Электроходы | ТМ 1938-07

Проф. Б. ЛОБАЧ-ЖУЧЕНКО

Еще Жюль Верн в одном из своих романов нарисовал увлекательную картину путешествия на подводном электрическом судне «Наутилус».

Эта фантазия в наше время стала действительностью. Жюль Верн угадал даже характер двигателя — подводные лодки передвигаются под водой с помощью электрического тока, вращающего гребной винт. Источником тока для подводных лодок служат аккумуляторы, которые заряжаются заранее от дизеля. Зарядка происходит на поверхности, так как под водой, без воздуха, дизель работать не может. Однако, несмотря на громоздкость аккумуляторов, их мощность слаба и энергии хватает ненадолго. Поэтому лодка движется под водой с небольшой скоростью и для новой зарядки аккумуляторов должна снова всплывать на поверхность. Таким образом, подводная лодка является «электроходом» только под водой. В надводном же состоянии она перемещается значительно быстрее с помощью более мощных двигателей Дизеля.

В последнее время в торговом и военном флоте начинают широко применяться и надводные электроходы, т. е. суда, у которых гребные винты или колеса приводятся в движение электродвигателями. В них источником электрического тока служат динамомашины. Для приведения в действие динамомашин нужен в свою очередь так называемый первичный двигатель — паровая турбина или дизель. В зависимости от типа первичного двигателя электроходы разделяются на электротеплоходы и электротурбоходы.

Казалось бы, такая конструкция отличается излишней сложностью. Понятно применение электродвигателя под водой, где работа дизеля или паровой турбины становится невозможной. Но почему нужно создавать лишнее звено на надводных судах, зачем превращать механическую энергию первичного двигателя в электрическую, вместо того чтобы непосредственно передавать ее на гребной винт? Несмотря на эту кажущуюся сложность, электроходы отличаются большими преимуществами перед судами обычного типа.

В чем же заключаются эти преимущества?

Прежде всего, на электроходах можно применить более простые и экономически выгодные первичные двигатели. Обычные суда приводятся в движение специальными, так называемыми судовыми турбинами и дизелями, которые отличаются очень сложным устройством. Они должны быть приспособлены к различным требованиям судоходства. Так, например, действие гребного винта оказывается наиболее выгодным, когда он дает от 125 до 250 оборотов в минуту. Поэтому судовые дизели должны быть тихоходными, а для паровых турбин приходится даже прибегать к специальной замедляющей передаче.

Между тем на электроходах число оборотов гребного винта и его реверсирование (перемена с переднего хода на задний) ни в какой степени не зависят от числа оборотов первичного двигателя. Поэтому на электроходах могут применяться более простые стационарные двигатели, т. е. дизели с числом оборотов до 600 в минуту и даже выше и паровые турбины, дающие до 2—3 тыс. оборотов в минуту. Эти двигатели отличаются большой экономичностью и значительно меньшим весом, что имеет для судна громадное значение.

Зависимость работы первичных двигателей от числа оборотов гребных винтов приводит к тому, что двигатели на обычных судах не всегда работают на свою полную мощность, при которой они развивают наибольшее полезное действие. Всякая перемена условий и даже перемена хода — с переднего на задний, с полного на средний и малый — заставляет регулировать работу двигателя и число его оборотов. И в этом отношении электроходы тоже имеют преимущество перед обычными судами. На электроходе можно установить несколько динамомашин, причем в зависимости от условий они могут работать не все, но зато каждая действующая динамомашина будет работать полной мощностью и давать наибольший коэффициент полезного действия.

Это особенно важно для таких судов, как буксирные, пассажирские и ледоколы, которые должны работать в различных, часто меняющихся условиях. Так, например, от пассажирских судов осенью, при неполном числе пассажиров, требуется меньшая мощность, чем летом. Буксир также работает с различной мощностью, в зависимости от величины его, как говорят водники, «воза», т. е. от того, какое число барж он буксирует. Так же разнообразны условия работы ледокола — идет ли он в чистой воде, или в мелкораздробленном льду, или должен ломать сплошной лед, ударяясь о него с разгона. Во всех этих случаях, когда надо отойти от средней нормальной скорости и мощности, электроходы дают большую экономию топлива. Они способны к значительной временной перегрузке. Это качество особенно ценно для ледоколов, которые при встрече со сплошным льдом должны преодолевать резко возрастающее сопротивление.

Само управление судном на электроходах значительно удобнее, чем на теплоходах или пароходах, на которых сигналы с командного мостика с помощью машинного телеграфа передаются вниз, в машинное отделение, и там уже исполняются механиками. При электрическом управлении можно управлять гребными электродвигателями непосредственно с командного мостика, без помощи механиков. Машинные телеграфы на электроходах соединены с такими же контроллерами, какие мы видим на трамвайных вагонах. Не сходя с мостика, можно сообщить электроходу задний и передний ход, полный, средний или малый ход и т. д.

Самым большим турбоэлектроходом является сейчас французский трансатлантический пассажирский гигант «Нормандия». Этот электроход, построенный в 1935 г., является крупнейшим судном в мире.

Внешний вид электрохода «Нормандия». Электроход снабжен четырьмя турбоальтернаторами, каждый из которых питает током свой гребной электродвигатель. Полная мощность всех электродвигателей — 160 тыс. л. с.

«Нормандия» занимает в длину почти ⅓ км — 314 м. Ширина электрохода достигает 36 м. Высота от киля до верхней палубы — 39 м, что равно высоте девятиэтажного дома. Водоизмещение — 67,5 тыс. т, примерно вдвое больше самого крупного военного линейного корабля.

Этот колосс приводится в движение четырьмя гребными электродвигателями, которые развивают при полной мощности 160 тыс. л. с. Они делают 243 оборота в минуту и сообщают судну скорость до 30 узлов (55 км в час).

Источником тока на «Нормандии» являются четыре турбоальтернатора. Каждый из них представляет собой динамомашину, которая приводится в движение паровой двухцилиндровой турбиной и вырабатывает переменный трехфазный ток. Полное число оборотов альтернатора — 2430 в минуту, т. е. в десять раз больше, чем у гребных электродвигателей.

Один из четырех турбоальтернаторов величайшего электрохода «Нормандия».

На больших скоростях каждый альтернатор питает током свой гребной электродвигатель. Но зимой, при неполной нагрузке, и в других случаях, когда требуется меньшая мощность, из четырех турбоальтернаторов работают только два; каждый из них обслуживает по два гребных электродвигателя. Расход топлива при этом уменьшается вдвое, а скорость снижается только с 30 до 24 узлов.

Пар, отработавший в паровых турбинах, поступает в четыре громадных холодильника, общей охлаждающей поверхностью в 2 тыс. м³. Здесь пар сгущается в воду, которая снова идет на питание котлов. Всего на «Нормандии» 29 водотрубных котлов, поверхностью нагрева по 1 тыс. м² каждый.

Наряду с турбоэлектроходами широкое применение находят и дизель-электроходы, как морские, так и речные. Так, например, в 1935 г. в Англии был построен речной пассажирский электроход «Талисман» длиной в 68 м. Он совершает короткие рейсы и потому имеет места только для сидения. В машинном отделении расположены продольно по два в ряд четыре дизель генератора. Эти генераторы вращает один большой электродвигатель мощностью в 1300 л. с. Он установлен поперек судна и приводит в движение гребные колеса. При работе всех четырех генераторов «Талисман» достигает скорости в 18,5 узла, а при работе трех генераторов — 15 узлов.

Продольный разрез корпуса и план палубы электрохода «Талисман».

Примером электроходов-ледоколов может служить шведский трехвинтовой ледокол «Имер» длиной в 78,6 м и водоизмещением в 4300 т. На ледоколе шесть генераторов по 1500 л. с. каждый и три гребных электродвигателя по 2700 л. с.

Принцип электродвижения применяется сейчас на судах всевозможных типов. В настоящее время построены уже сотни электроходов: большие океанские лайнеры и пассажирские пароходы меньших размеров, электроходы-буксиры, электроходы-яхты, судогрузные и наливные электроходы, электроходные ледоколы и паромы для перевозки железнодорожных поездов. В США уже построены и крупные военные корабли-электроходы.

Растущий флот Советского Союза также пополняется мощными электроходами. Главное управление Северного морского пути разработало проект двух грандиозных дизель-электрических ледоколов для Арктики. Длина каждого ледокола будет достигать 100 м, водоизмещение — 8 тыс. т, наибольшая мощность — 17600 л. с. Четыре девятицилиндровых двухтактных двигателя по 3 тыс. л. с. будут вращать каждый свой генератор тока. Эти ледоколы будут проходить весь Северный морской путь только с одной бункеровкой (пополнение топлива), причем могут вести за собой караван буксируемых судов. Разработан проект громадных речных пассажирских электроходов, которые в первую очередь будут курсировать по каналу Волга—Москва. О таком судне, исключительном по красоте и удобствам, рассказано в № 6 нашего журнала в очерке «Советский электроход».

На электроходах устанавливается сложная и разнообразная аппаратура: вольтметры, амперметры, рубильники, переключатели, реле, предохранительные приборы, световая и звуковая сигнализация и т. д. Но, несмотря на это, управление электроходами просто и удобно. Значительные преимущества электроходов открывают перед ними широкую дорогу. В недалеком будущем они, наряду с теплоходами и пароходами, появятся в наших водах.