Александр Белов - Крейсера типа “Мацусима”. 1888-1926 гг.
Стремление повысить скорость хода корабля заставляло конструкторов увеличивать давление пара и скорость работы машин, снижая вес установок и объём их движущихся частей при постоянной заботе о повышении экономичности расхода топлива. С 60-х годов XIX века до начала XX столетня давление пара в корабельных механизмах возросло более чем в 10 раз. Если в 1860 г. оно находилось в пределах 1,41-1,76 кг/см², в 1880 г. составляло 6,33-7,03 кг/см² при повсеместном введении в эксплуатацию машин двойного расширения (компаунд), то к 1905 г. водотрубные котлы с давлением 17*58-21.09 кг/см² позволили применять исключительно механизмы тройного расширения с большей удельной мощностью на единицу веса и меньшими габаритами.
На "Ицукусиме" пар поступал к машинам от шести стальных цилиндрических огнетрубных (жаротрубно-дымогарных) котлов горизонтального типа общим весом 214,65 т, каждый из которых был двойным (с симметричным образованием оконечностей), имел шесть гофрированных топок диаметром 1 м конструкции Фокса и три камеры сгорания. Такие топки современники называли волнистыми, они имели меньший вес при той же прочности, чем гладкостенные, за счёт применения более топкого проката. Котлы со стальными дымогарными трубками устанавливались по три в ряд в носовом и кормовом водонепроницаемых отсеках трюма. По норме полный вес воды в них составлял 91,53 т. Трубопроводы от котлов к главным и вспомогательным паровым машинам, а от них — к холодильникам, имели теплоизолирующие покрытия. [5, 21, 35,36]
У китайского броненосного корвета "Чен Иен" и японского крейсера "Нанива" одинарные котлы располагались спинами друг к другу (и к диаметральной плоскости), а топками к бортам,, что облегчало подачу к ним угля из бортовых ям. На "Ицукусиме" котлы длиной 5 и диаметром 3 м каждый размешались иначе: по три стояли на своих фундаментах посредине отсека, топками перпендикулярно к диаметральной плоскости, а обслуживались от поперечных переборок с двух разных сторон. В результате каждая камера сгорания (жаровая труба) получала уголь из двух топок.
Аналогичные главные котлы американского броненосца "Индиана" устанавливались таким же образом, но имели большие вес, размеры (длину 5,5 и диаметр 4,6 м; 8 топок и 4 камеры сгорания) и индивидуальные водонепроницаемые отсеки. "Ицукусима" был более чем на четверть уже "Индианы", поэтому на нём разделение котлов продольной переборкой не предусматривалось, чтобы не сокращать их количества на треть.
Оба котельных отделения корабля оказались достаточно удобными, с широкими поперечными проходами к топкам, позволявшими кочегарам длительное время обеспечивать работу паропроизводящей установки на полной мощности. Позднее для выполнения той же задачи корабли станут строиться с дополнительными поперечными угольными ямами, откуда доставлять уголь к топкам котлов было ближе и удобнее, чем от бортов. В бою уголь следовало брать именно из них, чтобы полные бортовые ямы могли лучше защищать котельные отделения от снарядов и осколков.
Значение рабочего давления пара на "Ицукусиме", типичное для крейсеров того времени, превышало такой же параметр на броненосцах, например, американских. Котлы "Мэна", "Техаса", "Индианы" и "Айовы" развивали его до 9,5; 10.6; 11,25 и 11,25 кг/см² соответственно. Котлы японских "Фусо" и "Фудзи" заложенных один тринадцатью годами ранее и другой шестью годами позднее "Ицукусимы", также уступали ему в этом показателе, имея давление 4,2 и 10,9 кг/см². Лишь водотрубные котлы Бельвиля броненосца "Шикишима" (1897 г.), развивавшие до 18,98 кг/см², превзошли его.
Площадь полной нагревательной поверхности котлов "Ицукусимы" составляла 1418,7 м: (1418 [5]), а для их колосниковых решёток она равнялась 36 м², уступая "Индиане" (1800 и 57,2 м² соответственно)*. Паром в достаточном количестве обеспечивались главные и многочисленные вспомогательные машины, в том числе боевые динамо-машины (пародгшамо). Тягу котлам обеспечивала одна расположенная перед миделем дымовая труба круглого сечеиия с двумя кожухами: внутренним, диаметром 2,5 и наружным — 3,5 м, поднимавшаяся над батарейной палубой на 14 м. Её дымоходы, шедшие от котлов, выше гласисов броневой палубы прикрывались с бортов только угольными ямами.
Рост давления пара в энергосиловых установках кораблей и связанное с ним увеличение степени расширения сопровождались повышением скорости перемещения поршней механизмов и числа оборотов валов. В 1860 г. машины при скорости поршней не более 2 м/с развивали около 50 об/мин. В 1881 г. эти величины для броненосцев равнялись 3.3-3,6 pi 80, а в 1905 г. они составляли уже 4,3-4,6 и 100-110 соответственно. В начале XX века те же параметры для быстроходных крейсеров большого водоизмещения были 5,1 и 120- 140; малых крейсеров — 5,1 и 220; минных — 5,6-6,1 и 350-400. Последнее заметное увеличение скорости работы машин в основном оказалось связанным с заменой их типа с горизонтальных на вертикальные.
Для "Ицукусимы" наличие тяжёлого главного орудия с барбетом заставляло сужать корпус в верхней части, исключало установку поясной брони, защищавшей машины и котлы, и вынуждало размешать на крейсере мепее совершенные горизонтальные машины. Решение, принятое в угоду желания во что бы то ни стало пробить защиту корабля другого класса и водоизмещения, повлияло на облик всего крейсера.
Согласно контракту, подтверждённому расчётами, машины "Ицукусимы" должны были развивать мощность от 5400 до 6000 ипд.л.с., вращать гребные валы с частотой 108 об/мин при скорости перемещения поршней 3,6 м/с и сообщать крейсеру скорость 16 узлов. [6,21, 11/1889, 12/1890; 35; 36]. По более поздним сведениям, расчётная мощность составляла лишь 5326-5400 инд.л.с. [5, 35] Ожидалось, что при работе в режиме двойного расширения мощность составит 3410 л.с. с естественной вентиляцией и 5400 л.с. с принудительной тягой. [6,35, 37]
Форсированная тяга, как средство для повышения паропроизводительности котлов, применялась примерно с 1875 г. Сначала испытания провели как всегда на малых боевых судах — миноносцах, которым для успеха в бою требовалось превосходство в скорости над любым противником. Добившись успеха, принудительную тягу стали использовать и на больших кораблях. При этом в системе закрытых кочегарных отсеков при помощи сильных вентиляторов создавалось и поддерживалось повышенное давление воздуха, которое менялось в зависимости от требуемого парообразования. Для цилиндрических котлов (как на "Ицукусиме'’), давление не превышало 0,5 дюйма водяного столба на больших переходах и 1 дм — на коротких пробегах. При последнем увеличение паропроизводительно сти составляло 20-25% по сравнению с естественной тягой, без чувствительного перерасхода топлива.
Дальнейший рост давления в кочегарных отсеках стал приводить к повреждениям котлов. Лишь водотрубные котлы допустили его некоторое увеличение. Позднее роль форсирования тяги стало играть смешанное отопление углем и нефтью, впрыскиваемой в топки поверх слоя горящего угля.
В сентябре 1890 г., за год до вступления в строй, "Ицукусима" начал свои предварительные заводские испытания, закончившиеся в октябре того же года. Начальная 12-часовая проба происходила в первой половине сентября, причём машина на испытаниях развивала лишь 660 инд.л.с. (11-12% полной мощности). Достигнутая скорость хода равнялась 9,3 узла, а средний 12-часовой расход угля составил 0,68 кг на л.с., увеличившись с 0,62 кг/л.с. при первых 6 ч пробега до 0,74 кг/л.с. за последующие 6 ч. Такой незначительный расход угля позволяя бы крейсеру в будущем совершать дальние переходы без пополнения запасов угля.
Крейсер "Ицукусима" в начале 1890-х гг.
Вторая проверка машин при естественной тяге и в полном грузу состоялась 25 сентября 1890 г. Средняя скорость (при индикаторной мощности машин 3 400 инд.л.с. [36]) на пробеге достигла 15,72 узла, превысив контрактную (15 уз). [5, 21, 36, 37] Последний этап предварительных испытаний, при форсированной тяге, происходил 15 октября в течение 4 часов. Средняя скорость, рассчитанная после пяти пробегов по мерной миле, составила 16,78 узла, на 0,78 узла превзойдя установленную по контракту. [5,21, 37]
На каждый кв. м колосниковой решётки расходовалось по 170 кг угля против 200, предусмотренных договором. Испытательная комиссия пришла к заключению, что при увеличении количества пара, поступавшего в цилиндры, и числа оборотов вентилятора, увеличивавшего давление в котельных отделениях, скорость без затруднений могла быть доведена до 17 узлов. [21] По более поздним данным, на сентябрьских испытаниях 1890 г. "Ицукусима" при индикаторной мощности машин 5830 л.с. достиг 16,54 узла. [35] Согласно другой информации — при 5400 инд.л.с. при форсированной тяге скорость составила 16,7 узла. [36] В 1860 г. во время приёмо-сдаточных испытаний при достижении наибольшей контрактной мощности удельная мощность механизмов на тонну их веса в среднем по разным странам составляла около 6 инд.л.с. Через тридцать лет для "Ицукусимы" эта величина равнялась 10. Ещё пятнадцатью годами позднее, уже при господстве водотрубных котлов, она достигла около 10.5 для броненосцев, 12для больших крейсеров. 20 для малых (при котлах с малокалиберными трубками); 40-50 для минных крейсеров.
