في المقال الأخير ، درسنا المشكلات المتعلقة بتركيب غلايات Nikloss على Varyag - تم تخصيص الجزء الأكبر من معارك الإنترنت حول محطة طاقة الطراد لهذه الوحدات. لكن من الغريب أن الغالبية العظمى من المهتمين بهذا الموضوع تتغاضى تمامًا عن المحركات البخارية للطراد ، مع إيلاء أهمية كبيرة للغلايات. في غضون ذلك ، هناك عدد كبير من المشاكل التي تم تحديدها أثناء تشغيل "فارياج" مرتبطة بها. ولكن لفهم كل هذا ، من الضروري أولاً تحديث ذاكرة تصميم المحركات البخارية للسفن في نهاية القرن الماضي.
في الواقع ، مبدأ تشغيل المحرك البخاري بسيط للغاية. توجد أسطوانة (عادة ما توجد عموديًا على آلات السفن) ، يوجد بداخلها مكبس قادر على التحرك لأعلى ولأسفل. لنفترض أن المكبس موجود في الجزء العلوي من الأسطوانة - ثم يتم تزويد البخار تحت الضغط إلى الفتحة الموجودة بينه والغطاء العلوي للأسطوانة. يتمدد البخار ، ويدفع المكبس إلى أسفل ويصل إلى نقطة القاع. بعد ذلك ، تتكرر العملية "العكس تمامًا" - يتم إغلاق الفتحة العلوية ، ويتم الآن تزويد البخار بالفتحة السفلية. في الوقت نفسه ، يفتح مخرج البخار على الجانب الآخر من الأسطوانة ، وبينما يدفع البخار المكبس من أسفل إلى أعلى ، يتم إزاحة البخار المستهلك في الجزء العلوي من الأسطوانة إلى مخرج البخار (حركة يُشار إلى بخار العادم في الرسم البياني بالسهم الأزرق المنقط).
وبالتالي ، يوفر المحرك البخاري حركة ترددية للمكبس ، ولكن من أجل تحويله إلى دوران للعمود اللولبي ، يتم استخدام جهاز خاص يسمى آلية الكرنك ، حيث يلعب العمود المرفقي دورًا مهمًا.
من الواضح ، لضمان تشغيل المحرك البخاري ، فإن المحامل ضرورية للغاية ، بفضل كل من تشغيل آلية الكرنك (نقل الحركة من المكبس إلى العمود المرفقي) وتثبيت العمود المرفقي الدوار.
يجب أن يقال أيضًا أنه بحلول الوقت الذي تم فيه تصميم وبناء Varyag ، تحول العالم كله في بناء السفن الحربية منذ فترة طويلة إلى محركات بخارية ثلاثية التوسع. نشأت فكرة مثل هذه الآلة لأن البخار المنفق في الأسطوانة (كما هو موضح في الرسم البياني العلوي) لم يفقد طاقته تمامًا على الإطلاق ويمكن إعادة استخدامه. لذلك ، فعلوا ذلك - دخل البخار الطازج لأول مرة إلى أسطوانة الضغط العالي (HPC) ، ولكن بعد الانتهاء من عملها ، لم يتم "إلقاءه" مرة أخرى في الغلايات ، ولكنه دخل الأسطوانة التالية (الضغط المتوسط ، أو HPC) ومرة أخرى دفع المكبس فيه. بالطبع ، انخفض ضغط البخار الداخل إلى الأسطوانة الثانية ، ولهذا السبب كان يجب تصنيع الأسطوانة نفسها بقطر أكبر من HPC. لكن هذا لم يكن كل شيء - دخل البخار الذي نجح في الأسطوانة الثانية (LPC) في الأسطوانة الثالثة ، التي تسمى أسطوانة الضغط المنخفض (LPC) ، واستمرت في عملها بالفعل فيها.
وغني عن القول أن أسطوانة الضغط المنخفض يجب أن يكون لها أقصى قطر مقارنة ببقية الأسطوانات. قام المصممون بذلك بشكل أسهل: تبين أن LPC كبير جدًا ، لذا بدلاً من LPC واحد صنعوا اثنين وأصبحت الماكينات ذات أربع أسطوانات.في الوقت نفسه ، تم توفير البخار مع ذلك في نفس الوقت لكل من أسطوانات الضغط المنخفض ، أي على الرغم من وجود أربع أسطوانات "تمدد" ، بقيت ثلاثة.
هذا الوصف المختصر كافٍ تمامًا لفهم الخطأ في المحركات البخارية لطراد Varyag. و "الخطأ" معهم ، كان هناك ، للأسف ، الكثير لدرجة أن مؤلف هذا المقال يجد صعوبة في معرفة من أين يبدأ بالضبط. فيما يلي نصف الأخطاء الرئيسية التي ارتكبت في تصميم المحركات البخارية للطراد ، وسنحاول معرفة من يتحمل المسؤولية عنها.
لذا كانت المشكلة رقم 1 هي أن تصميم المحرك البخاري من الواضح أنه لا يتحمل ضغوط الانحناء. بمعنى آخر ، لا يمكن توقع الأداء الجيد إلا عندما يكون المحرك البخاري مستويًا تمامًا. إذا بدأت هذه القاعدة في الانحناء فجأة ، فإن هذا يخلق حملًا إضافيًا على العمود المرفقي ، والذي يمتد على طول طول المحرك البخاري تقريبًا - يبدأ في الانحناء ، وتتدهور المحامل التي تحمله بسرعة ، ويظهر اللعب وينزاح العمود المرفقي ، وهذا هو السبب في أن محامل الكرنك تعاني بالفعل - آلية قضيب التوصيل وحتى المكابس الأسطوانية. لمنع حدوث ذلك ، يجب تثبيت المحرك البخاري على أساس متين ، لكن هذا لم يتم في Varyag. لم يكن لمحركاته البخارية سوى أساس خفيف للغاية وكانت في الواقع مرتبطة مباشرة بهيكل السفينة. والجسم ، كما تعلم ، "يتنفس" على موجة البحر ، أي أنها تنحني أثناء التدحرج - وأدت هذه الانحناءات المستمرة إلى انحناء أعمدة الكرنك و "فك" محامل المحركات البخارية.
من المسؤول عن عيب تصميم Varyag هذا؟ بدون شك ، يجب أن يتم إسناد مسؤولية هذا النقص في السفينة إلى مهندسي شركة C. Crump ، ولكن … هناك بعض الفروق الدقيقة هنا.
الحقيقة هي أن مثل هذا التصميم للمحركات البخارية (عندما تم تركيب تلك التي ليس لها أساس صلب على بدن السفينة) كان مقبولًا بشكل عام - لم يكن لدى أسكولد ولا بوغاتير أساسات صلبة ، لكن المحركات البخارية عملت عليها بشكل لا تشوبه شائبة. لماذا ا؟
من الواضح أن تشوه العمود المرفقي سيكون أكثر أهمية ، كلما زاد طوله ، أي كلما زاد طول المحرك البخاري نفسه. كان لدى Varyag محركان بخاريان ، بينما كان لدى Askold ثلاثة محركات. حسب التصميم ، كان الأخير أيضًا محركات بخارية ثلاثية التوسعة بأربع أسطوانات ، ولكن نظرًا لقوتها المنخفضة بشكل كبير ، كان لها طول أقصر بشكل ملحوظ. نتيجة لهذا التأثير ، تبين أن انحراف الجسم على آلات Askold أضعف بكثير - نعم ، لقد كانت كذلك ، ولكن ، دعنا نقول ، "في حدود المعقول" ولم تؤدي إلى تشوهات من شأنها تعطيل المحركات البخارية.
في الواقع ، كان من المفترض في الأصل أن القوة الإجمالية لآلات Varyag كان من المفترض أن تكون 18000 حصان ، على التوالي ، كانت قوة آلة واحدة 9000 حصان. لكن لاحقًا ، جعل Ch. Crump من الصعب جدًا تفسير الخطأ ، أي أنه زاد من قوة المحركات البخارية إلى 20000 حصان. عادة ما تفسر المصادر هذا من خلال حقيقة أن Ch. Crump ذهب لذلك بسبب رفض MTK لاستخدام التفجير القسري أثناء اختبارات الطراد. سيكون من المنطقي أن يقوم Ch. Crump ، بالتزامن مع زيادة قوة الآلات ، بزيادة إنتاجية الغلايات في مشروع Varyag إلى نفس 20.000 حصان ، لكن لم يحدث شيء من هذا القبيل. قد يكون السبب الوحيد لمثل هذا العمل هو الأمل في أن تتعدى غلايات الطراد السعة التي حددها المشروع ، ولكن كيف يتم ذلك دون اللجوء إلى إجبارهم؟
هنا بالفعل أحد أمرين - أو كان Ch. Crump لا يزال يأمل في الإصرار على الاختبار عند إجبار الغلايات ويخشى أن الآلات لن "تمدد" قوتها المتزايدة ، أو لسبب غير واضح ، كان يعتقد أن غلايات Varyag و دون إجبار ، سيتم الوصول إلى قوة تبلغ 20000 حصان. على أي حال ، فإن حسابات الفصل.تبين أن Crump كان مخطئًا ، لكن هذا أدى إلى حقيقة أن كل آلة طراد تتمتع بقوة 10000 حصان. بالإضافة إلى الزيادة الطبيعية في الكتلة ، بالطبع ، ازدادت أبعاد المحركات البخارية أيضًا (بلغ الطول 13 مترًا) ، في حين أن آلات Askold الثلاثة التي كان من المفترض أن تظهر 19000 حصان. القدرة المقدرة ، يجب أن يكون لها 6333 حصان فقط. كل (للأسف ، طولها ، للأسف ، غير معروف للمؤلف).
لكن ماذا عن "بوغاتير"؟ بعد كل شيء ، كان ، مثل Varyag ، ذو عمودين ، وكل سيارة من سياراتها تتمتع بنفس القوة تقريبًا - 9750 حصان. مقابل 10000 حصان ، مما يعني أن لها أبعادًا هندسية متشابهة. ولكن تجدر الإشارة إلى أن بدن بوغاتير كان أوسع إلى حد ما من هيكل Varyag ، وكان له نسبة طول / عرض أقل قليلاً ، وبشكل عام ، بدا أنه أكثر صلابة وأقل عرضة للانحراف من بدن Varyag. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن أن يكون الألمان قد عززوا الأساس بالنسبة لتلك التي قامت عليها المحركات البخارية في Varyag ، أي إذا لم تكن مماثلة لتلك التي استقبلتها السفن الحديثة ، فإنها لا تزال توفر قوة أفضل من أسس فارياج. ومع ذلك ، لا يمكن الإجابة على هذا السؤال إلا بعد دراسة مفصلة لمخططات كلا الطرادين.
وبالتالي ، لم يكن خطأ مهندسي شركة Crump أنهم وضعوا أساسًا ضعيفًا لآلات Varyag (كما فعل ، على ما يبدو ، بقية بناة السفن) ، لكنهم لم يروا ولم يدركوا الحاجة لضمان "عدم المرونة" الآلات ذات الجسم الأقوى أو الانتقال إلى نظام ثلاثي اللولب. يشهد على حقيقة أن مشكلة مماثلة تم حلها بنجاح في ألمانيا ، وليس فقط من قبل فولكان ذو الخبرة العالية ، الذي بنى البوغاتير ، ولكن أيضًا من الدرجة الثانية وليس لديه خبرة في بناء سفن حربية كبيرة وفقًا لتصميم ألمانيا الخاص بها ، ليس في صالح الصانعين الأمريكيين. ومع ذلك ، في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أن MTK لم يتحكم في هذه اللحظة أيضًا ، لكن يجب أن يكون مفهوماً أنه لم يكلفه أحد بمهمة مراقبة كل عطسة للأمريكيين ، وهذا لم يكن ممكناً.
لكن للأسف ، هذا هو أول عيب فقط وربما ليس أهم عيب في المحركات البخارية لأحدث طراد روسي.
كانت المشكلة رقم 2 ، والتي كانت على ما يبدو المشكلة الرئيسية ، هي التصميم المعيب لمحركات Varyag البخارية ، والتي تم تحسينها من أجل السرعة العالية للسفينة. بمعنى آخر ، عملت الآلات جيدًا بالقرب من الحد الأقصى لضغط البخار ، وإلا بدأت المشاكل. الحقيقة هي أنه عندما ينخفض ضغط البخار إلى أقل من 15.4 جوًا ، توقفت أسطوانات الضغط المنخفض عن أداء وظيفتها - لم تكن طاقة البخار الداخلة إليها كافية لدفع المكبس في الأسطوانة. وفقًا لذلك ، في التحركات الاقتصادية ، "بدأت العربة في قيادة الحصان" - الأسطوانات ذات الضغط المنخفض ، بدلاً من المساعدة في تدوير العمود المرفقي ، تم تحريكها بنفسها بواسطتها. أي أن العمود المرفقي تلقى الطاقة من أسطوانات الضغط العالي والمتوسط ، ولم ينفقها فقط على دوران المسمار ، ولكن أيضًا في ضمان حركة المكابس في أسطوانتين منخفضتي الضغط. يجب أن يكون مفهوما أن تصميم آلية الكرنك قد تم تصميمه لحقيقة أن الأسطوانة هي التي ستدفع العمود المرفقي عبر المكبس والمنزلق ، ولكن ليس العكس: نتيجة لمثل هذا غير متوقع وغير متوقع. الاستخدام البسيط للعمود المرفقي ، فقد واجه ضغوطًا إضافية لم ينص عليها تصميمه ، مما أدى أيضًا إلى فشل المحامل التي تحمله.
في الواقع ، ربما لم تكن هناك مشكلة معينة في هذا ، ولكن بشرط واحد فقط - إذا كان تصميم الآلات يوفر آلية تفصل العمود المرفقي عن أسطوانات الضغط المنخفض.بعد ذلك ، في جميع حالات التشغيل عند ضغط بخار أقل من المجموعة ، كان يكفي "الضغط على الزر" - وتوقف LPC عن تحميل العمود المرفقي ، ومع ذلك ، لم يتم توفير هذه الآليات من خلال تصميم "Varyag" "الآلات.
بعد ذلك ، قام المهندس I. I. قام Gippius ، الذي أشرف على تجميع وتعديل آليات المدمرات في Port Arthur ، بإجراء فحص مفصل لآلات Varyag في عام 1903 وكتب ورقة بحثية كاملة بناءً على نتائجه ، وأشار إلى ما يلي فيه:
"التخمين هنا هو أن مصنع Crump ، في عجلة من أمره لتسليم الطراد ، لم يكن لديه الوقت لضبط توزيع البخار ؛ سرعان ما انزعجت الآلة ، وعلى متن السفينة ، بطبيعة الحال ، بدأوا في إصلاح الأجزاء التي عانت أكثر من غيرها من حيث التسخين ، والطرق ، دون القضاء على السبب الجذري. بشكل عام ، من الصعب للغاية ، إن لم يكن من المستحيل ، التسوية بالسفن وسيلة كانت معيبة في البداية من المصنع ".
من الواضح أن Ch. Crump هو المسؤول بالكامل عن هذا النقص في محطة توليد الطاقة Varyag.
المشكلة رقم 3 ، في حد ذاتها ، لم تكن خطيرة بشكل خاص ، ولكن بالاقتران مع الأخطاء المذكورة أعلاه أعطت "أثرًا تراكميًا". والحقيقة هي أنه لبعض الوقت ، عند تصميم المحركات البخارية ، لم يأخذ المصممون في الاعتبار القصور الذاتي لآلياتهم ، ونتيجة لذلك تعرض الأخير باستمرار لضغط مفرط. ومع ذلك ، بحلول الوقت الذي تم فيه إنشاء Varyag ، تمت دراسة نظرية موازنة قوى القصور الذاتي للآلات وانتشرت في كل مكان. بالطبع ، تطلب تطبيقه حسابات إضافية من الشركة المصنعة للمحرك البخاري وخلق بعض الصعوبات بالنسبة له ، مما يعني زيادة تكلفة العمل ككل. لذلك لم تشر شركة MTC في متطلباتها ، للأسف ، إلى التطبيق الإجباري لهذه النظرية في تصميم المحركات البخارية ، ويبدو أن Ch. Crump قرر التوفير في هذا الأمر (من الصعب تخيل أنه هو نفسه ، ولا أحد من نظرائه. المهندسين لديهم أي شيء عن هذا لم يعرفوا النظرية). بشكل عام ، إما تحت تأثير الجشع ، أو بسبب عدم الكفاءة المبتذلة ، ولكن تم تجاهل أحكام هذه النظرية عند إنشاء آلات Varyag (وبالمناسبة ، Retvizan) ، مما أدى إلى ظهور قوى القصور الذاتي تأثير "غير موات للغاية" (وفقًا لـ I. I. Gippius) على أسطوانات الضغط المتوسط والمنخفض ، مما يساهم في تعطيل التشغيل العادي للآلات. في ظل الظروف العادية (إذا تم تزويد المحرك البخاري بأساس موثوق ولم تكن هناك مشاكل في توزيع البخار) فلن يؤدي ذلك إلى حدوث أعطال ، وبالتالي …
يجب ، على الأرجح ، إلقاء اللوم على هذا النقص في المحركات البخارية "Varyag" على كل من Ch. Crump و MTK ، اللذين سمحا بالصياغة الغامضة للأمر.
كانت المشكلة رقم 4 هي استخدام مادة محددة جدًا في محامل المحركات البخارية. لهذا الغرض ، تم استخدام البرونز الفوسفوري والمنغنيز ، والتي ، على حد علم المؤلف ، لم تستخدم على نطاق واسع في بناء السفن. نتيجة لذلك ، حدث ما يلي: نظرًا للأسباب المذكورة أعلاه ، فشلت محامل آلات "Varyag" بسرعة. كان لا بد من إصلاحها أو استبدالها بما كان في متناول اليد في بورت آرثر ، وهناك ، للأسف ، لم تكن هناك مثل هذه المسرات. نتيجة لذلك ، نشأ موقف عندما عمل المحرك البخاري مع محامل مصنوعة من مواد ذات جودة مختلفة تمامًا - تسبب التآكل المبكر لبعضها في ضغوط إضافية في البعض الآخر ، وساهم كل هذا أيضًا في تعطيل التشغيل العادي للآلات.
بالمعنى الدقيق للكلمة ، ربما تكون هذه هي المشكلة الوحيدة التي لا يمكن إثبات "تأليفها". حقيقة أن موردي Ch. Crump اختاروا مثل هذه المواد لا يمكن بأي حال من الأحوال أن تتسبب في رد فعل سلبي من أي شخص - فهنا كانوا في حد ذاتها تمامًا. من الواضح أنه كان يفوق القدرات البشرية افتراض الحالة الكارثية لمحطة توليد الطاقة Varyag ، والتنبؤ بأسبابها وتزويد Port Arthur بالمواد اللازمة ، وكان من الصعب توفير درجات البرونز اللازمة "فقط في حالة وجود" ، وبالنظر إلى الكم الهائل من المواد اللازمة للسرب ، والتي كانت الحاجة إليها معروفة على وجه اليقين ، ولكن لم يتم تلبية احتياجاتها.إلقاء اللوم على المهندسين الميكانيكيين الذين أصلحوا آلات Varyag؟ من غير المحتمل أن يكون لديهم الوثائق اللازمة التي من شأنها أن تسمح لهم بالتنبؤ بعواقب إصلاحاتهم ، وحتى لو علموا بها ، فما الذي يمكنهم تغييره؟ لا يزال لديهم أي خيارات أخرى.
تلخيصًا لتحليلنا لمحطة توليد الطاقة للطراد "Varyag" ، علينا أن نوضح أن أوجه القصور وأخطاء التصميم في المحركات البخارية والمراجل "رائعة" تكمل بعضها البعض. لدى المرء انطباع بأن الغلايات والمحركات البخارية الخاصة بشركة Nikloss قد أبرمت اتفاقية تخريب ضد الطراد الذي تم تركيبها عليها. أجبر خطر حوادث الغلايات الطاقم على إنشاء ضغط بخار مخفض (لا يزيد عن 14 ضغطًا جويًا) ، ولكن هذا خلق ظروفًا أصبحت في ظلها المحركات البخارية في Varyag غير صالحة للاستعمال بسرعة ، ولم يستطع ميكانيكي السفينة فعل أي شيء حيال ذلك.. ومع ذلك ، سننظر بمزيد من التفصيل في عواقب قرارات التصميم الخاصة بآلات وغلايات Varyag لاحقًا ، عندما نحلل نتائج تشغيلها. ثم سنقدم التقييم النهائي لمحطة طاقة الطراد.
