Акаги, Амаги, Харуна и турбины
Конструкция одной из двухкорпусных турбин высокого и низкого давления на Акаги представлена на схеме 1. Ее расчетная мощность составляет 16 400 SHP, при этом число оборотов высокодавленческой турбины — 2 996 об/мин, а низкодавленческой турбины — 2 369 об/мин. Эта мощность передавалась через одноступенчатый редуктор на гребной вал, где скорость снижалась до 210 об/мин.
Этот редуктор отличался высоким передаточным числом, надежным зацеплением зубчатых колес (речь о шевронном зацеплении, см. ниже), а также возможностью регулировки длины и укорочения благодаря системе с подвижным пиньоном I-Beam. В то время в Японии не могли самостоятельно проектировать и производить такие редукторы для крейсеров и линкоров, поэтому их проектирование и производство было поручено компании Westinghouse (W社).
Половина четырех турбин обоих кораблей (по две турбины на каждый корабль) была изготовлена компанией W社, а оставшиеся две турбины на каждом корабле были произведены в Японии по лицензии W社. Однако в результате разрушения Амаги (天城) во время землетрясения в Канто часть турбин, произведенных компанией W社, была перенесена на Акаги, в результате чего все четыре турбины на Акаги были произведены компанией W社.
А вот еще одна часть энергетической установки была передана линкору Конго-класса - Харуне. Один из котлов передали на строившуюся Мамию.
Интересный момент с Харуна с витами 12” и 3’ и 12” ровно. Это подтверждает тот факт, что разные винты в принципе в японском флоте ставили, а значит на Каге они могли быть разные. И возможно, хотя и не точно, что разный размер винтов был как раз из-за того, что силовая установка была неоднородная.
Харуна могла получить новую установку только в 1926-м году, а тут мощност 64 000 л.с., что говорит скорее о состоянии после постройки, так как после модернизации мощность возросла до 75 000 л.с. Другими словами нужно очень внимательно разбираться с Харуной, есть ли тут связь между разным диаметром винтов и неоднородностью силовой установки.
Шевронное зацепление
Главная проблема использования паровых турбин на флоте - это всегда была высокая частота вращения.
В турбостроении есть эмпирическое правило - чтобы турбина давала хороший КПД окружная скорость вращения ротора (в метрах в секунду) должна быть не менее половины скорости пара.
Это значит, что турбина небольшого размера должна вращаться со скоростью в десятки тысяч оборотов в минуту.
Для турбин большого диаметра это тысячи оборотов.
Но оптимальные частоты работы большинства гребных винтов - это 100-300 об/мин.
Поэтому первые корабельные турбины 1910х годов были огромными - до 3 и более метров в диаметре. Чтобы получить нужную окружную скорость вращения при 300-500 оборотах.
Конечно инженеры понимали, что нужен редуктор.
Вот только сделать редуктор, который переварит десятки тысяч кВт мощности и тысячи оборотов в минуту - это тот ещё квест.
Сделать это смогли только во время Первой мировой.
Для чего применили шестерни с V - образными зубьями. Так называемое "шевронное зацепление".
Изготавливать такие шестерни могли 3-4 завода на всем свете.
Это супер хай-тек того времени.
Кстати, боюсь ошибиться, но несколько помню - первый в мире крупный корабль с ТЗА (турбозубчатым агрегатом) это "Конго". Но я не уверен.
Изготовление таких редукторов настолько сложное, что американцы на своих линкорах экспериментировали с электротрансмиссией.
Когда турбина вращает генератор, а он - гребной электродвигатель.