По морям, по волнам - Болгаров Николай Павлович (читаем книги бесплатно .txt) 📗
Если по каким-либо причинам упадет напряжение в сети, то валогенератор передает свои обязанности основному дизель-генератору и электростанция по-прежнему будет давать достаточно электроэнергии.
Теперь тысячи судов речного флота Российской республики, оборудованные устройствами для автоматического управления дизельной установкой, плавают по морям и рекам. Советские ученые стремятся создать автоматы для управления не только дизельной установкой, но и всеми работами на судне. Иначе говоря, создать судно-автомат.
Газ заставляет вращаться винт
Вы познакомились с двумя типами двигателей — паровой турбиной и дизелем, которые главным образом и используются на судах морского флота. У каждого из них и свои хорошие свойства, и недостатки. Главный недостаток дизеля, как и паровой поршневой машины, — много трущихся частей: поршни, шатуны, коленчатый вал… На их трение теряется немало мощности. У паровой турбины нет поршней, шатунов, коленчатого вала. Коэффициент полезного действия у нее больше, чем у дизеля. Зато она, как и паровая поршневая машина, нуждается в огромных котлах, холодильниках, паропроводах, больших запасах пресной воды. А на судне дорог каждый квадратный метр, который можно использовать для перевозки полезного груза.
Хорошо бы иметь для судна такой тип двигателя, который объединяет достоинства дизеля и паровой турбины, ликвидируя тем самым их недостатки! Таким двигателем является газовая турбина. Горючее сжигается внутри нее, как у дизеля. Поэтому она не требует котлов, холодильников, запаса пресной воды. В то же время струи газа ударяют в ее лопатки, вращая ротор, как у паровой турбины. Нет у нее и таких трущихся частей, как у дизеля.
Газотурбинная установка, работавшая на керосине, была создана впервые в мире русским инженером П. Д. Кузьминским в 1892 году. Кузьминский установил ее на катере. Однако преждевременная смерть помешала талантливому изобретателю довести начатое дело до конца. И все же конструкция его турбины и сейчас служит основой для проектирования подобных двигателей. Их стали создавать для кораблей уже после второй мировой войны в Англии и Соединенных Штатах Америки. Газотурбинные установки смонтированы на многих судах мирового торгового флота. Наиболее удачные из них установлены на английском танкере «Аурис» и американском грузовом судне «Джон Серджент».
Вы спросите: а почему так медленно шло развитие газовых турбин? Причина этого хорошо известна. Дело в том, что поступающий на лопатки турбины газ должен быть нагрет до 1100–1200 градусов. Только при этом условии она сможет работать с полной отдачей. Тут-то и возникает задача создания особых материалов для ее лопаток. Лопатки из обыкновенной стали будут быстро расплавлены огненными струями газа. Значит, их надо изготовлять из специальных жаропрочных материалов.
В августе 1964 года из ворот Кировского завода в Ленинграде выходили железнодорожные платформы с большими ящиками. В ящиках — узлы первой в нашей стране судовой газотурбинной установки. Они следовали по такому адресу: «Херсонский судостроительный завод — для грузового судна „Парижская коммуна“». Фактически это не одна, а две установки — правого и левого борта, — работающие через редуктор на один гребной винт. Мощность каждой установки 6500 лошадиных сил.
Советские конструкторы создали простые и надежные устройства для управления газотурбинной установкой «Парижской коммуны». Благодаря этим устройствам можно автоматически на расстоянии выполнять самые разнообразные операции. Например, переходить с малого хода на средний, полный и, наоборот, изменяя порции топлива в камерах сгорания двигателей. Как же это делается?
Вот механик повернул на пульте управления маховичок. Тем самым он подействовал через особый кулачок на прибор, осуществляющий запуск турбины. Далее все операции выполняют автоматы. Так управляют с пульта машинного отделения. Такое же управление можно осуществлять и из ходовой рубки судна. Для этого стоит лишь повернуть установленный там рычаг. Он через особое устройство воздействует на тот же кулачок пульта машинного отделения, и все дальнейшие операции пойдут по-прежнему. Ну, а если автоматическое управление выйдет из строя? Тогда газотурбинной установкой можно будет управлять с пульта вручную.
Газовая турбина, как и малооборотный дизель, способна работать на котельном мазуте. Тут на долю машинной команды тоже выпадает немало хлопот. Ведь работа на таком топливе грозит турбине большими неприятностями: возможна коррозия лопаток, а также опасные отложения на путях прохода раскаленного газа. Избежать этих неприятностей можно только хорошей подготовкой топлива.
Как видите, конструкторы создали интересный тип энергетической установки для морского судна. Она гораздо проще по конструкции и экономичнее паротурбинной, занимает меньше места, легче дизельной одинаковой мощности. И все же желательно было иметь для нее коэффициент полезного действия больше, чем он есть. Ведь газ, поступающий в турбину, нагрет только до 750 градусов. Для более высоких температур, когда турбина работает особенно экономично, еще не созданы лопаточные материалы. Что же делать сегодня?
И вот советские конструкторы разработали такую газотурбинную установку, для экономичной работы которой не нужна слишком высокая температура газов. В этом им помог… конкурент газовой турбины — дизель. Он стал для газовой турбины своеобразным котлом, вырабатывающим газ при температуре около 500 градусов. При такой температуре подается пар из котлов в современную турбину. Таким образом, отпадает забота о жаропрочных лопатках, а турбина работает экономично.
Чудо-винт
Вы познакомились с двигателями, которые пришли на смену паровой поршневой машине. Суда наших дней — будь это паротурбоход, теплоход, газотурбоэлектроход — значительно превосходят отжившие пароходы по водоизмещению, мощности главных механизмов, скорости хода и мореходным качествам. И все же в одном важном качестве — в маневренности — превосходство так и осталось за пароходами. А маневренность — такое качество, от которого порой зависит судьба самого судна.
Представьте, что в тесном пространстве морского рейда курс вашего судна пересекает другое, неожиданно потерявшее управление. Столкновение можно предотвратить лишь внезапным торможением. Но это легко осуществить на автомашине. Стоит лишь нажать на тормоза, и машина станет как вкопанная. А попробуйте это сделать с судном. Ничего не выйдет, и вот по какой причине. Когда мы останавливаем машину, сопротивление между колесами и землей резко увеличивается. У судна все происходит наоборот. Тут при «торможении» сопротивление воды сильно уменьшается, возникает большая сила инерции. И судну, прежде чем остановиться, приходится пройти изрядное расстояние.
Ведь у судна нет таких тормозов, как у автомашины. Чтобы затормозить его, надо как можно быстрее изменить ход с переднего на задний. Чем скорее это произойдет, тем лучше маневренность у судна. Такой маневренностью обладал пароход с его паровой машиной. У него перемена хода выполнялась очень быстро, и паровая машина сразу же передавала винту полную мощность на заднем ходу. И все же пароход, идущий вперед полным ходом, смог остановиться, пройдя расстояние, равное 4–5 его длинам.
Что же делать? Еще больше снижать мощность газовой турбины на заднем ходу? Еще больше ухудшать маневренность судна? Здесь можно уподобиться герою басни И. А. Крылова «Тришкин кафтан». Станем улучшать одно качество судна, ухудшим другое. Выход из такого положения был найден более чем 50 лет тому назад. На русских подводных лодках «Минога», «Акула» и «Барс» сделали так, что команду «задний ход» выполнял не дизель, а гребной винт. А достигалось это поворотом его лопастей на определенный угол. Такой винт назвали винтом регулируемого шага, сокращенно ВРШ.
Первое время ВРШ стали применять на судах специального назначения — траулерах, буксирах, паромах, а потом они стали внедряться и на большие транспортные суда морского флота.
