Таблица 10.13. Характеристики противоторпедной защиты проектов тяжелых артиллерийских кораблей, 1916–1922 гг.
Название Страна, год разработки проекта Общая глубина бортового защитного слоя на миделе, мм Толщина броневой переборки, мм Расчетная мощность взрыва, кг (эквивалент ТНТ) «Наваль #2» Россия, 1917 7500 25 250 «Нагато» Япония, 1916 6500 75 (3x25) 300 «Тоза» Япония, 1919 5300 75 (3x25) 300 «Мериленд» США, 1916 5200 57 (3x19) 340 «Саут Дакота» США, 1919 5200 57 (3x19) 340 «Лексингтон» США, 1919 4700 38 (2x19) 200 «Худ» Англия, 1916 4200 (МО), 7500 (КО) 38 (2x19) 200 «G3» Англия, 1921 6100 44 (2x22) 340 «Нельсон» Англия, 1922 5700 38 (2x19) 320 Двигательная установка.
Ко времени прихода поколения 16" линкоров двигательные установки тяжелых артиллерийских кораблей находились в процессе интенсивного усовершенствования. За отрезок времени, составивший с момента появления на флоте турбины чуть больше 10 лет, непрерывный прогресс судовой энергетики принес огромные перемены. Совершенствовался тип котлов, повсеместно был осуществлен переход на жидкое топливо, значительное развитие получили сами турбинные механизмы. Однако самым важным новшеством стал переход к системам понижающих передач, призванным увязать «коня и трепетную лань» — высокооборотную паровую турбину и низкооборотный гребной винт. Приступая к реализации послевоенных программ строительства 16" линкоров, все ведущие морские державы интенсивно внедряли в их конструкцию все новейшие достижения судовой энергетики, но шли при этом самостоятельными путями.
Флот Соединенных Штатов выделялся и на этот раз. В конце 1914 г. было принято решение об оснащении одного из трех новых линкоров класса «Нью-Мексико» экспериментальной турбоэлектрической установкой. Выбор пал на головной корабль серии, и он стал первым в мире линкором, гребные валы которого приводились во вращение электромоторами, в то время как два его собрата получили турбозубчатые агрегаты — «Миссисипи» системы Кертиса, «Айдахо» системы Парсонса. Опыт с «Нью-Мексико» вполне удовлетворил инженерно-механическое управление флота, и он был развит в следующей подобной паре линкоров — «Теннеси» и «Калифорния». Ко времени начала постройки четырех 16" линкоров класса «Мериленд» флот США уже твердо ориентировался в проектах своих будущих тяжелых кораблей на турбоэлектрические установки.
Тип котлов для линкоров и линейных крейсеров не был одинаковым — «Мериленд» и «Саут Дакота» имели соответственно по 8 и 12 котлов системы Бабкок/Уилкокс или Уайт/Форстер с давлением пара 20 атм, а «Лексингтон» — 16 котлов Ярроу с давлением 20,7 атм. Переход от секционных котлов на линкорах к котлам треугольного типа в проекте линейного крейсера был необходимым шагом по двум причинам. Во-первых, котлы прежнего типа были менее мощными, и при наличии их в числе 24 в первоначальном проекте лишь половина могла быть размещена под броневой палубой, остальные же 12 располагались ярусом выше безо всякой защиты. Вторая немаловажная причина заключалась в том, что новые котлы по своему типу могли выдерживать более высокую перегрузку в условиях эксплуатации на судне с такими высокими скоростными характеристиками, как это планировалось на «Лексингтоне».
Пар приводил в действие турбогенераторы — по два на линкорах и четыре на линейном крейсере (каждый мощностью в 11000 кВт на «Мериленде», 28000 кВт на «Саут Дакоте» и 40000 кВт на «Лексингтоне»), в которых турбины имели с электрогенераторами непосредственное соединение. Мощность электромоторов, насаженных прямо на гребные валы, составляла — на «Мериленде» по 5250 кВт, на «Саут Дакоте» по 11200 кВт, на «Лексингтоне» по 16500 кВт. Линкоры имели по одному двигателю на каждый вал, а линейный крейсер — по два, располагавшихся друг за другом. Напряжение питания электромоторов во всех трех проектах составляло 5000 В.
Оригинальная двигательная установка, примененная американским флотом для всех 10 запланированных линкоров и шести линейных крейсеров с 16" артиллерией, показала свои хорошие результаты и позволила существенно улучшить двигательные характеристики и КПД установки. Так, для «Мериленда» при развитии им скорости полного хода в 21 уз частота вращения турбогенераторов составляла 2065 об/мин, в то время как гребные валы имели лишь 170 об/мин. При введении турбоэлектрической установки отпадала необходимость в таком крупном узле, как турбина заднего хода, поскольку реверсирование гребного вала осуществлялось простой переменой полярности тока к электродвигателям. Помимо этого, достигалась также значительная экономия топлива, веса машинной установки и расходных материалов, а также существенное укорочение гребных валов, вызванное применением компактных электродвигателей, которые могли быть отнесены дальше в корму[217].
Успешный опыт с введением электродвижения на тяжелых кораблях американского флота не вызвал положительного отклика у конструкторов британского флота — вчерашнего союзника США по войне с центральными державами, ныне готовящегося к созданию новых мощных линкоров в попытке отстоять в грядущей (как тогда полагали) борьбе с заокеанским колоссом свое обладание Атлантикой. В течение предшествующего периода совершенствования судовых турбинных установок британские турбостроительные фирмы добились значительных успехов в разработке и создании зубчатых редукторов — механических передач, передающих вращение с турбины на гребной вал со значительно меньшей скоростью, что оптимизировало как работу турбины, так и гребного винта. Основная сложность при создании надежных зубчатых редукторов заключалась в точной нарезке зубцов на огромных шестернях, способных выдерживать колоссальные нагрузки при передаче крутящего момента на гребной вал для достижения требуемого упора винта. Зубцы простой (прямой) формы не выдерживали подобных усилий, и выход был найден в применении геликоидальной (косой) нарезки, существенно увеличивавшей площадь соприкосновения зубцов, находящихся в зацепе.
Первым британским тяжелым кораблем, получившим одноступенчатый зубчатый понижающий редуктор, стал «Худ». Частота вращения гребных валов составляла 210 об/мин, в то время как у предшествующих серий 15" линкоров с прямоприводными турбинами она была 300–320 об/мин. Тщательное исследование результатов испытаний «Худа» позволило британским инженерам сделать ряд выводов для сравнения турбозубчатой и турбоэлектрической передач. Оказалось, что первый тип двигательной установки занимает на 10–13 % меньший объем корпуса, имеет на 10 % меньший расход пара, меньший вес и обладает на 5–6 % большим КПД. Единственным недостатком по сравнению с турбоэлектрической установкой (укладывавшимся, однако, в рамки общей экономии веса) было наличие турбин заднего хода и необходимость больших затрат времени для реверсирования на задний ход. Помимо введения зубчатой передачи, двигательная установка «Худа» отличалась еще одним новшеством — на нем первом из тяжелых кораблей британского флота были установлены тонкотрубные котлы, на 30 % более экономичные, хотя и более сложные в обслуживании, чем широкотрубные, применявшиеся на прежних сериях линкоров и линейных крейсеров.[218]
Силовая установка «Худа» послужила прототипом для проектирования машинно-котельной установки 16" проекта «Джи-3». Число тонкотрубных котлов усовершенствованной конструкции Ярроу с большей паропроизводительностью, чем в проекте «Худа», было сокращено у «Джи-3» с 24 до 20. Четыре комплекта одноступенчатых турбозубчатых агрегатов работали каждый на свой гребной вал, частота вращения которых для развития полного хода в 32 узла составляла 200 об/мин. На каждом валу предусматривалось по крейсерской турбине для развития экономического хода в 17 уз.[219]
