Pada artikel terakhir, kami memeriksa masalah yang terkait dengan pemasangan boiler Nikloss di Varyag - sebagian besar pertempuran Internet di sekitar pembangkit listrik kapal penjelajah dikhususkan untuk unit-unit ini. Tetapi aneh bahwa, karena sangat mementingkan boiler, sebagian besar dari mereka yang tertarik dengan topik ini sepenuhnya mengabaikan mesin uap kapal penjelajah. Sementara itu, sejumlah besar masalah yang diidentifikasi selama pengoperasian "Varyag" terkait dengannya. Tetapi untuk memahami semua ini, pertama-tama perlu menyegarkan ingatan tentang desain mesin uap kapal di akhir abad terakhir.
Padahal, prinsip pengoperasian mesin uap cukup sederhana. Terdapat silinder (biasanya terletak vertikal pada mesin kapal), di dalamnya terdapat piston yang mampu bergerak naik turun. Misalkan piston berada di bagian atas silinder - kemudian uap disuplai di bawah tekanan ke lubang di antara itu dan penutup atas silinder. Uap mengembang, mendorong piston ke bawah dan mencapai titik bawah. Setelah itu, prosesnya diulang "persis sebaliknya" - lubang atas ditutup, dan uap sekarang disuplai ke lubang bawah. Pada saat yang sama, saluran keluar uap terbuka di sisi lain silinder, dan sementara uap mendorong piston dari bawah ke atas, uap bekas di bagian atas silinder dipindahkan ke saluran keluar uap (pergerakan katup uap buang dalam diagram ditunjukkan oleh panah biru putus-putus).
Dengan demikian, mesin uap menyediakan gerakan bolak-balik piston, tetapi untuk mengubahnya menjadi rotasi poros sekrup, perangkat khusus yang disebut mekanisme engkol digunakan, di mana poros engkol memainkan peran penting.
Jelas, untuk memastikan pengoperasian mesin uap, bantalan sangat diperlukan, berkat pengoperasian mekanisme engkol (transmisi gerakan dari piston ke poros engkol) dan pengikatan poros engkol yang berputar dilakukan.
Juga harus dikatakan bahwa pada saat Varyag dirancang dan dibangun, seluruh dunia dalam pembangunan kapal perang telah lama beralih ke mesin uap ekspansi tiga kali lipat. Ide mesin semacam itu muncul karena uap yang dihabiskan di dalam silinder (seperti yang ditunjukkan pada diagram atas) tidak sepenuhnya kehilangan energinya sama sekali dan dapat digunakan kembali. Oleh karena itu, mereka melakukannya - uap segar pertama memasuki silinder bertekanan tinggi (HPC), tetapi setelah menyelesaikan pekerjaannya, itu tidak "dibuang" kembali ke boiler, tetapi memasuki silinder berikutnya (tekanan sedang, atau HPC) dan lagi mendorong piston di dalamnya. Tentu saja tekanan uap yang masuk ke silinder kedua berkurang, itulah sebabnya silinder itu sendiri harus dibuat dengan diameter yang lebih besar dari HPC. Tapi bukan itu saja - uap yang telah bekerja di silinder kedua (LPC) memasuki silinder ketiga, yang disebut silinder tekanan rendah (LPC), dan melanjutkan pekerjaannya yang sudah ada di dalamnya.
Tak perlu dikatakan bahwa silinder bertekanan rendah harus memiliki diameter maksimum dibandingkan dengan silinder lainnya. Perancang melakukannya dengan lebih mudah: LPC ternyata terlalu besar, jadi alih-alih satu LPC, mereka membuat dua dan mesin menjadi empat silinder. Pada saat yang sama, uap disuplai secara bersamaan ke kedua silinder bertekanan rendah, yaitu, meskipun ada empat silinder "ekspansi", tiga tetap ada.
Deskripsi singkat ini cukup untuk memahami apa yang salah dengan mesin uap kapal penjelajah Varyag. Dan "salah" dengan mereka, sayangnya, ada begitu banyak sehingga penulis artikel ini merasa sulit untuk mengetahui dengan tepat harus mulai dari mana. Di bawah ini kami menjelaskan kesalahan utama yang dibuat dalam desain mesin uap kapal penjelajah, dan kami akan mencoba mencari tahu siapa yang harus disalahkan atas mereka.
Jadi masalah # 1 adalah bahwa desain mesin uap jelas tidak mentolerir tegangan lentur. Dengan kata lain, kinerja yang baik hanya dapat diharapkan ketika mesin uap benar-benar rata. Jika alas ini tiba-tiba mulai menekuk, maka ini menciptakan beban tambahan pada poros engkol, yang membentang di hampir seluruh panjang mesin uap - ia mulai menekuk, bantalan yang menahannya dengan cepat memburuk, muncul permainan dan poros engkol dipindahkan, itulah sebabnya bantalan engkol sudah menderita - mekanisme batang penghubung dan bahkan piston silinder. Untuk mencegah hal ini terjadi, mesin uap harus dipasang di atas fondasi yang kokoh, tetapi ini tidak dilakukan pada Varyag. Mesin uapnya hanya memiliki fondasi yang sangat ringan dan bahkan menempel langsung ke lambung kapal. Dan tubuh, seperti yang Anda tahu, "bernafas" pada gelombang laut, yaitu, ia membungkuk selama bergulir - dan tikungan konstan ini menyebabkan kelengkungan poros engkol dan "melonggarkan" bantalan mesin uap.
Siapa yang harus disalahkan atas cacat desain Varyag ini? Tanpa ragu, tanggung jawab atas kekurangan kapal ini harus diberikan kepada para insinyur perusahaan C. Crump, tapi … ada nuansa tertentu di sini.
Faktanya adalah bahwa desain mesin uap seperti itu (ketika yang tanpa fondasi kaku dipasang di lambung kapal) diterima secara umum - baik Askold maupun Bogatyr tidak memiliki fondasi yang kaku, tetapi mesin uap bekerja dengan sempurna pada mereka. Mengapa?
Jelas, deformasi poros engkol akan semakin signifikan, semakin besar panjangnya, yaitu semakin panjang mesin uap itu sendiri. Varyag memiliki dua mesin uap, sedangkan Askold memiliki tiga. Secara desain, yang terakhir juga merupakan mesin uap ekspansi tiga silinder empat silinder, tetapi karena kekuatannya yang jauh lebih rendah, mereka memiliki panjang yang jauh lebih pendek. Karena efek ini, defleksi tubuh pada mesin Askold ternyata jauh lebih lemah - ya, tetapi, katakanlah, "dalam alasan" dan tidak menyebabkan deformasi yang akan menonaktifkan mesin uap.
Memang, awalnya diasumsikan bahwa kekuatan total mesin Varyag seharusnya masing-masing 18.000 hp, kekuatan satu mesin adalah 9.000 hp. Namun kemudian Ch. Crump membuat kesalahan yang sangat sulit dijelaskan, yaitu ia meningkatkan tenaga mesin uap menjadi 20.000 hp. Sumber biasanya menjelaskan hal ini dengan fakta bahwa Ch. Crump melakukannya karena penolakan MTK untuk menggunakan ledakan paksa selama pengujian kapal penjelajah. Masuk akal jika Ch. Crump, bersamaan dengan peningkatan kekuatan mesin, juga meningkatkan produktivitas boiler dalam proyek Varyag menjadi 20.000 hp yang sama, tetapi hal semacam itu tidak terjadi. Satu-satunya alasan untuk tindakan seperti itu adalah harapan bahwa boiler kapal penjelajah akan melebihi kapasitas yang ditetapkan oleh proyek, tetapi bagaimana ini dapat dilakukan tanpa memaksa mereka?
Di sini sudah salah satu dari dua hal - atau Ch. Crump masih berharap untuk bersikeras pengujian ketika memaksa boiler dan takut bahwa mesin tidak akan "meregangkan" peningkatan daya mereka, atau untuk beberapa alasan yang tidak jelas, ia percaya bahwa boiler Varyag dan tanpa paksaan, tenaga sebesar 20.000 hp akan tercapai. Bagaimanapun, perhitungan Ch. Crump ternyata salah, tetapi ini mengarah pada fakta bahwa setiap mesin penjelajah memiliki kekuatan 10.000 hp. Selain peningkatan massa secara alami, tentu saja, dimensi mesin uap juga meningkat (panjangnya mencapai 13 m), sedangkan tiga mesin Askold, yang seharusnya menunjukkan 19.000 hp. nilai daya, seharusnya hanya 6 333 hp. masing-masing (sayangnya, panjangnya, sayangnya, tidak diketahui oleh penulis).
Tapi bagaimana dengan "Bogatyr"? Lagi pula, itu, seperti Varyag, dua poros, dan masing-masing mobilnya memiliki kekuatan yang hampir sama - 9.750 hp. melawan 10.000 hp, yang berarti memiliki dimensi geometris yang serupa. Tetapi perlu dicatat bahwa lambung Bogatyr agak lebih lebar dari pada Varyag, memiliki rasio panjang / lebar yang sedikit lebih rendah dan, secara keseluruhan, tampaknya lebih kaku dan kurang rentan terhadap defleksi daripada lambung Varyag. Selain itu, ada kemungkinan bahwa Jerman memperkuat fondasi relatif terhadap yang di atasnya mesin uap Varyag berdiri, yaitu, jika tidak mirip dengan yang diterima oleh kapal yang lebih modern, itu masih memberikan kekuatan yang lebih baik daripada dasar-dasar Varyag. Namun, pertanyaan ini hanya dapat dijawab setelah studi terperinci tentang cetak biru kedua kapal penjelajah.
Jadi, kesalahan para insinyur perusahaan Crump bukanlah karena mereka telah meletakkan fondasi yang lemah untuk mesin Varyag (seperti yang tampaknya dilakukan oleh pembuat kapal lainnya), tetapi karena mereka tidak melihat dan tidak menyadari perlunya untuk memastikan ketidakfleksibelan »Mesin dengan bodi yang lebih kuat atau transisi ke skema tiga sekrup. Fakta bahwa masalah serupa berhasil diselesaikan di Jerman, dan tidak hanya oleh Vulcan yang sangat berpengalaman, yang membangun Bogatyr, tetapi juga oleh kelas dua dan tidak memiliki pengalaman dalam membangun kapal perang besar sesuai dengan desainnya sendiri oleh Jerman, membuktikannya. jauh tidak mendukung konstruktor Amerika. Namun, dalam keadilan, perlu dicatat bahwa MTK juga tidak mengontrol momen ini, tetapi harus dipahami bahwa tidak ada yang menetapkan tugas baginya untuk memantau setiap bersin orang Amerika, dan ini tidak mungkin.
Tapi sayangnya, ini hanya kelemahan pertama dan mungkin bukan yang paling signifikan dari mesin uap kapal penjelajah Rusia terbaru.
Masalah No. 2, yang tampaknya merupakan masalah utama, adalah desain mesin uap Varyag yang cacat, yang dioptimalkan untuk kecepatan tinggi kapal. Dengan kata lain, mesin bekerja dengan baik mendekati tekanan uap maksimum, jika tidak, masalah akan dimulai. Faktanya adalah bahwa ketika tekanan uap turun di bawah 15,4 atmosfer, silinder bertekanan rendah berhenti menjalankan fungsinya - energi uap yang masuk tidak cukup untuk menggerakkan piston di dalam silinder. Dengan demikian, pada gerakan ekonomi, "kereta mulai menggerakkan kuda" - silinder bertekanan rendah, alih-alih membantu memutar poros engkol, malah digerakkan olehnya. Artinya, poros engkol menerima energi dari silinder bertekanan tinggi dan sedang, dan menghabiskannya tidak hanya untuk memutar sekrup, tetapi juga untuk memastikan pergerakan piston dalam dua silinder bertekanan rendah. Harus dipahami bahwa desain mekanisme engkol dirancang untuk fakta bahwa silinderlah yang akan menggerakkan poros engkol melalui piston dan penggeser, tetapi bukan sebaliknya: sebagai akibat dari hal yang tidak terduga dan tidak penggunaan poros engkol yang sepele, ia mengalami tekanan tambahan yang tidak disediakan oleh desainnya, yang juga menyebabkan kegagalan bantalan yang menahannya.
Sebenarnya, mungkin tidak ada masalah khusus dalam hal ini, tetapi hanya dalam satu kondisi - jika desain mesin menyediakan mekanisme yang memutuskan poros engkol dari silinder bertekanan rendah. Kemudian, dalam semua kasus operasi pada tekanan uap lebih rendah dari yang ditetapkan, itu sudah cukup untuk "menekan tombol" - dan LPC berhenti memuat poros engkol, namun, mekanisme seperti itu tidak disediakan oleh desain "Varyag " mesin.
Selanjutnya, insinyur I. I. Gippius, yang mengawasi perakitan dan penyesuaian mekanisme kapal perusak di Port Arthur, melakukan pemeriksaan terperinci terhadap mesin Varyag pada tahun 1903 dan menulis seluruh makalah penelitian berdasarkan hasilnya, menunjukkan hal-hal berikut di dalamnya:
“Di sini dugaannya pabrik Crump, yang terburu-buru menyerahkan kapal penjelajah, tidak punya waktu untuk mengatur distribusi uap; mesin dengan cepat menjadi marah, dan di kapal, secara alami, mereka mulai memperbaiki bagian-bagian yang lebih menderita daripada yang lain dalam hal pemanasan, ketukan, tanpa menghilangkan akar penyebabnya. Secara umum, tidak diragukan lagi tugas yang sangat sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk meluruskan kendaraan yang awalnya cacat dari pabrik dengan kapal.
Jelas bahwa Ch. Crump sepenuhnya harus disalahkan atas kekurangan pembangkit listrik Varyag ini.
Masalah nomor 3 itu sendiri tidak terlalu serius, tetapi dalam kombinasi dengan kesalahan di atas memberikan "efek kumulatif". Faktanya adalah bahwa untuk beberapa waktu, ketika merancang mesin uap, para perancang tidak memperhitungkan kelembaman mekanisme mereka, akibatnya yang terakhir terus-menerus terkena tekanan berlebihan. Namun, pada saat Varyag diciptakan, teori keseimbangan gaya inersia mesin telah dipelajari dan tersebar di mana-mana. Tentu saja, penerapannya memerlukan perhitungan tambahan dari pabrikan mesin uap dan menimbulkan kesulitan tertentu baginya, yang berarti bahwa biaya pekerjaan secara keseluruhan meningkat. Jadi, MTC dalam persyaratannya, sayangnya, tidak menunjukkan penerapan wajib teori ini dalam desain mesin uap, dan Ch. Crump, tampaknya, memutuskan untuk menghemat ini (sulit membayangkan bahwa dia sendiri, dan tidak satu pun darinya insinyur memiliki sesuatu tentang ini, mereka tidak tahu teorinya). Secara umum, baik di bawah pengaruh keserakahan, atau karena ketidakmampuan dangkal, tetapi ketentuan teori ini saat membuat mesin Varyag (dan, omong-omong, Retvizan) diabaikan, akibatnya kekuatan inersia diberikan tindakan "sangat tidak menguntungkan" (menurut I. I. Gippius) pada silinder tekanan sedang dan rendah, berkontribusi pada gangguan operasi normal mesin. Dalam kondisi normal (jika mesin uap dilengkapi dengan fondasi yang andal dan tidak ada masalah dengan distribusi uap), ini tidak akan menyebabkan kerusakan, dan sebagainya …
Kesalahan atas kurangnya mesin uap "Varyag" ini, kemungkinan besar, harus ditempatkan pada Ch. Crump dan MTK, yang membiarkan kata-kata yang tidak jelas dari pesanan tersebut.
Masalah # 4 adalah penggunaan bahan bantalan yang sangat spesifik untuk mesin uap. Untuk tujuan ini, perunggu fosfor dan mangan digunakan, yang, sejauh yang diketahui penulis, tidak digunakan secara luas dalam pembuatan kapal. Akibatnya, hal berikut terjadi: karena alasan di atas, bantalan mesin "Varyag" cepat rusak. Mereka harus diperbaiki atau diganti dengan apa yang ada di Port Arthur, dan di sana, sayangnya, tidak ada kesenangan seperti itu. Akibatnya, situasi muncul ketika mesin uap bekerja dengan bantalan yang terbuat dari bahan dengan kualitas yang sama sekali berbeda - keausan dini dari beberapa menyebabkan tekanan tambahan pada yang lain, dan semua ini juga berkontribusi pada gangguan operasi normal mesin.
Sebenarnya, ini mungkin satu-satunya masalah yang "kepenulisannya" tidak dapat ditetapkan. Fakta bahwa pemasok Ch. Crump memilih bahan seperti itu sama sekali tidak dapat menimbulkan reaksi negatif dari siapa pun - di sini mereka sepenuhnya memiliki hak mereka sendiri. Jelas di luar kemampuan manusia untuk mengasumsikan keadaan bencana pembangkit listrik Varyag, untuk meramalkan penyebabnya dan untuk menyediakan Port Arthur dengan bahan-bahan yang diperlukan, dan hampir tidak mungkin untuk memasok nilai perunggu yang diperlukan "untuk berjaga-jaga" di sana, mengingat jumlah besar semua bahan untuk skuadron, kebutuhan yang diketahui dengan pasti, tetapi kebutuhan yang tidak dapat dipenuhi. Salahkan insinyur mesin yang memperbaiki mesin Varyag? Tidak mungkin mereka memiliki dokumentasi yang diperlukan yang memungkinkan mereka memperkirakan konsekuensi perbaikan mereka, dan bahkan jika mereka mengetahuinya, apa yang dapat mereka ubah? Mereka masih tidak punya pilihan lain.
Menyimpulkan analisis kami tentang pembangkit listrik kapal penjelajah "Varyag", kami harus menyatakan bahwa kekurangan dan kesalahan desain mesin uap dan boiler "sangat baik" saling melengkapi. Seseorang mendapat kesan bahwa boiler dan mesin uap Nikloss membuat perjanjian sabotase terhadap kapal penjelajah tempat mereka dipasang. Bahaya kecelakaan boiler memaksa kru untuk membuat pengurangan tekanan uap (tidak lebih dari 14 atmosfer), tetapi ini menciptakan kondisi di mana mesin uap Varyag harus segera menjadi tidak dapat digunakan, dan mekanik kapal tidak dapat berbuat apa-apa.. Namun, kami akan mempertimbangkan secara lebih rinci konsekuensi dari keputusan desain mesin dan boiler Varyag nanti, ketika kami menganalisis hasil operasinya. Kemudian kami akan memberikan penilaian akhir dari pembangkit listrik kapal penjelajah.
