Dans le dernier article, nous avons examiné les problèmes liés à l'installation des chaudières Nikloss sur le Varyag - la majeure partie des batailles Internet autour de la centrale électrique du croiseur sont consacrées à ces unités. Mais il est étrange que, attachant une si grande importance aux chaudières, l'écrasante majorité de ceux qui s'intéressent à ce sujet négligent complètement les moteurs à vapeur du croiseur. Pendant ce temps, un grand nombre de problèmes identifiés lors de l'exploitation du "Varyag" leur sont associés. Mais pour comprendre tout cela, il faut d'abord se rafraîchir la mémoire de la conception des machines à vapeur des navires à la fin du siècle dernier.
En fait, le principe de fonctionnement d'une machine à vapeur est assez simple. Il y a un cylindre (généralement situé verticalement sur les machines des navires), à l'intérieur duquel se trouve un piston capable de monter et de descendre. Supposons que le piston se trouve au sommet du cylindre - la vapeur est alors fournie sous pression au trou entre celui-ci et le couvercle supérieur du cylindre. La vapeur se dilate, pousse le piston vers le bas et atteint ainsi le point bas. Après cela, le processus est répété "exactement le contraire" - le trou supérieur est fermé et la vapeur est maintenant fournie au trou inférieur. En même temps, la sortie de vapeur s'ouvre de l'autre côté du cylindre, et tandis que la vapeur pousse le piston de bas en haut, la vapeur usée dans la partie supérieure du cylindre est déplacée dans la sortie de vapeur (le mouvement du la vapeur d'échappement dans le diagramme est indiquée par la flèche bleue en pointillé).
Ainsi, la machine à vapeur assure le mouvement alternatif du piston, mais afin de le convertir en rotation de l'arbre à vis, un dispositif spécial appelé mécanisme à manivelle est utilisé, dans lequel le vilebrequin joue un rôle important.
Évidemment, pour assurer le fonctionnement de la machine à vapeur, les roulements sont extrêmement nécessaires, grâce auxquels le fonctionnement du mécanisme à manivelle (transmission du mouvement du piston au vilebrequin) et la fixation du vilebrequin rotatif sont effectués.
Il faut également dire qu'au moment où le Varyag a été conçu et construit, le monde entier dans la construction de navires de guerre était depuis longtemps passé aux moteurs à vapeur à triple expansion. L'idée d'une telle machine est née car la vapeur dépensée dans le cylindre (comme le montre le schéma du haut) ne perdait pas du tout son énergie et pouvait être réutilisée. Par conséquent, ils l'ont fait - la première vapeur fraîche est entrée dans le cylindre à haute pression (HPC), mais après avoir terminé son travail, elle n'a pas été "rejetée" dans les chaudières, mais est entrée dans le cylindre suivant (moyenne pression ou HPC) et à nouveau poussé le piston dedans. Bien entendu, la pression de la vapeur entrant dans le deuxième cylindre a diminué, c'est pourquoi le cylindre lui-même a dû être réalisé avec un diamètre plus grand que le HPC. Mais ce n'était pas tout - la vapeur qui s'était produite dans le deuxième cylindre (LPC) entrait dans le troisième cylindre, appelé cylindre basse pression (LPC), et y continuait déjà son travail.
Il va de soi que le cylindre basse pression devait avoir un diamètre maximal par rapport au reste des cylindres. Les concepteurs ont fait les choses plus facilement: le LPC s'est avéré trop grand, alors au lieu d'un LPC, ils en ont fabriqué deux et les machines sont devenues quatre cylindres. Dans le même temps, de la vapeur était néanmoins fournie simultanément aux deux cylindres basse pression, c'est-à-dire que malgré la présence de quatre cylindres « d'expansion », il en restait trois.
Cette brève description suffit amplement pour comprendre ce qui n'allait pas avec les moteurs à vapeur du croiseur Varyag. Et "mal" chez eux, il y en avait, hélas, tellement que l'auteur de cet article a du mal à savoir exactement par où commencer. Ci-dessous, nous décrivons les principales erreurs commises dans la conception des moteurs à vapeur du croiseur, et nous essaierons de déterminer qui, après tout, était à blâmer pour elles.
Le problème n°1 était donc que la conception de la machine à vapeur ne tolère évidemment pas les contraintes de flexion. En d'autres termes, de bonnes performances ne pouvaient être attendues que lorsque la machine à vapeur était complètement à niveau. Si cette base commence soudainement à se plier, cela crée une charge supplémentaire sur le vilebrequin, qui s'étend sur presque toute la longueur de la machine à vapeur - elle commence à se plier, les roulements qui la maintiennent se détériorent rapidement, un jeu apparaît et le vilebrequin se déplace, c'est pourquoi les paliers de vilebrequin souffrent déjà - mécanisme de bielle et même pistons de cylindre. Pour éviter que cela ne se produise, la machine à vapeur doit être installée sur une base solide, mais cela n'a pas été fait sur le Varyag. Ses machines à vapeur n'avaient qu'une base très légère et étaient en fait fixées directement à la coque du navire. Et le corps, comme vous le savez, "respire" sur la vague de la mer, c'est-à-dire qu'il se plie pendant le roulement - et ces courbures constantes ont conduit à la courbure des vilebrequins et au "desserrage" des roulements des moteurs à vapeur.
Qui est à blâmer pour ce défaut de conception du Varyag ? Sans aucun doute, la responsabilité de cette absence du navire devrait être attribuée aux ingénieurs de la firme C. Crump, mais… il y a ici certaines nuances.
Le fait est qu'une telle conception de machines à vapeur (lorsque celles sans fondation rigide étaient installées sur la coque du navire) était généralement acceptée - ni Askold ni Bogatyr n'avaient de fondations rigides, mais les machines à vapeur fonctionnaient parfaitement dessus. Pourquoi?
Evidemment, la déformation du vilebrequin sera d'autant plus importante que sa longueur sera grande, c'est-à-dire plus la longueur de la machine à vapeur elle-même sera grande. Le Varyag avait deux machines à vapeur, tandis que l'Askold en avait trois. De par leur conception, ces derniers étaient également des moteurs à vapeur à triple expansion à quatre cylindres, mais en raison de leur puissance nettement inférieure, ils avaient une longueur nettement plus courte. En raison de cet effet, la déviation du corps sur les machines Askold s'est avérée beaucoup plus faible - oui, elles l'étaient, mais, disons, "dans des limites raisonnables" et n'ont pas entraîné de déformations susceptibles de désactiver les moteurs à vapeur.
En effet, on supposait à l'origine que la puissance totale des machines Varyag était censée être de 18 000 ch, respectivement, la puissance d'une machine était de 9 000 ch. Mais plus tard, Ch. Crump a commis une erreur très difficile à expliquer, à savoir qu'il a augmenté la puissance des moteurs à vapeur à 20 000 ch. Les sources expliquent généralement cela par le fait que Ch. Crump s'y est mis en raison du refus du MTK d'utiliser le souffle forcé lors des tests du croiseur. Il serait logique que Ch. Crump, en même temps que l'augmentation de la puissance des machines, augmente également la productivité des chaudières du projet Varyag aux mêmes 20 000 ch, mais rien de tel ne s'est produit. La seule raison d'un tel acte pourrait être l'espoir que les chaudières du croiseur dépasseront la capacité établie par le projet, mais comment y parvenir sans recourir à la contrainte ?
Ici déjà l'une des deux choses - ou Ch. Crump espérait toujours insister sur les tests en forçant les chaudières et craignait que les machines n'« étirent » leur puissance accrue, ou pour une raison obscure, il croyait que les chaudières du Varyag et sans forcer, une puissance de 20 000 ch sera atteinte. En tout cas, les calculs de Ch. Crump s'est trompé, mais cela a conduit au fait que chaque machine de croisière avait une puissance de 10 000 ch. En plus de l'augmentation naturelle de la masse, bien entendu, les dimensions des machines à vapeur ont également augmenté (la longueur atteint 13 m), tandis que les trois machines Askold, qui étaient censées afficher 19 000 ch. puissance nominale, ne devrait avoir que 6 333 ch. chacun (hélas, leur longueur est, malheureusement, inconnue de l'auteur).
Mais qu'en est-il de "Bogatyr" ? Après tout, c'était, comme le Varyag, à deux arbres, et chacune de ses voitures avait presque la même puissance - 9 750 ch. contre 10 000 ch, ce qui signifie qu'il avait des dimensions géométriques similaires. Mais il convient de noter que la coque du Bogatyr était un peu plus large que celle du Varyag, avait un rapport longueur/largeur légèrement inférieur et, dans l'ensemble, semblait être plus rigide et moins sujette à la déflexion que la coque du Varyag. De plus, il est possible que les Allemands aient renforcé la base par rapport à celle sur laquelle se trouvaient les machines à vapeur du Varyag, c'est-à-dire que si elle n'était pas similaire à celles reçues par les navires plus modernes, elle offrait toujours une meilleure résistance que les fondations du Varyag. Cependant, cette question ne peut être résolue qu'après une étude détaillée des plans des deux croiseurs.
Ainsi, la faute des ingénieurs de la société Crump n'était pas qu'ils aient mis une base faible pour les machines Varyag (comme, semble-t-il, le reste des constructeurs navals), mais qu'ils n'ont pas vu et n'ont pas réalisé la nécessité pour assurer la « rigidité »Machines avec un corps plus solide ou une transition vers un schéma à trois vis. Le fait qu'un problème similaire ait été résolu avec succès en Allemagne, et pas seulement par le Vulcain extrêmement expérimenté, qui a construit le Bogatyr, mais aussi par le second ordre et n'ayant aucune expérience dans la construction de grands navires de guerre selon sa propre conception par l'Allemagne, témoigne loin d'être en faveur des constructeurs américains. Cependant, en toute justice, il convient de noter que MTK n'a pas non plus contrôlé ce moment, mais il faut comprendre que personne ne lui a confié la tâche de surveiller chaque éternuement des Américains, et cela n'a pas été possible.
Mais hélas, ce n'est que le premier et peut-être même pas le plus important inconvénient des moteurs à vapeur du dernier croiseur russe.
Le problème n° 2, qui était apparemment le principal, était la conception défectueuse des moteurs à vapeur Varyag, qui étaient optimisés pour la grande vitesse du navire. En d'autres termes, les machines fonctionnaient bien à une pression de vapeur proche de la pression maximale, sinon les problèmes commençaient. Le fait est que lorsque la pression de la vapeur tombe en dessous de 15,4 atmosphères, les cylindres à basse pression cessent de remplir leur fonction - l'énergie de la vapeur qui y pénètre n'est pas suffisante pour entraîner le piston dans le cylindre. En conséquence, lors de mouvements économiques, la "charrette a commencé à conduire le cheval" - les cylindres à basse pression, au lieu d'aider à faire tourner le vilebrequin, étaient eux-mêmes mis en mouvement par celui-ci. C'est-à-dire que le vilebrequin recevait de l'énergie des cylindres haute et moyenne pression et la dépensait non seulement pour la rotation de la vis, mais également pour assurer le mouvement des pistons dans deux cylindres basse pression. Il faut comprendre que la conception du mécanisme de manivelle a été conçue pour le fait que c'était le cylindre qui entraînerait le vilebrequin à travers le piston et le coulisseau, mais pas l'inverse: à la suite d'un événement aussi inattendu et non d'utilisation banale du vilebrequin, il subit des contraintes supplémentaires non prévues par sa conception, ce qui entraîna également la défaillance des roulements qui le retenaient.
En fait, il n'y aurait peut-être pas eu de problème particulier à cela, mais seulement à une condition - si la conception des machines prévoyait un mécanisme qui déconnecte le vilebrequin des cylindres basse pression. Ensuite, dans tous les cas de fonctionnement à une pression de vapeur inférieure à celle définie, il suffisait d'"appuyer sur le bouton" - et le LPC a cessé de charger le vilebrequin, cependant, de tels mécanismes n'étaient pas prévus par la conception du "Varyag " Machines.
Par la suite, l'ingénieur I. I. Gippius, qui a supervisé l'assemblage et l'ajustement des mécanismes des destroyers à Port Arthur, a effectué un examen détaillé des machines Varyag en 1903 et a écrit un document de recherche complet basé sur ses résultats, a indiqué ce qui suit:
« Ici, on suppose que l'usine de Crump, pressée de remettre le croiseur, n'a pas eu le temps d'ajuster la distribution de vapeur; la machine s'est rapidement énervée et sur le navire, naturellement, ils ont commencé à réparer les pièces qui souffraient plus que d'autres en termes d'échauffement, de cliquetis, sans éliminer la cause première. En général, c'est sans doute une tâche extrêmement difficile, voire impossible, de redresser par bateau un véhicule qui était initialement défectueux en sortie d'usine. »
Il est évident que Ch. Crump est entièrement responsable de cette lacune de la centrale de Varyag.
Le problème numéro 3, en lui-même, n'était pas particulièrement grave, mais en combinaison avec les erreurs ci-dessus, il a donné un "effet cumulatif". Le fait est que pendant un certain temps, lors de la conception des machines à vapeur, les concepteurs n'ont pas pris en compte l'inertie de leurs mécanismes, de sorte que ces derniers étaient constamment exposés à des contraintes excessives. Cependant, au moment où le Varyag a été créé, la théorie de l'équilibrage des forces d'inertie des machines avait été étudiée et répandue partout. Bien entendu, son application a nécessité des calculs supplémentaires de la part du constructeur de machines à vapeur et lui a créé certaines difficultés, ce qui signifie que le coût de l'ensemble des travaux a augmenté. Ainsi, dans ses exigences, MTC n'a malheureusement pas indiqué l'application obligatoire de cette théorie dans la conception des moteurs à vapeur, et Ch. Crump, apparemment, a décidé d'économiser sur cela (il est difficile d'imaginer que lui-même, et aucun de ses les ingénieurs ont quelque chose à ce sujet, ils ne connaissaient pas la théorie). En général, soit sous l'influence de la cupidité, soit à cause d'une incompétence banale, mais les dispositions de cette théorie lors de la création des machines Varyag (et, soit dit en passant, les Retvizan) ont été ignorées, ce qui a rendu les forces d'inertie action "très défavorable" (selon I. I. Gippius) sur les cylindres de moyenne et basse pression, contribuant à perturber le fonctionnement normal des machines. Dans des conditions normales (si la machine à vapeur était dotée d'une base fiable et qu'il n'y avait aucun problème de distribution de vapeur), cela n'entraînerait pas de pannes, et donc …
Le blâme pour ce manque de machines à vapeur "Varyag" devrait, très probablement, être imputé à la fois à Ch. Crump et au MTK, qui a autorisé la formulation vague de l'ordre.
Le problème n°4 était l'utilisation d'un matériau très spécifique dans les roulements des moteurs à vapeur. À cette fin, des bronzes au phosphore et au manganèse ont été utilisés, qui, à la connaissance de l'auteur, n'étaient pas largement utilisés dans la construction navale. En conséquence, ce qui suit s'est produit: pour les raisons ci-dessus, les roulements des machines "Varyag" ont rapidement échoué. Ils devaient être réparés ou remplacés par ce qui était à portée de main à Port Arthur, et là, hélas, il n'y avait pas de tels délices. En conséquence, une situation s'est produite lorsque la machine à vapeur fonctionnait avec des roulements en matériaux de qualités complètement différentes - l'usure prématurée de certains provoquait des contraintes supplémentaires dans d'autres, et tout cela contribuait également à perturber le fonctionnement normal des machines.
A strictement parler, c'est peut-être le seul problème dont la « paternité » ne peut être établie. Le fait que les fournisseurs de Ch. Crump aient choisi un tel matériau ne pouvait en aucun cas provoquer une réaction négative de qui que ce soit - ici, ils étaient complètement à part entière. Il était clairement au-delà des capacités humaines d'assumer l'état catastrophique de la centrale de Varyag, d'en prévoir les causes et de fournir à Port Arthur les matériaux nécessaires, et il n'était guère possible d'y fournir les qualités de bronze nécessaires "au cas où", étant donné l'énorme quantité de tous les matériaux pour l'escadron dont le besoin était connu à coup sûr, mais dont les besoins ne pouvaient pas être satisfaits. Blâmer les ingénieurs mécaniciens qui ont réparé les machines Varyag ? Il est peu probable qu'ils aient eu la documentation nécessaire qui leur permettrait de prévoir les conséquences de leurs réparations, et même s'ils en avaient connaissance, que pourraient-ils changer ? Ils n'avaient toujours pas d'autres options.
Résumant notre analyse de la centrale électrique du croiseur "Varyag", nous devons affirmer que les défauts et les erreurs de conception des moteurs à vapeur et des chaudières se complétaient "magnifiquement". On a l'impression que les chaudières et les machines à vapeur de Nikloss ont fait un pacte de sabotage contre le croiseur sur lequel elles étaient installées. Le danger d'accidents de chaudières a obligé l'équipage à établir une pression de vapeur réduite (pas plus de 14 atmosphères), mais cela a créé des conditions dans lesquelles les machines à vapeur du Varyag devaient rapidement devenir inutilisables, et les mécaniciens du navire ne pouvaient rien y faire.. Cependant, nous examinerons plus en détail les conséquences des décisions de conception des machines et des chaudières Varyag plus tard, lorsque nous analyserons les résultats de leur fonctionnement. Ensuite, nous donnerons l'évaluation finale de la centrale électrique du croiseur.
