Гвардейский крейсер «Красный Кавказ».

Преимущество реактивных турбин при работе с паром низкого давления заставило в дальнейшем и другие заводы строители турбин активного типа – прибегнуть к комбинации своих турбин с турбинами Парсонса. Фирмы же, закупившие лицензии на право производства турбин Парсонса, стали заниматься разработкой судовых турбин с внедрением активных колес Кэртиса. Этими разработками занимались германские турбостроительные фирмы. В результате такой работы появилась система судовых турбин Мельмс – Пфеннингер. Она представляла собой турбину парсоновского типа с несколькими активными колесами Кэртиса со стороны впуска пара. При разработке комбинированных турбин наиболее ощутимые результаты были получены строителями турбин Кэртиса, В условиях корабля на режим работы турбины накладывались два противоположных требования: с одной стороны, стремление повысить коэффициент полезного действия самой турбины, с другой, гребного винта. Естественно, что при этом в процессе проектирования турбин для различных классов кораблей принимались компромиссные технические решения, удачный выбор которых зависел от опыта и таланта как конструктора турбин, так и проектировщиков корабля. Уже в то время было хорошо известно, что главным фактором, от которого зависит коэффициент полезного действия турбины, является соотношение скорости проходящего в ней пара и скорости вращения турбинных лопаток. В стационарных условиях имелись возможности довести скорость последних до величины, близкой к оптимальной, т. е. такой, которая дает наибольший коэффициент полезного действия. В корабельных же условиях при прямой передаче на гребной вал эту скорость приходилось ограничивать, чтобы получить удовлетворительный момент и коэффициент полезного действия гребного винта, который при больших оборотах начинал кавитировать, что приводило к резкому ухудшению гидродинамических характеристик винта и корабля в целом, а также другим неприятным последствиям: вибрации корпуса судна, кавитационной эрозии, повышенному акустическому излучению. Последнее, правда, тогда не играло никакой роли и могло не учитываться при проектировании. Вследствие этого конструкторам приходилось выбирать такое число оборотов гребного винта, которое давало бы наибольший коэффициент полезного действия и турбины, и гребного винта. Как показал приобретенный в то время опыт, разница в результатах, полученная при эксплуатации различных турбинных судов, объяснялась, как правило, «неодинаково удовлетворительными соразмерениями турбин и гребных винтов» [44] Сложившуюся ситуацию в проектировании турбин с прямой передачей на винт Морской технический комитет оценивал так: «Есть основание сказать, что в настоящее время имеется уже некоторый опыт в этом отношении, основывающийся на результатах испытаний турбинных судов, и, строя турбины для сравнительно малых скоростей вращения, удовлетворяющих условиям выгодного действия гребных винтов, находят возможность обеспечить довольно высокое совокупное полезное действие и турбин» и гребных винтов» [45].

Каким же образом все же удавалось решить тогда задачу снижения числа оборотов гребного винта? Путь был единственный: увеличивать окружную скорость вращения турбинных лопаток и снижать, насколько это возможно, скорость пара, задавшись при этом определенным, наиболее выгодным числом оборотов гребного винта для данного класса корабля, Конечной целью таких расчетов было достижение оптимального соотношения скоростей пара и турбинных лопаток, что обеспечивало, в свою очередь, удовлетворительный коэффициент полезного действия турбинной установки. Но при этом возрастали диаметр и масса турбины, которые в судовых условиях, естественно, не могли не ограничиваться размерами корпуса корабля и его водоизмещением.

На первых этапах разработки судовых турбинных двигателей наблюдался слишком осторожный подход к расчету их мощности. Поэтому во время эксплуатации, даже при полком ходе корабля, давление пара оказывалось значительно заниженным по сравнению с действительными возможностями турбин, что понижало экономичность последних. Как выяснилось позже при испытаниях турбинных судов, паровые турбины допускали довольно большие перегрузки в течение длительного времени, причем их экономичность от этого нисколько не снижалась, а даже, наоборот, повышалась. В то же время при работе на скоростях, меньших тех, для которых были рассчитаны турбины, их экономичность резко снижалась. Замеры, проведенные на многих кораблях, показали, например, что у 18-уз судна расход угля на 1 л.с. в один час при скорости 17 уз возрастает на 4,5%, при 16 уз – на 10% и 15 уз – на 18%.