ВЕК ПАРА. МАШИНЫ ТРОЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
(ТРОЙНИКИ)

Виктор Сергеевич Шитарев, капитан дальнего плавания

Появлению паровых поршневых машин тройного расширения пара способствовало стремление инженеров к дальнейшему наращиванию мощности, экономичности и повышению коэффициента полезного действия паровых машин. Так появился на свет трехцилиндровый компаунд с одним цилиндром высокого (ЦВД) и двумя цилиндрами низкого давления (ЦНД). Машина хорошо работала, когда судно шло полным ходом, но на малом и, особенно, на самом малом ходу второй ЦНД работал плохо, практически не увеличивая мощности машины. Поэтому было решено средний ЦНД заменить цилиндром среднего давления (ЦСД). Так получилась машина с тройным расширением пара. Часто механики ее называли просто - тройник.

Надо отметить, что в течение XIX века проектировщикам удалось добиться заметных успехов в деле совершенствования паровых поршневых машин. Вот конкретные примеры. В 1820 году удельная масса составляла 800 кг/л.с., а удельный расход топлива - 6,0 кг/(л.с.·ч). Сведения о максимальной агрегатной мощности отсутствуют. В 1850 году эти характеристики выглядели уже заметно лучше - соответственно 180…300; 4,8…6,0; максимальная мощность машины 1000 л.с. В 1870 году удельная масса уменьшилась до 120…200 кг/л.с., удельный расход топлива - до 1,1…1,8 кг/(л.с.·ч). В 1890 году значения соответствующих параметров составляли 60…120 и 0,7…1,1, а максимальная агрегатная мощность достигла 17500 л.с.

Увеличивалось и водоизмещение судов, для которых предназначались паровые машины. Так, построенный в 1903 году на штеттинской судоверфи "Вулкан Верфт" для судовладельца "Норддейтчер Ллойд" трансатлантический лайнер "Кайзер Вильгельм Второй" имел водоизмещение 19215 т, его длина составляла 215,48 м, ширина 21,96 м, осадка 8,84 м, а брутто регистровый тоннаж- 20000 регистровых тонн. Этот гигант приводился в движение с максимальной скоростью 23,5 узла двумя паровыми поршневыми машинами мощностью по 22000 и.л.с. и брал на борт 1888 пассажиров. Размеры его машин впечатляют: длина - 22 м, высота - 12,8 м; скорость хода поршня не превышала 3 м/с. Такие лайнеры работали на линии Европа - Америка, поэтому судовладельцы были весьма заинтересованы в увеличении их скоростных возможностей.

Но иметь скоростные суда хотели и моряки ВМФ, особенно после того, когда появилась самодвижущаяся мина Уайтхеда (торпеда). Ее изобретение привело к созданию нового класса боевых кораблей - миноносцев. Их основные козыри - торпедное вооружение и высокая скорость, которая компенсировала отсутствие брони. Корабли этого класса должны были иметь малые размеры (их водоизмещение составляло около 100 тонн). Для них потребовались мощные, экономичные и легкие машины. Основными недостатками миноносцев той поры были неважная мореходность, малый радиус действия, из-за чего они не могли действовать в составе эскадры боевых кораблей (основных сил ВМФ). Поэтому в начале 90-х годов ХIХ века встал вопрос о создании миноносцев, способных вести боевые действия в составе эскадры. Несколько позже их стали называть эскадренными миноносцами или просто эсминцами.

Главная практическая трудность заключалась в создании энергетической установки мощностью около 4000 и.л.с. В 1891 году английский инженер и предприниматель Э. Ярроу спроектировал и начал постройку для английского ВМФ эсминцев водоизмещением 220 тонн. Головной эсминец "Хэвок" показал на ходовых испытаниях скорость хода более 27 узлов. Английское адмиралтейство, не посчитавшись с интересами фирмы Э. Ярроу, разослало чертежи машин "Хэвока" различным предприятиям и заказало на них более 40 подобных кораблей. Это стало известно командованию Балтийского флота России из донесений морского атташе в Англии капитана 1 ранга З.П. Рожественского.

В начале января 1894 года Э. Ярроу обратился с письмом на имя начальника Главного управления кораблестроения и снабжений П.П. Тыртова, в котором сообщалось, что его фирма была бы "рада построить такое судно" для русского флота. Надо заметить, что паровые машины тройного расширения пара и паровые котлы для них были спроектированы самим Э. Ярроу. Рассчитывая на крупный заказ, он значительно усовершенствовал предлагаемый России эсминец, назначив за него цену 38000 фунтов стерлингов. В проекте контракта на строительство впервые в мировой практике оговаривалась контрактная скорость полного хода "истребителя" (от английского destroyer), равная 29 узлам. Контракт на строительство "уничтожителя миноносцев" был подписан 30 мая 1894 года в Лондоне.

С учетом пожеланий заказчика эсминец должен был иметь нормальное водоизмещение 220 т, длину 58 м, ширину 5,3 м, осадку носом 1,45 м, кормой - 1,55 м, с винтами - 2,24 м. Винты были бронзовыми трехлопастными диаметром 1,98 м. Две вертикальные паровые машины тройного расширения должны были при 400 об/мин развивать суммарную индикаторную мощность 3800 и.л.с. Восемь водотрубных паровых котлов треугольного типа системы Ярроу обеспечивали давление пара 14 атмосфер, имели поверхность нагрева 96,7 м2 каждый. Они размещались в двух котельных отделениях, каждые два соседних котла имели одну общую дымовую трубу высотой 3 м и диаметром 0,76 м.

Проектом предусматривались жилые помещения для 43 матросов и унтер-офицеров, четырех офицеров и командира корабля (отдельная каюта). Итак, 18 января 1895 года эсминец был включен в списки флота под названием "Сокол". Предварительные ходовые испытания на мерной миле проводились 17 августа, эсминец на протяжении 2,5 ч шел со скоростью 29,35 узла. Официальные ходовые испытания состоялись 25 августа. При соблюдении всех контрактных условий "Сокол" показал среднюю скорость 29,77 узла; при этом машины давали 405 оборотов в минуту, развивая мощность 3900 и.л.с. при давлении пара в котлах 12 ати. Когда же машинам дали 418 оборотов в минуту, эсминец развил среднюю скорость хода 30,285 узла без особой форсировки котлов и механизмов.

Так впервые в мире с помощью паровой поршневой машины тройного расширения пара был покорен 30-узловой рубеж скорости хода морского судна. Благополучно совершив переход из Англии, "Сокол" 16 октября 1895 года пришел в Кронштадт, а через 10 дней был подписан акт о его приеме в казну. В последующие годы корабль, отличавшийся высокой надежностью механизмов, использовался для опытов в минном деле и обучения машинных команд строившихся эсминцев этого типа. В марте 1902 года "Сокол" переименовали в "Прыткий", однако и в дальнейшем корабли, построенные в 1896 - 1904 годах на отечественных заводах по его чертежам, продолжали называть эсминцами типа "Сокол".

До начала Первой мировой войны "Прыткий" плавал в составе VI дивизиона минной дивизии Балтийского флота, а затем использовался в качестве посыльного судна. В январе 1916 года его переоборудовали в быстроходный минный тральщик. Во втором дивизионе траления он находился до конца компании 1917 года. Летом 1918 года по указанию В.И. Ленина "Прыткий" с тремя однотипными кораблями по внутренним водным путям перегнали на Волгу в состав Волжской военной флотилии, где он был переклассифицирован в миноносец. С 31 июля 1919 года он действовал в составе Волжско-Каспийской флотилии, затем 5 июля 1920 года был передан в третий дивизион миноносцев Морских сил Каспийского моря. Корабль принимал активное участие в боевых действиях. С завершением Гражданской войны, 16 августа 1922 года "Прыткий" был исключен из списков ВМФ и сдан на слом.

Паровые вертикальные машины тройного расширения получили самое широкое распространение на всех типах морских судов. Наиболее часто они строились в трехцилиндровом варианте: ЦВД, ЦСД и ЦНД. Машины мощностью до 1000 л.с. устанавливались на морских рыболовных траулерах. Использовались такие энергетические установки и на ледокольных судах. Например, линейный ледокол "И. Сталин" имел три машины по 3800 л.с. Для отечественных пассажирских судов была спроектирована машина мощностью 6000 л.с. Грузовые суда оснащались машиной мощностью 2800 л.с. Для буксиров были созданы машины мощностью 500…800 л.с. Одним словом, ряд этих машин был весьма значительным.

В погоне за экономичностью и высоким к.п.д. машины тройного расширения строили и четырехцилиндровыми. Например, на легендарном крейсере "Варяг" стояли три "тройника" мощностью около 7000 л.с. каждый. Машины имели четыре цилиндра: один ЦВД, один ЦСД и два ЦНД. Практика их эксплуатации показала, что на малом и самом малом ходах один из ЦНД работал неэффективно.
В общем, паровые поршневые машины оставили свой достойный след в истории мирового морского флота.