин обоих типов.

Многочисленные системы судовых турбин по принципу работы подразделялись на два основных типа – активные и реактивные» а также на промежуточный тип – активно-реактивные турбины. По активному принципу строились судовые турбины Кэртис – АЭГ, разработанные германской фирмой АЭГ, а также Кэртис – АЭГ – Вулкан. К этому же типу относились турбины Целли и Рато, которые редко использовались на судах. Судовая турбина Парсонса была реактивной.

Судовые турбины активного типа были наиболее приспособлены к работе с паром высокого давления, поэтому в турбинах Кэртиса не приходилось строить столь большого количества рядов лопаток, как в турбинах Парсонса. «Благодаря этому обстоятельству,- отмечает инженер-механик Д. А. Голов,- при установке турбин Кэртнса на судах можно на каждом валу иметь самостоятельную группу турбин, что дает возможность ограничиться двумя валами вместо четырех, необходимых при турбинах Парсонса» [42] Далее он замечает: «Можно уже предвидеть, что комбинированные турбины представляют собой судовые двигатели ближайшего будущего» [43]. Это предвидение, выражавшее одновременно и взгляды механического отдела Морского технического комитета, оказалось вполне оправданным. Если на первых проектировавшихся в России турбинных кораблях линкорах типа «Севастополь» – были установлены турбины Парсонса, то для эскадренного миноносца «Новик», который начал проектироваться несколько позже, были выбраны турбины Кэртис – АЭГ – Вулкан комбинированного типа. Комбинированные турбины с колесами Кэртиса имели важное преимущество: они не требовали при установке на судах специальных дополнительных турбин экономического хода (крейсерских), как это было необходимо при использовании турбины Парсонса.

Практика создания комбинированных турбин Кэртиса в Германии показала возможность строить турбины в одном корпусе, в котором были заключены турбина высокого давления и турбина крейсерского хода, представлявшая собой несколько активных колес Кэртиса, расположенных на впускном конце (место впуска пара.- И. Ц.) турбины и не работавших на полном ходу, так как пар в них не подавался. Эта часть турбины – так называемые крейсерские колеса – делилась на две группы, которые вводились в действие вместе или раздельно, а именно: для экономического хода – одновременно обе группы, а для хода, промежуточного между экономическим и полным,- только одна из них.

Преимущество реактивных турбин при работе с паром низкого давления заставило в дальнейшем и другие заводы строители турбин активного типа – прибегнуть к комбинации своих турбин с турбинами Парсонса. Фирмы же, закупившие лицензии на право производства турбин Парсонса, стали заниматься разработкой судовых турбин с внедрением активных колес Кэртиса. Этими разработками занимались германские турбостроительные фирмы. В результате такой работы появилась система судовых турбин Мельмс – Пфеннингер. Она представляла собой турбину парсоновского типа с несколькими активными колесами Кэртиса со стороны впуска пара. При разработке комбинированных турбин наиболее ощутимые результаты были получены строителями турбин Кэртиса, В условиях корабля на режим работы турбины накладывались два противоположных требования: с одной стороны, стремление повысить коэффициент полезного действия самой турбины, с другой, гребного винта. Естественно, что при этом в процессе проектирования турбин для различных классов кораблей принимались компромиссные технические решения, удачный выбор которых зависел от опыта и таланта как конструктора турбин, так и проектировщиков корабля. Уже в то время было хорошо известно, что главным фактором, от которого зависит коэффициент полезного действия турбины, является соотношение скорости проходящего в ней пара и скорости вращения турбинных лопаток. В стационарных условиях имелись возможности довести скорость последних до величины, близкой к оптимальной, т. е. такой, которая дает наибольший коэффициент полезного действия. В корабельных же условиях при прямой передаче на гребной вал эту скорость приходилось ограничивать, чтобы получить удовлетворительный момент и коэффициент полезного действия гребного винта, который при больших оборотах начинал кавитировать, что приводило к резкому ухудшению гидродинамических характеристик винта и корабля в целом, а также другим неприятным последствиям: вибрации корпуса судна, кавитационной эрозии, повышенному акустическому излучению. Последнее, правда, тогда не играло никакой роли и могло не учитываться при проектировании. Вследствие этого конструкторам приходилось выбирать такое число оборотов гребного винта, которое давало бы наибольший коэффициент полезного действия и турбины, и гребного винта. Как показал приобретенный в то время опыт, разница в результатах, полученная при эксплуатации различных турбинных судов, объяснялась, как правило, «неодинаково удовлетворительными соразмерениями турбин и гребных винтов» [44] Сложившуюся ситуацию в проектировании турбин с прямой передачей на винт Морской технический комитет оценивал так: «Есть основание сказать, что в настоящее время имеется уже некоторый опыт в этом отношении, основывающийся на результатах испытаний турбинных судов, и, строя турбины для сравнительно малых скоростей вращения, удовлетворяющих условиям выгодного действия гребных винтов, находят возможность обеспечить довольно высокое совокупное полезное действие и турбин» и гребных винтов» [45].

Каким же образом все же удавалось решить тогда задачу снижения числа оборотов гребного винта? Путь был единственный: увеличивать окружную скорость вращения турбинных лопаток и снижать, насколько это возможно, скорость пара, задавшись при этом определенным, наиболее выгодным числом оборотов гребного винта для данного класса корабля, Конечной целью таких расчетов было достижение оптимального соотношения скоростей пара и турбинных лопаток, что обеспечивало, в свою очередь, удовлетворительный коэффициент полезного действия турбинной установки. Но при этом возрастали диаметр и масса турбины, которые в судовых условиях, естественно, не могли не ограничиваться размерами корпуса корабля и его водоизмещением.

На первых этапах разработки судовых турбинных двигателей наблюдался слишком осторожный подход к расчету их мощности. Поэтому во время эксплуатации, даже при полком ходе корабля, давление пара оказывалось значительно заниженным по сравнению с действительными возможностями турбин, что понижало экономичность последних. Как выяснилось позже при испытаниях турбинных судов, паровые турбины допускали довольно большие перегрузки в течение длительного времени, причем их экономичность от этого нисколько не снижалась, а даже, наоборот, повышалась. В то же время при работе на скоростях, меньших тех, для которых были рассчитаны турбины, их экономичность резко снижалась. Замеры, проведенные на многих кораблях, показали, например, что у 18-уз судна расход угля на 1 л.с. в один час при скорости 17 уз возрастает на 4,5%, при 16 уз – на 10% и 15 уз – на 18%.

В России паровые судовые турбины накануне первой мировой войны строились исключительно для военных кораблей. Причем для линейных кораблей и линейных крейсеров применялись турбины Парсонса, право на производство которых было приобретено Балтийским и Франко-Русским заводами, а также Обществом Николаевских заводов и верфей, Турбины для эскадренных миноносцев и легких крейсеров строились на Металлическом и Русско-Балтийском заводах, в Обществе Николаевских заводов и верфей, на Путиловской верфи и Русско-Балтийском заводе. Турбины, выпускавшиеся этими предприятиями, были самых разнообразных типов: Броун – Бовери – Парсонс, Кэртис – АЭГ, Кэртис – АЭГ – Вулкан и др. Но при этом следует заметить, что русское турбостроение в то время не внесло чего-либо принципиально нового в конструкцию судовых паровых турбин [46].

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] 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] , 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].

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].

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].

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].

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].

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].

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.

Оглавление книги

Реклама
Похожие страницы

Генерация: 0.326. Запросов К БД/Cache: 3 / 1