Двигател - №5 (47) 2006г

ДОПЪЛНИТЕЛНО ПОДОБРЯВАНЕ НА КОРАБНИ ПАРНИ ДВИГАТЕЛИ. ПАРНИ ТУРБИНИ С ОТРАБОТИ

Виктор Сергеевич Шитарев, морски капитан

Шведският инженер Г. Лавал получава патент за изобретението на морска парна турбина през 1883 г. Той обаче не успява да приложи изобретението си на практика. В това отношение англичанинът Чарлз Парсънс имаше по-голям късмет. През 1897 г. той построи експериментален кораб "Турбиния" с водоизместимост 44,5 тона, на който имаше паротурбинна електроцентрала (ПП) с мощност 2000 к.с. По време на морски изпитания корабът достигна скорост от 19,7 възела. Резултатите от морските изпитания не допаднаха на дизайнера, така че Turbinia претърпя значителна модернизация. Мощността на парната турбина е увеличена до 2400 к.с. Това доведе до положителен резултат: в следващите тестове корабът показа скорост от 34,5 възела. През същата 1897 г. Turbinia е представена на Световното изложение в Париж, а след това на парада на Кралския флот, организиран по повод 60-годишнината на кралица Виктория, тя преминава пред формацията на военни кораби. Казват, че по същото време "Турбиния" е допуснала някакви нарушения. Командирът на ескадрата заповядва корабът да бъде спрян. Британските разрушители се втурнаха към Турбиния, но Ч. Парсънс тръгна с пълна скорост и корабът лесно избяга от преследването. Изглежда, че пътят на парната турбина към морските кораби е отворен, но всъщност се оказа доста криволичещ. Парните бутални машини изглеждаха болезнено надеждни - съединения и тройници. Пред тези "чудовища" турбината изглеждаше повече от скромно: размерите й не бяха впечатляващи. Освен това бяха разкрити и недостатъци, например твърде висока скорост на вала. Както знаете, витлото има най-голяма ефективност, ако се върти с ъглова скорост от около 100 оборота наминута, а при по-висока скорост на въртене витлото започва да работи в режим на кавитация, което значително намалява неговата ефективност и кърмата на кораба започва да вибрира. С течение на времето този недостатък беше сведен до минимум, бяха изобретени суперкавитиращи витла.

Но какво да кажем за другия недостатък? Известно е, че парната бутална машина работи перфектно както на преден, така и на заден ход, т.е. На турбината реверсът е невъзможен, тя може да се върти само в една посока и нищо не може да се направи. Този проблем беше решен чрез инсталиране на отделна обратна парна турбина на турбодвигателите. Мощността му трябваше да бъде 30% от мощността на предните турбини. Това продължава и до днес. Но основните предимства на турбината надвишават нейните недостатъци - това са малки размери, висока мощност и надеждност. По тегло и размери парните машини не могат да се сравняват с турбините. Но турбината също трябваше да измине своя път към съвършенството.

Както е известно, за да се използва по-добре енергията на парата, два LPC бяха използвани в парни бутални двигатели с тройно разширение, същото беше направено и при някои съединения, като се предвиждаше един HPC и два LPC в дизайна. Всичко би било наред, но при ниски скорости един LPC стана излишен. Затова възникна идея: да се замени един цилиндър с ниско налягане с парна турбина и изобщо да не се включва при ниски обороти. Беше добър изход. Да вземем за пример електроцентралата на прословутия Титаник. Тя беше достатъчно интересна. Корабът имаше три витла. Бордовите витла завъртяха две сдвоени съединения с мощност от 19 195 к.с. всяка, скоростта на въртене на всяка от тях при пълна скорост беше 79 об / мин. Средното витло се задвижва от парна турбина с изгорели газове с мощност 19 920 к.с., което доведе общата мощност на корабната електроцентрала до 58 310 к.с. Дизайнскоростта на Титаник трябваше да достигне 25 възела (46,3 км / ч).

Корабът е построен през 1912 г. в корабостроителницата Harland and Wolf в Белфаст за корабособственика White Star Line. Титаник е с дължина 269 м, ширина 28,2 м, височина на корпуса 18,1 м и газене 10,5 м с водоизместимост 53 140 т. Корабът може да вземе на борда си 2584 пътници. Трябва да се предположи, че корабособственикът на Титаник все пак е възнамерявал да се присъедини към битката за притежанието на наградата Синя лента на Атлантическия океан, която беше присъдена на най-бързия лайнер по линията Ню Йорк-Европа. Въпреки че турбокорабите Мавритания и Лузитания вече работеха по тази линия, способни да достигнат максимална скорост от 26 възела. Титаник обаче така и не успя да разкрие напълно своите скоростни възможности, за което може само да съжалява, тъй като засега всеки корабособственик пази скоростните възможности на своя кораб в тайна. Днес всички тайни на Титаник се пазят от Северния Атлантик и обстоятелствата на неговата трагична смърт все още преследват умовете. Достатъчно е да се каже, че вече са заснети четири игрални филма за смъртта на този лайнер.

За първи път се запознах с парната турбина в началото на 50-те години, когато бях на стаж на учебния кораб "Краб". Това беше заловен немски базов миночистач, първоначално превърнат в риболовен траулер, но корпусът му се оказа доста слаб за риболов, така че класните стаи и каютите за кадети бяха оборудвани в трюмовете и прехвърлени на Мурманската военноморска школа (MMU). Като тренировъчен кораб "Краб" служи в продължение на много години. Корабът имаше водоизместимост от 1000 тона, парен бутален двигател с тройно разширение развиваше мощност от 900 к.с., още 200 ... 250 к.с. добавена изпускателна парна турбина. "Краб" при пълна скорост лесно се ускори до скорост от 12 ... 13 възела, беше стабилен на курса,играе добре на вълната. На него непрекъснато се упражняваха 60 кадети не само от ММУ, но и от други "моряци".

По-късно имах възможност да командвам кораба за въглища Vorkuta, построен през 1953 г. Този кораб принадлежеше към типа Donbass, серия, построена по поръчка на Съветския съюз в полската корабостроителница Stocznia Gdanska - Gdk. Тяхната електроцентрала се състоеше от сдвоено съединение от тип картер с парна турбина с изгорели газове с общ капацитет 2100 к.с. (машина - 1550 к.с.; турбина - 550 к.с.). Пълната товароподемност на въглевоза (дедуейт) е 5070 тона, дължина 108,25 м, ширина 14,6 м и газене при пълно натоварване 6,68 м. Работната скорост не надвишава 11,5 възела (21,3 км/ч).

След това ме изпратиха да работя на друг параход от същия тип „Марите Мелникаите“, построен през 1957 г. По отношение на размерите си корабите практически не се различаваха един от друг. Така например дедуейтът на „Марите Мелникаите” е бил 5019 тона, а общата мощност на електроцентралата е повече – 2300 к.с., от които 600 к.с. осигурен от парната турбина с изгорели газове. Шофьорските характеристики на този кораб бяха по-добри: при хубаво време "Марите Мелникаите" ускоряваше до 13 възела. В този случай скоростта на витлото е увеличена до 120 об / мин. Прегрята пара с температура 325 ° C под налягане 16,5 atm се подава към машината от два секционни котли.

Максималната мощност на парната турбина е 620 HP. при 4660 rpm най-високото налягане на парата пред турбината е 0,58 atm, с налягане на кондензатора 0,05 atm. Седемстепенната турбина работи заедно с двустепенна зъбна предавка и течен съединител, хидравлични устройства за управление и защита, както и маслен охладител, маслен филтър и маслена помпа за зъбни колела, сглобени в едномерна единица.

Серия от подобни сухотоварни кораби от типа Коломна е построена за Съветския съюз в ГДР от 1952 до 1956 г. в корабостроителницата Schiffswerft Neptun - Рос. Корабите са имали дедуейт 4355 тона и парна бутална машина с изпускателна парна турбина с номинална мощност 2450 к.с.. В аварийни случаи електроцентралата може да развие максимална мощност от 2750 к.с. Парата се прегрява до 310°C при налягане 14 atm. Корабите са имали проектна скорост от 12,5 възела (23,15 км/ч).

Номиналната мощност на парната турбина е 740 HP, максималната мощност е 870 HP; номиналната скорост на ротора на турбината е 5400 об / мин, максималната е 5650, ограничението е 6600 об / мин. Налягането на парата пред турбината е нормално 0,45 atm, максимално - 0,55 atm; налягане в кондензатора 0,05 atm; предавателното отношение в скоростната кутия беше 60. Разположението на турбо-редуктора (TZA) беше същото като на въглищните превозвачи тип Донбас. Трябва да се отбележи, че описаните електроцентрали се отличават с ниска цена, лекота на изграждане и поддръжка. Те свършиха добра работа на корабите на търговския флот. Като правило, тяхната ефективност надхвърли 20%, което изобщо не беше лошо за парните машини.

Неведнъж сме попадали в силни бури, когато, застанал срещу вятъра, започваш да се чувстваш като балон: все още можеш да вдишваш, но не можеш да издишаш. Не говоря за вълната - "над селския съвет". Но в каквито и проблеми да се намираме, нито веднъж не сме се съмнявали в надеждността на нашата електроцентрала. Необходимият "брой обороти на витло" винаги е бил ясно осигурен от екипа на двигателя. Затова имам изключително добри спомени от буталните парни машини. Жалко, че вече ги няма.