Согласно идеологии адмирала Джона Фишера, заложившего основные требования к британским линейным кораблям, помимо мощного артиллерийского вооружения линкоры должны были обладать высокой по тем временам скоростью.
Еще при проектировании «Дредноута» стало совершенно очевидно, что доведенные до совершенства четырехцилиндровые паровые машины тройного расширения исчерпали свой запас в техническом развитии, но тем не менее Фишеру стоило немалых трудов преодолеть консерватизм мнений, заручившись поддержкой изобретателя турбин Чарльза Парсонса и ключевых фигур в Адмиралтействе: директора опытного центра Эдмунда Фруда и главного инженер-механика флота контр-адмирала Дэрнстона, чтобы в 1905 году принять ключевое решение о переводе линейных кораблей на турбины.
Получив существенную экономию в весе турбинной ЭУ по сравнению с паровой машиной (на «Дредноуте» разница в массе и габаритах позволила высвободить до 1000 т для усиления броневой защиты, не считая сокращения персонала для обслуживания), все же пришлось решать задачи по экономии топлива. Все дело в том, что основные преимущества турбины проявлялись на максимальном ходу, который не требовался при повседневной эксплуатации корабля, а на крейсерских и малых ходах расход топлива оказался повышенным. Проблему пытались решить установкой турбин крейсерского хода пониженной мощности, соединяемых с гребными валами через одноступенчатый редуктор, но в итоге проблем только прибавилось, так как крейсерские турбины могли работать только в одном режиме – без регулировки частоты оборотов.
Хотя опыт эксплуатации турбинных ЭУ на «Дредноуте» при активном участии Чарльза Парсонса позволил использовать основные турбины более гибко и добиться приемлемой экономии топлива, полностью отказаться от турбин крейсерского хода при постройке линкоров следующего поколения не удалось. Впоследствии КПД ЭУ в целом удалось поднять за счет их конструктивного совершенствования, при помощи регулируемых многоходовых турбин и применения редуцирования, когда вал турбины соединялся с гребным валом не жестко напрямую, а через одноступенчатый редуктор с передаточным отношением 10:1. В этом случае частота вращения гребного винта оставалась в пределах 300 об/мин, а частоту вращения вала турбины поднимали до 3 000 об/мин, что, в свою очередь, позволяло использовать котельное оборудование с повышенным рабочим давлением пара.
К началу XX века большинство морских держав определились в выборе типов котлов для своих флотов. Флот Его Величества предпочитал в качестве основных котлы типов Бабкока-Вилькокса (Babcock-Wilcox) и Ярроу (Yarrow).
Стивен Вилькокс получил патент на новый тип котла в далеком 1856 году, а в 1867 году, совместно с Джорджем Бабкоком, основал свое производство по его выпуску. Котел по современной классификации относится к классу многокамерных секционных. Главной отличительной особенностью данного котла были прямые, расположенные под углом в 15 или более градусов нагревательные трубы, концы которых крепились в вертикальных коллекторах специальной формы раскаткой, которые же, в свою очередь, соединялись с главным парообразующим коллектором и, по сути, исполняли роль кипятильных и опускных трубок. Для увеличения теплоотдачи от продуктов сгорания между нагревательными трубками устанавливались специальные перегородки, которые заставляли поток газов поворачивать, увеличивая свой путь внутри котла.
Конструкция котла получилась предельно простой и технологичной, такое расположение нагревательных трубок не вызывало проблем с их чисткой или заменой в случае выхода из строя, неудивительно, что очень скоро котлы Бабкока-Вилькокса завоевали всемирное признание, и их выпуск освоили во всех странах, претендующих на роль ведущих морских держав.
По характеристикам: интенсивность сжигания не превышала 150 кг/м2 площади колосников при работе на угле и 175 кг/м2 при смешанном отоплении. Хотя возможности форсировки котла были ограничены небольшим объемом топки относительно котлов типа Ярроу, но близкая к ним паропроизводительность, легкая адаптация к нефтяному горючему, возможность к модернизации, а самое главное – возможность ремонта в походных условиях без полной разборки котла надолго внесли сомнения в выборе в Адмиралтействе Его Величества – какой же котел выбрать в качестве основного для своего флота.
Альфред Ярроу впервые использовал схему трехколлекторного водотрубного котла, в котором два нижних водяных коллектора и один верхний пароводяной располагались в вершинах равнобедренного треугольника. Коллектора соединялись прямыми опускными и кипятильными трубками в несколько рядов и крепились в коллекторах на вальцованном соединении. Для удобства вальцовки в процессе производства коллектора изготавливались разъемными, а верхняя часть их была плоской, либо выполнялась с большим радиусом скругления. Сами коллектора собирались при помощи клепаных соединений, с торцов которых были оборудованы лазы для обслуживания.
Конструкция котла получилась очень удачная, затруднения вызывали только ремонт и замена трубок, но этим недостатком страдали практически все морские тонкотрубные котлы, к тому же вполне допустимо было часть труб не менять, а глушить, что и делалось в процессе эксплуатации, и с этим недостатком просто смирились. Зато в несомненных плюсах помимо простоты и дешевизны производства была высокая допустимая форсировка топки (допускалось временное увеличение сжигаемого топлива до 40 %) и большой объем топки, который позволил легко адаптировать котел сначала к смешанному, а потом и к нефтяному топливу. Котлы данного типа хорошо переносили быструю смену температуры, быстро выходили на режим и по своей паропроизводительности не уступали котлам прочих схем при относительно невысоком (12,3 Бар, максимальное – 18,96 Бар) рабочем давлении, но еще большим оказался их потенциал в развитии и модернизации.
Так что Адмиралтейству предстояло сделать сложный выбор в пользу одного или другого производителя. Не стоит забывать, что в требованиях, изложенных Адмиралтейством к линкорам, была установлена максимальная скорость в 25 узлов, и по расчетам для этого требовалась мощность механизмов не менее 75000 л.с. Стало совершенно очевидно, что эту задачу возможно решить только переводом котлов будущих линкоров на нефть, которая становилась основным топливом – смешанное угольно-нефтяное питание котлов было признано бесперспективным. Сыграл свою роль и тот факт, что благодаря стараниям Уинстона Черчилля, на тот момент морского министра, к 1914 году для английского правительства был получен контрольный пакет акций англо-персидской нефтяной компании, и страхи оказаться в зависимости от внешних поставок жидкого топлива были окончательно развеяны.
Но Адмиралтейство так и не смогло выбрать единственного производителя котлов (как, впрочем, и турбин), и энергетические установки линкоров типа «Куин Элизабет» были различными – на них использовались комбинации типов котлов (Бабкока-Вилькокса или Ярроу) в сочетании с типами турбин (Парсонса или Браун-Кертиса). Энергетическую установку для «Уорспайта» изготовили на заводе «Hawthorn Leslie», для «Куин Элизабет» и «Малайи» – на заводе «Wallsend Shipway», для остальных двух – на заводе фирм-изготовителей (по данным А. Равена и Д. Робертса). Неизменными оставались лишь компоновка и состав ГЭУ: 24 котла в 4-х отсеках, выведенных в две дымовых трубы (по 12 котлов на трубу) и по 4 турбины: две высокого давления и две малого давления, размещенных в 3-х отсеках. Турбины высокого давления располагались по бортам и приводили внешние валы, а турбины низкого давления с приводом на внутренние валы монтировались в среднем отсеке, там же располагались и конденсоры отработавшего пара.
На «Уорспайте» установили котлы «Ярроу» и турбины «Парсонса», которые на испытаниях 11 апреля 1915 года в форсированном режиме выдали 75 510 л.с. и разогнали корабль до скорости 24,65 узла.
Запас топлива по проекту для обеспечения дальности в 5 000 миль предполагался в объеме 3 500 тонн, но из-за перегрузки, реально не превышал 2 800 тонн, поэтому можно предположить, что фактически дальность хода не превышала 4 000 миль. Также на борт загружалось до 100 тонн угля, который использовался для вспомогательных котлов, обеспечивавших горячей водой и паром бани, камбуз и прачечные.
В ходе службы линкоры типа «Куин Элизабет» проходили многочисленные модернизации, но что касается энергетической установки – то новое «сердце» получил первым именно «Уорспайт» в ходе модернизации, проводимой на верфях в Портсмуте с 1934 по 1937 год. Этому предшествовали исследования в специально созданном научно-исследовательском центре жидких топлив при Адмиралтействе в городе Хаслар, результатом работы которого стал новый котел так называемого Адмиралтейского типа, который являлся по сути глубокой переработкой котла «Ярроу», оптимизированной для нефтяного топлива. Большой объем топочного пространства и теплотворность жидкого топлива позволяли в значительной степени интенсифицировать процессы сгорания, но, в свою очередь, поставили серьезные задачи по теплосъему. Нижние водяные коллекторы неправильной формы в местах изменения их радиуса являлись концентраторами напряжений, и при длительной работе на них появлялись трещины. Также значительно сократился срок службы опускных и кипятильных труб – поскольку котел работал на естественной циркуляции, разницы в температурах было недостаточно, чтобы теплоноситель успевал в достаточной мере охлаждать материал.
Первую проблему решили достаточно просто, сделав коллектора круглыми по всему поперечному сечению, а вот над улучшением циркуляции пришлось серьезно поработать. В конце концов, чтобы увеличить разницу температур, трубы решили изготовлять отогнутыми на концах, тем самым увеличивая дистанцию между ними. Новую конструкцию испытали на эсминцах в 1927 году, а к модернизации линкоров подготовили увеличенную версию с повышенным рабочим давлением до 20,4 Бар и увеличенной паропроизводительностью. Также между опускными и кипятильными трубами установили пароперегреватель, что еще в большей мере улучшило циркуляцию в котле.
В итоге 24 старых котла на «Уорспайте» были заменены на 6 новых, Адмиралтейского типа, турбины также были улучшены. Турбины с прямой передачей вращения на валы были заменены турбинами Парсонса с зубчатой передачей, включающей редуктор простого типа. Каждая из турбин развивала мощность на валу 20 000 л.с. при 300 оборотах в минуту (суммарная – 80 000 л.с.) Каждый новый котел расположили в отдельном отсеке, разделив их продольными переборками, носовое котельное отделение высвободилось и могло использоваться по другому назначению.
Три отсека, в которых располагались машины и турбины, разделили продольными и поперечными переборками, так что в итоге получилось 4 отдельных машинных отделения и 4 отдельных турбинных отделения. Подобной модернизации были подвергнуты и линкоры «Куин Элизабет» и «Вэлиант» (бывший в свое время самым тихоходным из линкоров этого типа), но только на них по настоянию главного инженера Адмиралтейства количество котлов увеличили до восьми, а продольные переборки убрали из соображений борьбы за живучесть. Машинное отделение также было разделено по-иному и в части расположения турбин, и в части разделения его на отсеки. Прежние переборки удалили, переместив турбины, разделили отделение новыми продольными и установили две поперечные.
В первых двух отсеках располагались турбины, а в последних – вспомогательные механизмы. В соответствии с данными А. Равена и Д. Робертса новая энергетическая установка позволила существенно сэкономить вес и улучшить экономичность (табл.1).
В таком состоянии эти линейные корабли и встретили Вторую мировую войну. Интересно, что планируя строительство нового линейного флота в 20-х годах ХХ века, британское морское командование уже не планировало строительство «быстроходных» линкоров и кардинального увеличения скорости для них. Хотя в первых проектах линкоров предусматривалась скорость 25 узлов, английские адмиралы были готовы смириться с более умеренной скоростью в 23 узла.
Причем на снижение скорости для улучшения бронирования британцы пошли еще при строительстве следующих за «куин элизабетами» кораблей – линкоров типа «Ривендж». И новые линкоры типа «Нельсон», построенные после небольшого перерыва, как раз и были рассчитаны в дальнейшем на такую скорость. Довольно странное решение, если учесть, что японский «Нагато» строился именно в соответствии с концепцией «быстроходного линкора», но время вскоре все расставило на свои места.
Статья GeorgeK30 из архива Navygaming, №6(24)/2016
Источники: Campbell, J. Warship Monographs Queen Elizabeth class/ J.Campbell.- Conway Maritime Press.- 1972.- 54 p.; Queen Elizabeth class battleships/ Alan Raven, John Roberts// Ensign 4. – 1975.- 51 p.; Watton R. The Battlesship Warspite// Anatomy of the Ship/ R.Watton. - US Naval Institute Press, 1986. - 122 p.; Больных, А. Линкоры в бою. Великие и ужасные. /А.Г.Больных. – М.:Эксмо: Яуза, 2011.- 384 с.; Больных, А.Г. Линкоры. Иллюстрированная энциклопедия/ А.Г.Больных. – М.: Яуза: ЭКСМО, 2013.- 288 с.; Лихарев, Д. Адмирал Эндрю Каннингхэм. Борьба Великобритании за господство на Средиземном море в первой половине ХХ века/ Д.В.Лихарев.- СПб-Уссурийск: Изд-во УГПИ, 2004. – 200 с.; Михайлов, А. Линейные корабли типа «Куин Элизабет» / А.А.Михайлов.- СПб: БКМ, 2001.-96 с.; Михайлов, А. Сверхдредноуты Черчилля. «Куин Элизабет», «Вэлиант» и др. Через две Мировые войны / А.А.Михайлов.- Москва: Яуза: Изд-во «Э», 2015. – 112 с.; Паркс, О. Линкоры британской империи. Часть VI.- Огневая мощь и скорость/ О.Паркс.- СПб.: ООО «Галлея Принт», 2007.- 110 с.; Паркс, О. Линкоры британской империи. Часть VII.- Эпоха дредноутов/ О.Паркс.- СПб.: ООО «Галлея Принт», 2008.- 84 с.; Патянин, С.В. Дредноуты Первой мировой. Уникальная энциклопедия /С.В.Патянин, А.В.Дашьян. - М.: Яуза: ЭКСМО, 2015.- 384 с.; Равен, А. Британские линейные корабли типов «Куин Элизабет» и «Ройал Соверен» / А.Равен, Д.Робертс, сборник Н.И.Печукониса, № 1 – СПб, 1994.- 28 с.
Подписывайтесь, ставьте лайки, кто желает - может и помочь, кнопка ниже; впереди еще много интересного:
