En l'últim article, vam examinar els problemes relacionats amb la instal·lació de calderes Nikloss al Varyag: el gruix de les batalles a Internet al voltant de la central elèctrica del creuer es dediquen a aquestes unitats. Però és estrany que, donant una importància tan gran a les calderes, la immensa majoria dels interessats en aquest tema passin per alt les màquines de vapor del creuer. Mentrestant, s’hi associa una gran quantitat de problemes identificats durant el funcionament del "Varyag". Però per entendre tot això, primer cal refrescar la memòria del disseny de màquines de vapor de vaixells a finals del segle passat.
De fet, el principi de funcionament d’una màquina de vapor és força senzill. Hi ha un cilindre (generalment situat verticalment a les màquines de vaixells), dins del qual hi ha un pistó capaç de moure’s cap amunt i cap avall. Suposem que el pistó es troba a la part superior del cilindre; a continuació, es subministra vapor a pressió al forat que hi ha entre ell i la coberta superior del cilindre. El vapor s’expandeix, empenyent el pistó cap avall i així arriba al punt inferior. Després d'això, el procés es repeteix "exactament al contrari": el forat superior està tancat i ara es subministra vapor al forat inferior. Al mateix temps, la sortida de vapor s’obre a l’altre costat del cilindre i, mentre el vapor empeny el pistó de baix a dalt, el vapor gastat a la part superior del cilindre es desplaça cap a la sortida de vapor (el moviment de la el vapor d’escapament del diagrama s’indica amb la fletxa blava amb punts).
Així, la màquina de vapor proporciona el moviment alternatiu del pistó, però, per convertir-lo en rotació de l’eix del cargol, s’utilitza un dispositiu especial anomenat mecanisme de manovella, en el qual el cigonyal té un paper important.
Viouslybviament, per garantir el funcionament de la màquina de vapor, els coixinets són extremadament necessaris, gràcies als quals es realitza tant l’operació del mecanisme de manovella (transmissió del moviment des del pistó fins al cigonyal) com la subjecció de l’eix cigonyal giratori.
També cal dir que quan es va dissenyar i construir el Varyag, el món sencer en la construcció de vaixells de guerra ja feia temps que va passar a les màquines de vapor de triple expansió. La idea d’una màquina d’aquest tipus va sorgir perquè el vapor gastat al cilindre (tal com es mostra al diagrama superior) no va perdre del tot la seva energia i es va poder reutilitzar. Per tant, ho van fer: primer vapor nou va entrar al cilindre d'alta pressió (HPC), però després de completar el seu treball, no es va "llançar" de nou a les calderes, sinó que va entrar al següent cilindre (pressió mitjana o HPC) i de nou hi va empènyer el pistó. Per descomptat, la pressió del vapor que entra al segon cilindre va disminuir, motiu pel qual el mateix cilindre es va haver de fabricar amb un diàmetre més gran que l’HPC. Però això no va ser tot: el vapor que s’havia produït al segon cilindre (LPC) va entrar al tercer cilindre, anomenat cilindre de baixa pressió (LPC), i va continuar el seu treball ja en ell.
No cal dir que el cilindre de baixa pressió havia de tenir un diàmetre màxim en comparació amb la resta de cilindres. Els dissenyadors ho van fer més fàcilment: el LPC va resultar ser massa gran, de manera que en lloc d’un LPC en van fer dos i les màquines es van convertir en quatre cilindres. Al mateix temps, tanmateix, es subministrava vapor simultàniament a tots dos cilindres de baixa pressió, és a dir, malgrat la presència de quatre cilindres "d'expansió", en quedaven tres.
Aquesta breu descripció és suficient per entendre què passava amb les màquines de vapor del creuer Varyag. I "equivocat" amb ells, per desgràcia, hi havia tanta que a l'autor d'aquest article li costa saber exactament per on començar. A continuació es descriuen els principals errors comesos en el disseny de les màquines de vapor del creuer i intentarem esbrinar qui, al cap i a la fi, en va ser el culpable.
El problema número 1 va ser, doncs, que el disseny de la màquina de vapor òbviament no tolera les tensions de flexió. En altres paraules, només es podia esperar un bon rendiment quan la màquina de vapor estigués completament anivellada. Si aquesta base de sobte comença a doblegar-se, es crea una càrrega addicional al cigonyal, que recorre gairebé tota la longitud de la màquina de vapor: comença a doblar-se, els coixinets que la mantenen es deterioren ràpidament, apareix el joc i el cigonyal es desplaça, motiu pel qual els coixinets de la manovella ja pateixen: mecanisme de biela i fins i tot pistons de cilindre. Per evitar que això passi, la màquina de vapor s'ha d'instal·lar sobre una base sòlida, però això no es va fer al Varyag. Les seves màquines de vapor només tenien una base molt lleugera i de fet estaven fixades directament al casc del vaixell. I el cos, com ja sabeu, “respira” a l’onada del mar, és a dir, es dobla durant el rodament, i aquestes constants corbes van conduir a la curvatura dels cigonyals i a “afluixar” els coixinets de les màquines de vapor.
Qui és el culpable d’aquest defecte de disseny del Varyag? Sens dubte, la responsabilitat d’aquesta manca del vaixell hauria de ser assignada als enginyers de la firma de C. Crump, però … hi ha certs matisos aquí.
El fet és que un disseny d’aquest tipus de màquines de vapor (quan s’instal·laven aquelles sense fonament rígid al casc del vaixell) era generalment acceptat; ni Askold ni Bogatyr tenien fonaments rígids, però les màquines de vapor funcionaven impecablement sobre elles. Per què?
Viouslybviament, la deformació del cigonyal serà més significativa, més gran serà la seva longitud, és a dir, més llarga serà la longitud de la pròpia màquina de vapor. El Varyag tenia dues màquines de vapor, mentre que l’Askold en tenia tres. Per disseny, aquests últims eren també motors de vapor de quatre cilindres de triple expansió, però a causa de la seva potència significativament inferior, tenien una longitud significativament menor. A causa d’aquest efecte, la desviació corporal de les màquines Askold va resultar ser molt més feble; sí, sí, però diguem que “dins de la raó” i no va provocar deformacions que desactivessin les màquines de vapor.
De fet, inicialment es va suposar que la potència total de les màquines Varyag se suposava que era de 18.000 CV, respectivament, la potència d'una màquina era de 9.000 CV. Però més tard, Ch. Crump va cometre un error molt difícil d’explicar, és a dir, va augmentar la potència de les màquines de vapor a 20.000 CV. Les fonts solen explicar-ho pel fet que Ch. Crump va apostar per la negativa del MTK a fer explosions forçades durant les proves del creuer. Seria lògic que Ch. Crump, simultàniament a l'augment de la potència de les màquines, també augmentés la productivitat de les calderes del projecte Varyag fins als mateixos 20.000 CV, però no va passar res d'aquest tipus. L'únic motiu d'aquest acte podria ser l'esperança que les calderes del creuer superin la capacitat establerta pel projecte, però, com es podria fer això sense recórrer a forçar-les?
Aquí ja hi havia una de les dues coses, o Ch. Crump encara esperava insistir en fer proves per forçar les calderes i temia que les màquines no "estiressin" la seva potència augmentada, o per alguna raó poc clara, creia que les calderes del Varyag i sense forçar, s’assolirà una potència de 20.000 CV. En qualsevol cas, els càlculs de Ch. Crump va resultar estar equivocat, però això va portar al fet que cada creuer tenia una potència de 10.000 CV. A més de l’increment natural de la massa, per descomptat, les dimensions de les màquines de vapor també van augmentar (la longitud arribava als 13 m), mentre que les tres màquines Askold, que suposadament presentaven 19.000 CV. potència nominal, només hauria de tenir 6.333 CV. cadascun (per desgràcia, la seva longitud és, malauradament, desconeguda per l'autor).
Però, què passa amb "Bogatyr"? Al cap i a la fi, era, com el Varyag, de dos eixos, i cadascun dels seus cotxes tenia gairebé la mateixa potència: 9.750 CV. contra 10.000 CV, el que significa que tenia unes dimensions geomètriques similars. Però cal tenir en compte que el casc del Bogatyr era una mica més ample que el del Varyag, tenia una relació longitud / amplada lleugerament inferior i, en general, semblava ser més rígid i menys propens a la desviació que el casc del Varyag. A més, és possible que els alemanys enfortissin la base respecte a la que estaven les màquines de vapor del Varyag, és a dir, si no era similar a les que rebien els vaixells més moderns, encara proporcionés una força millor que els fonaments del Varyag. No obstant això, aquesta pregunta només es pot respondre després d’un estudi detallat dels plànols d’ambdós creuers.
Per tant, la culpa dels enginyers de la companyia Crump no era que haguessin posat una base feble per a les màquines Varyag (com sembla, ho van fer la resta de constructors navals), sinó que no van veure i no es van adonar de la necessitat per garantir la "inflexibilitat" Màquines amb un cos més fort o una transició a un esquema de tres cargols. El fet que un problema similar es va resoldre amb èxit a Alemanya, i no només per l’extremadament experimentat Vulcà, que va construir el Bogatyr, sinó també pel de segona i sense experiència en la construcció de grans vaixells de guerra segons el seu propi disseny per part d’Alemanya, testimonia ni molt a favor dels constructors americans. Tot i això, per ser justos, cal assenyalar que MTK tampoc no controlava aquest moment, però s’ha d’entendre que ningú no li va fixar la tasca de controlar cada esternut dels nord-americans, i això no va ser possible.
Però, per desgràcia, aquest és només el primer i potser ni tan sols el més important inconvenient de les màquines de vapor del nou creuer rus.
El problema núm. 2, que aparentment era el principal, era el disseny defectuós de les màquines de vapor Varyag, optimitzades per a l’alta velocitat del vaixell. En altres paraules, les màquines funcionaven bé a prop de la pressió màxima de vapor, en cas contrari començaven els problemes. El fet és que quan la pressió del vapor cau per sota de les 15,4 atmosferes, els cilindres de baixa pressió van deixar de complir la seva funció: l’energia del vapor que hi entrava no era suficient per conduir el pistó al cilindre. En conseqüència, en els moviments econòmics, el "carro va començar a conduir el cavall": els cilindres de baixa pressió, en lloc d'ajudar a girar el cigonyal, van ser ells mateixos posats en moviment. És a dir, el cigonyal rebia energia dels cilindres d’alta i mitjana pressió i la gastava no només en la rotació del cargol, sinó també en assegurar el moviment dels pistons en dos cilindres de baixa pressió. Cal entendre que el disseny del mecanisme de manovella es va dissenyar pel fet que era el cilindre el que conduïa l’eix del cigonyal a través del pistó i el control lliscant, però no al revés: com a conseqüència d’aquest per un ús trivial del cigonyal, va experimentar tensions addicionals no previstes pel seu disseny, que també van provocar la fallada dels coixinets que el sostenien.
De fet, potser no hi hauria hagut cap problema particular, però només en una condició, si el disseny de les màquines preveia un mecanisme que desconnectés l’eix cigonyal dels cilindres de baixa pressió. Llavors, en tots els casos d’operació a una pressió de vapor inferior a la configurada, n’hi havia prou amb “prémer el botó”, i el LPC va deixar de carregar l’arbre cigonyal, però, aquests mecanismes no estaven previstos pel disseny del “Varyag”. màquines.
Posteriorment, l’enginyer I. I. Gippius, que va supervisar el muntatge i ajustament dels mecanismes de destrucció a Port Arthur, va realitzar un examen detallat de les màquines Varyag el 1903 i va escriure tot un treball de recerca basat en els seus resultats, va indicar-hi el següent:
“Aquí es suposa que la planta de Crump, amb pressa per lliurar el creuer, no va tenir temps d’ajustar la distribució del vapor; la màquina es va molestar ràpidament i, naturalment, al vaixell van començar a arreglar les parts que patien més que d’altres en termes d’escalfament, cops, sense eliminar la causa fonamental. En general, és sens dubte una tasca extremadament difícil, si no impossible, redreçar amb vaixell un vehicle que inicialment era defectuós de la fàbrica.
És obvi que Ch. Crump és totalment culpable d’aquest dèficit de la central elèctrica de Varyag.
El problema número 3, en si mateix, no era especialment greu, però en combinació amb els errors anteriors va donar un "efecte acumulatiu". El fet és que durant algun temps, en dissenyar màquines de vapor, els dissenyadors no van tenir en compte la inèrcia dels seus mecanismes, com a conseqüència dels quals aquests darrers estaven constantment exposats a una tensió excessiva. No obstant això, quan es va crear el Varyag, la teoria de l’equilibri de les forces d’inèrcia de les màquines havia estat estudiada i estesa per tot arreu. Per descomptat, la seva aplicació requeria càlculs addicionals del fabricant de màquines de vapor i li va crear certes dificultats, cosa que significa que el cost del treball en general va augmentar. Per tant, MTC en els seus requisits, per desgràcia, no va indicar l’aplicació obligatòria d’aquesta teoria en el disseny de màquines de vapor, i aparentment Ch. Crump va decidir estalviar-se en això (és difícil imaginar que ell mateix i cap dels seus els enginyers en tenen res, no sabien la teoria). En general, ja sigui sota la influència de l’avarícia, o bé per incompetència banal, però les disposicions d’aquesta teoria a l’hora de crear les màquines Varyag (i, per cert, el Retvizan) van ser ignorades, com a resultat de les quals les forces d’inèrcia van fer acció "molt desfavorable" (segons I. I. Gippius) sobre els cilindres de pressió mitjana i baixa, contribuint a la interrupció del funcionament normal de les màquines. En condicions normals (si la màquina de vapor disposés d'una base fiable i no hi hagués problemes de distribució de vapor), això no provocaria avaries, i així …
La culpa d'aquesta manca de màquines de vapor "Varyag", probablement, hauria de ser posada tant en Ch. Crump com en el MTK, que van permetre la redacció vaga de l'ordre.
El problema número 4 va ser l’ús d’un material molt específic en els coixinets per a màquines de vapor. Amb aquest propòsit, s’utilitzaven bronzes de fòsfor i manganès que, pel que sap l’autor, no s’utilitzaven àmpliament en la construcció naval. Com a resultat, va passar el següent: a causa dels motius anteriors, els coixinets de les màquines "Varyag" van fallar ràpidament. Es van haver de reparar o substituir pel que es trobava a Port Arthur i, per desgràcia, no hi havia aquestes delícies. Com a resultat, es va produir una situació quan la màquina de vapor treballava amb coixinets fets de materials de qualitats completament diferents: el desgast prematur d’alguns causava tensions addicionals en d’altres, i tot això també contribuïa a interrompre el funcionament normal de les màquines.
En sentit estricte, potser aquest és l'únic problema de la qual no es pot establir "autoria". El fet que els proveïdors de Ch. Crump escollissin aquest material no podia causar de cap manera una reacció negativa per part de ningú; aquí estaven completament per dret propi. Era clarament més enllà de les capacitats humanes assumir l’estat catastròfic de la central elèctrica de Varyag, preveure-ne les causes i proporcionar a Port Arthur els materials necessaris, i difícilment era possible subministrar els graus de bronze necessaris "per si de cas", atesa la gran quantitat de materials per a l'esquadra, la necessitat de la qual era coneguda amb certesa, però les necessitats del qual no es podien satisfer. Culpar els enginyers mecànics que van reparar les màquines Varyag? És poc probable que tinguessin la documentació necessària que els permetés preveure les conseqüències de les seves reparacions i, fins i tot, si en sabessin, què podrien canviar? Encara no tenien altres opcions.
Resumint la nostra anàlisi de la central elèctrica del creuer "Varyag", hem d'assenyalar que les deficiències i els errors de disseny de les màquines de vapor i les calderes es complementaven "esplèndidament". Hom té la impressió que les calderes i màquines de vapor de Nikloss van fer un pacte de sabotatge contra el creuer en què estaven instal·lades. El perill d’accidents de calderes va obligar la tripulació a establir una pressió de vapor reduïda (no més de 14 atmosferes), però això va crear condicions en què les màquines de vapor del Varyag havien de ser inutilitzables ràpidament i els mecànics del vaixell no van poder fer res al respecte.. No obstant això, considerarem amb més detall les conseqüències de les decisions de disseny de les màquines i calderes Varyag més endavant, quan analitzem els resultats del seu funcionament. A continuació, farem la valoració final de la central elèctrica del creuer.
