Алексей Широков - «Титаник». Рождение и гибель
Помощники кочегаров также помогали остудить и вычистить горячий шлак, который выгребался из топок на настил палубы котельной по окончании каждой смены. И это еще не все. Штивщиков часто заставляли выполнять другую непристойную и трудную работу в технических помещениях судна. Когда спрос на уголь падал (например, в штормовую погоду, когда скорость хода снижалась), свободных штивщиков ставили на чистку машин и механизмов от смазки, чистку и покраску междудонного пространства под машинным отделением и тому подобные неприятные работы, не требовавшие особых профессиональных навыков.
Кочегары и штивщики были «крепкими орешками», как и выполняемая ими работа, поэтому управление «черной бандой» требовало от механиков определенного подхода, основанного на опыте и здравомыслии. Хотя их работа была самой непрезентабельной среди прочих должностей, она оставалась одной из наиболее важных, ведь без нее пароход не смог бы сдвинуться с места. Поэтому, несмотря на непритязательный социальный статус на борту, члены «черной банды» гордились своим делом
Вот так своим нелегким трудом кочегары и штивщики заставляли работать котлы. Поглощая примерно но 650 т угля в сутки, котлы «Титаника» превращали воду в пар высокого давления (151 т/м2 с допустимой перегрузкой до 302 т/м2) для движения могучих машин, которые смонтировали на борту парохода еще до спуска корпуса на воду.
Традиционная силовая установка применялась на судах класса «Сельтик» («Большая четверка», 1901 — 1907 гг.), показавших устойчиво умеренную полезную скорость в 16 уз. и обеспечивших при этом большую экономию — каждое судно сжигало всего лишь по 280 т угля в сутки. С увеличением корпуса «Балтика» до размеров самого крупного лайнера в мире существующая силовая установка не позволяла выдерживать рейсового расписания. Поэтому ее модифицировали для выработки большей мощности.
Для хода еще больших по размерам судов класса «Олимпик» на полезной скорости в 21 уз. при любой погоде требовалась выдача гораздо большей мощности, что подводило существующую силовую установку к лимиту ее возможностей.
Таким образом, родилась идея комбинированной паротурбо-поршневой установки, которую опробовали на канадских маршрутах. У «Харланд & Вольф» имелся недостаток опыта по турбинам и прочим технологическим новшествам, которыми пользовалась «Кьюнард», строя свои турбоходы на бюджетные средства. К тому же «Харланд & Вольф» придерживалась эволюционного подхода проб и ошибок.
Поэтому в состав силовой установки решили включить турбину низкого давления системы Парсонса, не выполнявшую роли основного двигателя, что было ново. Хотя турбина и не имела передовой конструкции, она вполне оправдывала свой вес, в целом повышая эффективность и производительность. Для экономии турбина питалась так называемым мятым (уже отработанным) паром от основных двигателей, поршневых машин. Обычно такой пар просто выбрасывался через дымовые трубы или охлаждался, конденсировался и вновь попадал в котлы для повторного нагрева.
Успешное применение турбины на «Лаурентике» (в сравнении с «Мегантиком», который строился одновременно с первым и был оборудован поршневыми машинами) в 1909 г. убедило «Уайт Стар» применить комбинированную силовую установку на новых судах, поскольку скорость здесь не была приоритетной, а на первом месте стояла экономичность. Это и определило окончательный уход «Уайт Стар» от традиционной силовой установки.
Для питания паром оборудования машинного отделения над котлами через все котельные помещения проходили два главных паропровода. Поскольку в них попадал пар от всех котлов, диаметр этих труб увеличивался по мере приближения к машинному отделению и в точке входа в него составлял 53 см у каждой.
Пройдя сквозь последнюю водонепроницаемую переборку в машинное отделение, каждый паропровод заканчивался быстродействующим аварийным стопорным краном, который можно было закрыть за несколько секунд в случае разрыва магистрали. Перед аварийными кранами между магистралями имелся перс-крестный трубопровод, чтобы паром из любой магистрали можно было питать сразу обе машины или только одну, когда вторую выводили из работы. От аварийных кранов пар попадал в два больших сепаратора (по одному для каждой машины), дренировавших пар от конденсата и жестких частиц осадка, которые могли образовываться в паропроводах. От сепараторов пар шел к «главным клапанам» или дроссельным заслонкам.
Две перевернутые[10] разнонаправленные поршневые машины тройного расширения с прямым действием[11] системы Джерроу, Шлика и Твиди[12], давали проектную мощность по 15 000 л.с. Каждая машина высотой около 12 м вращала боковые валы, на которых сидели винты с тремя накладными лопастями диаметром по 7,162 м. При движении вперед машина правого борта вращала винт по часовой стрелке, а машина левого борта — против часовой стрелки. Станина одной поршневой машины весила 195 т, каждая колонна (по восемь на машину) — 21 т. Один цилиндр высокого давления весил 50 т, один коленчатый вал — 118 т. Каждая машина в сборе весила 1000 т.
Термин «поршневой» происходит от механического движения поршней в цилиндрах машины, которые двигаются вверх и вниз, т.е. возвратно-поступательно. Движение каждого поршня посредством штока передается большому коленчатому валу под ним. На деле принцип действия этих массивных двигателей схож с работой двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей. Отличие состоит в том, что рабочий ход поршню сообщают не газы, расширяющиеся после сгорания топлива в цилиндре, а пар, используемый в тех же целях.
Имеется еще одно значительное отличие. В двигателе автомобиля поршень осуществляет рабочий ход только в одном направлении, а в паровой машине — в обоих, поскольку поршни в последних имеют две рабочие поверхности (поршни двойного действия). Это означает, что сначала пар попадает на одну рабочую поверхность поршня, двигая его вверх, а затем на другую поверхность, двигая поршень вниз. Кроме того, у паровой машины нет «тактов», свойственных работе автомобильного двигателя. Любое движение поршня является рабочим ходом, в конце которого расширенный пар выпускается незадолго до того, как свежий пар попадает на другую поверхность для нового движения поршня в противоположном направлении.
Управление машинами осуществлялось с контрольного мостика, который именовали «стартовой платформой». Она располагалась между двумя машинами под колоннами передних цилиндров низкого давления. Отсюда механики управляли поступлением пара и направлением вращения валов машин. Во время входа и выхода из порта на платформе присутствовал главный механик с двумя старшими механиками и тремя помощниками. Главный механик стоял в центре и следил за выполнением приказов, поступавших но машинным телеграфам с ходового мостика. Двое старших механиков работали с узлами управления паровыми машинами, а один из их помощников регистрировал в журнале по электрическим часам время поступления и приказы главного механика и капитана. Двое других помощников «отзванивали» исполнение приказов по машинным телеграфам, установленным чуть дальше за контрольным мостиком.
Для пуска паровой машины тройного расширения механик открывал дроссельную заслонку, которой регулировался объем подаваемого пара. Штоки поршней впускных клапанов через расширительную кулису приводились в действие тягой коленчатого вала, состоявшей из двух эксцентриков (один для прямого хода, второй для обратного). Эта система именуется парораспределительным кулисным механизмом Стефенсона.
Механизм позволял управлять как направлением вращения коленчатого вала, так и подачей пара в цилиндры. При перемещении кулисы в крайнее положение один из эксцентриков высвобождался, а второй проворачивал коленчатый вал на угол опережения (для прямого или обратного хода винта). Если кулиса переводилась в центральное положение, оба эксцентрика получали равносильное воздействие, прекращая подачу пара в цилиндр и останавливая паровую машину даже при полностью открытом дросселе. В других положениях кулисы подача пара в цилиндр отсекалась в некоторой промежуточной точке хода поршня. При этом уже впрыснутый пар расширялся в цилиндре до максимума, что позволяло снизить его потребление при выработке требуемой мощности (например, на полном ходу точку отсечки обычно выбирали равной 40 — 45% хода поршня).
Для реверсирования и установки точки отсечки для каждого парового двигателя применялась отдельная парогидравлическая машина прямого действия «Браун», которая одновременно приводила в действие рычаги, соединенные с расширительными кулисами клапанов всех цилиндров. Кроме того, эта же машина управляла клапанами отсечения пара от турбины. Для выполнения реверса вначале нужно было остановить паровые машины (10 — 20 сек. с момента получения соответствующего приказа с мостика), затем изменить направление их движения (30 — 50 сек.) и отсечь пар от турбины (еще 10 сек.).
