Паровая турбина

Броненосцы

Почти сразу после Крымской войны Англия, Франция и Германия приняли программы строительства броненосного флота, но только британская промышленность, имевшая опыт строительства SS Great Britain, была готова приступить к постройке полностью железных боевых судов.

В 1859 г. был заложен первый полностью железный батарейный винтовой броненосец "Уорриер" ("Warrior" - воин), по современной классификации - фрегат, спущенный на воду в 1861 г. Англичане считают, что именно "Уорриер" был первым судном, обладающим основными характеристиками броненосных кораблей. Машинное и котельное отделение обслуживали 66 кочегаров и машинистов, 10 инженеров и два старших механика. За рейс в котельном отделении вручную перекидывали 850 т. угля и 50 т. золы. Это была грязная работа в тяжелых условиях - постоянная качка, угольная пыль, температура до 45°C. Именно эти факторы привели к тому, что работа кочегаров и машинистов оплачивалась на 50 % выше, чем у палубных матросов, а поиск более совершенных ЭУ для флота надолго стал приоритетом военного и гражданского судостроения.

Кардинальное повышение эффективности судовых энергетических установок было связано не с совершенствованием паровых двигателей, а с изобретением турбин, позволивших не только поднять к.п.д. СЭУ, но и на порядок уменьшить массогабаритные характеристики судового двигателя.

Термин турбина происходит от французкого слова - turbine, пришедшего из латинского turbo — вихрь, вращение с большой скоростью.

В 1882 г. шведский инженер Карл Густав Патрик де Лаваль (Carl Gustav Patric de Laval, 1845 -1913) создал первую импульсную паровую турбину, в 1883 г. построил и использовал морскую реверсивную турбину, запатентованную в 1883 г., частота вращения которой достигала 42 000 оборотов в минуту. Главная заслуга Лаваля в разработке паровых турбин заключалась в том, что конструкция его сопла позволила примерно в 5 раз увеличить возможность использования потенциальной энергии струи пара, повысив скорость его истечения c 800 ft/с (244 м/c) до 4000 ft/c (1220 м/c), но, несмотря на это, одноступенчатые паровые турбины не позволяли дать однозначного заключения об их преимуществе перед паровыми машинами.

Промышленное использование паровых турбин стало возможным лишь после того, как сэр Чалз А. Парсонс (Sir Charles Algernon Parsons, 1854-1931) создал в 1884 первую многоступенчатую паровую турбину мощностью 10 л.с. (18 000 об/мин). Турбины Парсонса использовались для привода электрогенераторов, мощность которых на первом этапе развития электроэнергетики составляла от 1 до 75 кВт.

В 1893 г. Ч. Парсонс основал компанию морских паровых турбин ("Marine Steam Turbine Company") и предложил Британскому Адмиралтейству построить турбоход. Первый турбоход "Турбиния" - длина 104 ft/37.8 м, максимальная ширина 9 ft/3.2м, водоизмещение 44,5 т., был заложен 2 августа 1894 г.

В 1896 турбоход был спущен на воду, и начались ходовые испытания. На первых испытаниях теплоход показал скорость всего 20 узлов при мощности турбины около 2000 л.с., что потребовало пересмотра сложившихся представлений к проектированию корпуса и винта, выработанных для пароходов.

После перехода на трехвинтовую схему пропульсивного комплекса, доводки обводов судна, решения проблем с кавитацией винтов и заменой одного турбоагрегата на три многоступенчатые турбины "Турбиния" была сдана заказчику, показав на испытаниях 1897 года максимальную скорость в 34.5 узла (61 км/час) при мощности ЭУ - 2300 л.с.