У этой тряски есть красивое иностранное название - вибрация, - всё, как мы любим. И присуща она была, как это ни покажется удивительным, ещё парусным судам. Особенно фрегатам в лёгком варианте, у которых в результате взаимодействия с обтекающим корпус потоком случалась вибрация кормы, а из-за ошибок с исполнением мачты и парусного вооружения судно иногда трясло так, что моряков валило с ног на палубе или сбрасывало с мачт. Так что корабли строить - это вам не лобио кушать.
Однако всё же это было достаточно редкими случаями, чего не скажешь о наступивших временах механических двигателей.
Глянем в корень - что такое вибрация с точки зрения науки, которая любит любое явление классифицировать и разложить по косточкам? Это относительно малоамплитудное колебание вокруг положения покоя. Она может быть поперечной (под прямым углом к линии покоя), продольной (ориентированной вдоль линии покоя) или крутильной (скручивающейся вокруг линии покоя). Поперечная вибрация встречается чаще всего, крутильная присутствует часто, и ее эффекты разрушительны, продольная вибрация сравнительно редка, но может вызывать поистине адские проблемы.
Вибрируют даже паровые котлы, но в целом они не оказывают большое влияние на судно, другое дело, например дизели. Ведь что такое работа дизеля, как не серия взрывов топливо-воздушной смеси внутри цилиндра? Как бы вы не старались, а толчки от них, несмотря на все ухищрения с балансировкой деталей движения и установкой на амортизаторы будет в какой-то мере передаваться корпусу судна.
Но тут есть и ещё одна тонкость. Вот надо вам увеличить мощность дизеля, а для данного типоразмера существует фиксированное количество мощности, вырабатываемой на цилиндр. Остаётся только добавить количество цилиндров, что в рядном исполнении приведёт к удлинению коленчатого вала. Вот я в основном работал на гэдээровских дизелях 6NVD48A-2U, где 6 - это количество цилиндров. Но на последнем судне "Челси-6", которое крупнее обычных "Сормовских", стояли восьмицилиндровые 8NVD48A-2U. Добавлять цилиндры таким образом можно в ограниченном количестве, ибо коленчатый вал начинает изгибаться и вибрировать сам по себе. Это и есть крутильная вибрация в ее самом элементарном проявлении.
Выходом может быть применение V-образных дизелей или даже звездообразных, как на тех же ракетных катерах, где у машин М-503 было 6 цилиндров в блоке, а блоков - 7, а уже у М-504 - 8 цилиндров в каждом из 7 блоков, подсчитайте, сколько цилиндров всего :)
Больше коленвал удлинять было невозможно и для увеличения мощности создали чудовища из двух М-504-х, соединённых общим реверс-редуктором, под названием М-507. И эту прелесть клепают уже более полувека, и конца ей не видно.
Казалось бы, то ли дело турбины - всего лишь вращательной движение, хорошо отбалансируй её изначально и будет тебе счастье. Однако... Это счастливое состояние будет сохраняться до тех пор, пока лопатки турбины будут оставаться идеальными и вращаться в ламинарном потоке газа. Однако в конечном итоге это перестает быть так. Микроскопические дефекты в металле сопла и лопаток приводят к тому, что на поверхности сопла и лопаток появляются небольшие ямки. Они создают завихрения в потоке газа, которые имеют два плохих эффекта. Во-первых, турбулентный поток газа гораздо более эрозионен, чем ламинарный, поэтому прогрессирующий износ лопатки будет ускоряться.
Что такое ламинарный и турбулентный потоки:
Во-вторых, вращаясь в турбулентном потоке, лопатки начинают вибрировать, передавая вибрацию на корпус.
Опять же, с вибрацией турбоходов своя история. Первоначально редукторов не применяли и турбина напрямую вращала гребной вал. Поскольку винты работают более эффективно на низких скоростях, чем на высоких, а турбины работают эффективнее на высоких, чем на низких, возникала проблема, которую нельзя было разрешить. Либо винты вращались так быстро, что создавали кавитацию, сотрясая судно так, как терьер трясет крысу, либо турбины вращались так медленно, что топливо просто улетало в трубу.
И тут - трудно уже установить, кому, в голову пришла счастливая мысль о шестерёнчатом редукторе, входной вал которого вращался бы со скоростью турбины, а выходящий - с той, которая необходима для гребного вала.
И что, думаете, счастье наступило? Отнюдь. На редуктор действовала сжимающая нагрузка от турбины, и направленная навстречу ей сжимающая нагрузка от гребного вала. Если учесть, что оба источника этих нагрузок имели собственную частоту вибраций, редукторы рассыпались очень быстро. Следующим шагом стало применение упорных подшипников (блоков, поскольку их конструкция довольно непроста) как на входе в редуктор, так и на выходе. Вот и получился наконец полноценный турбозубчатый агрегат.
Конечно, главный редуктор создает собственную вибрацию (особенно если обиженный моряк бросает в него гаечный ключ — обычно этого хватает на год или полтора ремонта).
Сразу пример, вот снимок ГТЗА американской подводной лодки типа "Огайо"
Под коротенькой статьёй о нём, в которой в частности говорится, что он не принадлежал флоту, а как бы сдавался в аренду компанией-изготовителем, есть такой комментарий:
• BobT21
Submarine Qualified (US)
"У них (редукторов)были замки даже на смотровых лючках. Я просто шокировал свою квалификационную комиссию, когда один из членов комиссии спросил меня, где сделаны замки на дверцах редуктора? Я тут же ответил: Рочестер, штат Нью-Йорк. У меня не хватило смелости сказать им, что это мой родной город, и это была единственная причина, по которой я это запомнил. Замки потому, что никто из команды не имеет квалификации, чтобы работать с редукторами. Много лет назад был случай, когда моряк, который не хотел выходить в море, срезал замок и бросил что-то внутрь. Он не вышел в море; он отправился в военный трибунал."
Однако вернёмся к собственной вибрации редуктора. Она частично гасилась массивностью вращающихся деталей. Вот схема:
А вот турбозубчатый агрегат системы Белуццо со снятыми крышками для линкора "Литторио" в цеху фирмы Ансальдо. Состоял из турбин высокого давления (ближайшая), среднего (дальняя, слева), и низкого (большая, справа). Крутящий момент от всех трех турбин передавался на шестерню редуктора диаметром 3,8 м, которая вращала гребной вал с частотой 250 об/мин на полном ходу, полная мощность агрегата 32500 л.с.
И всё же зачастую главным поставщиком вибрации являются гребные валы. Однако о них в следующей статье. И друзья, не забывайте, я стараюсь рассказывать так, чтобы было понятно и людям, далёким от этих специальных проблем, но которым интересно, что там творится на флоте :)
О вибрации я писал и раньше. В предлагаемой ниже статье о мерах, которыми личный состав защищался от её пагубного воздействия:
О зловредной вибрации на кораблях и прыжках в центральный пост подводной лодки
.............................................................................................................................................................................
Полное оглавление журнала:
Журнал о моряках и флоте с 80 000 подписчиков. Оглавление, часть 1
Журнал о моряках и флоте с 80 000 подписчиков. Оглавление, часть 2
Журнал о моряках и флоте с 80 000 подписчиков. Оглавление, часть 3