В России паровые судовые турбины накануне первой мировой войны строились исключительно для военных кораблей. Причем для линейных кораблей и линейных крейсеров применялись турбины Парсонса, право на производство которых было приобретено Балтийским и Франко-Русским заводами, а также Обществом Николаевских заводов и верфей, Турбины для эскадренных миноносцев и легких крейсеров строились на Металлическом и Русско-Балтийском заводах, в Обществе Николаевских заводов и верфей, на Путиловской верфи и Русско-Балтийском заводе. Турбины, выпускавшиеся этими предприятиями, были самых разнообразных типов: Броун – Бовери – Парсонс, Кэртис – АЭГ, Кэртис – АЭГ – Вулкан и др. Но при этом следует заметить, что русское турбостроение в то время не внесло чего-либо принципиально нового в конструкцию судовых паровых турбин [46].
Если системы турбинных двигателей не отличались большим разнообразием и проектант корабля неизменно останавливал свой выбор или на турбинах Парсонса, или на турбинах Кэртиса, не считая их модификаций, то системы водотрубных котлов, напротив, были настолько разнообразны, что одни их наименования трудно было бы перечислить [47] При этом проектанты судов в большинстве стран, строивших боевые корабли, стремились применять те конструкции и типы котлов, которые были изобретены их соотечественниками. Тем не менее в первом десятилетии XX в. во многих странах сложилась определенная практика при выборе котлов. На больших кораблях английского флота, как правило, устанавливались котлы Бабкока – Вилькокса и Ярроу, на американских – также Бабкока – Вилькокса, на французских – Бельвиля и Никлосса, на германских – Шульца – Торникрофта и на японских – Мийабара. На быстроходных судах – крейсерах малого водоизмещения и эскадренных миноносцах – почти все страны применяли котлы Торникрофта и Нормана. В России преимущественно строились котлы Бельвиля, Ярроу, Торникрофта и их модификации, например котлы Долголенко – Бельвиля.
По существовавшей тогда классификации судовые котлы Ярроу, Торникрофта и Нормана относились к группе котлов с изогнутыми трубками [48] , а котлы Бабкока Вилькокса, Бельвиля и Никлосса – к котлам с прямыми трубками. Эти две группы котлов отличались не только кипятильными трубками, главное их отличие состояло в самой конструкции котла, а именно: во взаимном расположении коллекторов и трубок, а также в наклоне и толщине трубок. В этом отношении котлы с изогнутыми трубками относились к группе барабанных котлов шатрового или треугольного типа. Котлы же с прямыми трубками представляли собой котлы секционного типа. Оба типа котлов имели естественную циркуляцию воды. Тем не менее котлы треугольного типа имели гораздо лучшую циркуляцию воды, а также могли выдерживать более высокие перегрузки, были лучше приспособлены к нефтяному отоплению и обладали высокой паропроизводительностью.
Порой проектантам корабля трудно было выбрать определенный тип котла для корабля, намеченного к постройке. Для обсуждения этого вопроса нередко создавались специальные комиссии. Во Франции, например, дискуссии по поводу типа котлов для вновь проектируемых кораблей выносились даже в Национальное собрание, на страницы газет и технических журналов. Такая же дискуссия развернулась и в России при проектировании линейных кораблей типа «Севастополь», и А. Н. Крылову пришлось приложить немало усилий, чтобы доказать целесообразность установки котлов Ярроу вместо котлов Бельвиля [49].
В первом десятилетии XX в. во всех странах мира началось интенсивное внедрение жидкого топлива для отопления судовых котлов. Практикой было подсказано наиболее рациональное техническое решение, К форсункам подводили жидкое топливо под давлением с предварительным подогревом до температуры 80-90°С При этом применялась форсированная тяга путем создании в котельных отделениях повышенного давления воздуха. Первоначально в качестве жидкого топлива употреблялась преимущественно сырая нефть. Применение нефтяного отопления котлов позволяло значительно сократить количество обслуживающего персонала в котельных отделениях, отказаться от трудоемких авралов но погрузке угля, улучшить процесс горении топлива в топочном пространстве котла. При нефтяном отоплении не требовалось открывать дверцы топок, что благоприятно сказывалось на режиме их работы и не приводило к интенсивному дымообразованию в момент загрузки угля.
Особенно большие успехи в области сжигания нефти были достигнуты в итальянском флоте. Уже к концу XIX в. многие миноносцы там были переведены на чисто нефтяное отопление. На броненосцах вводилось смешанное отопление (уголь и нефть). Такое решение было признано наиболее практичным, так как это не требовало капитальной переделки котлов. Изменения заключались лишь в том, что в переднюю стенку котла устанавливали от трех до пяти форсунок в один ряд непосредственно над колосниковой решеткой.
В России опыты по применению нефтяного отопления вначале были проведены на миноносцах, а затем на броненосце «Ростислав» на Черном море. Они показали хорошие результаты и послужили толчком к дальнейшему развитию нефтяного и смешанного отопления на кораблях русского флота, созданных по программам 1908- 1916 гг. Смешанное отопление, не требовавшее особых затрат, сразу позволяло увеличить район плавания кораблей, так как расход угля на одну милю значительно сокращался. При наблюдениях в итальянском флоте за эксплуатацией котлов на смеша ином топливе было установлено, что 1,0 кг нефти был эквивалентен по паропроизводительности 1,57 кг угля. Смешанное отопление быстро развивалось и в других флотах мира. Например, в Англии к 1910 г. смешанное отопление уже применялось на 50 линейных кораблях и крейсерах, а в Германии – на 36 судах военного флота [50].
Главным недостатком смешанного отопления была трудность в поддержании бездымного горения, что особенно важно для военных кораблей, так как дымы обнаруживаются гораздо дальше, чем сам корабль. Наибольшее дымообразование наблюдалось при загрузке угля в топку. В этот момент поступление воздуха к основанию факела значительно уменьшалось вследствие того, что воздух устремлялся через открытые дверцы в верхнюю часть топочного пространства. Это вело к интенсивному выбросу продуктов неполного сгорания топлива в виде густого черного дыма. Накануне первой мировой войны наблюдалась устойчивая тенденция перехода к чисто нефтяному отоплению, но тем не менее к ее началу на больших военных кораблях, в том числе и на новых турбинных крейсерах, оставалось смешанное отопление котлов.
К 1910 г. были выработаны основные требования к сжиганию жидкого топлива в судовых котельных установках, а именно; применение механических нефтераспылителей, повышенное давление воздуха в котельных отделениях, увеличенное количество форсунок, подогрев нефти до 70-90 °С, создание давления на входе форсунок 8-12 кг/см2 , осуществление предварительного фильтрования нефти и др. Типов форсунок для распыления нефти, разработанных к тому времени, было еще больше, чем систем судовых котлов, но наибольшую популярность у котлостроителей завоевали форсунки Кэртинга и Торникрофта.
Применение турбинных двигателей предъявило повышенные требования к параметрам пара, Турбины лучше работали при подаче сухого пара повышенной температуры. Эту задачу решали пароперегреватели. Впервые широкие опыты с пароперегревателями были поставлены в английском флоте. На броненосце «Британия» шесть котлов Бабкока – Вилькокса из восемнадцати были снабжены пароперегревателями. Как показали результаты сравнительных испытаний при работе с пароперегревателями во время 30-ч пробега экономическим ходом, расход угля на 1,0 л.с./ч сократился на 15,7%, а температура газов в дымоходах снизилась на 28 °С. Перегрев пара в пароперегревателе не превышал 33 °С.
Получить перегретый пар, особенно при нефтяном отоплении котлов, не представляло большого труда. Поэтому инженер-механик Д. А. Голов видит причину слабого внедрения пароперегревателей в другом: «Пользоваться на судах выгодами перегретого пара мешает не трудность его получения, а опасность и затруднительность пользования паром высокой температуры» [51].
Таков был в общих чертах уровень развития корабельной энергетики в период реализации судостроительных программ 1908-1916 гг., нашедший свое отражение в энергетических установках новых линейных кораблей, легких крейсеров и эскадренных миноносцев.
Преимущество турбинных двигателей в обеспечении высокой скорости кораблей могло быть реализовано на практике только при условии достаточно высокой ходкости, которая определяется, как известно, обводами корпуса и большим отношением длины к ширине. Последнее же всегда связано с дополнительными мерами по обеспечению продольной прочности, Поэтому главное внимание при проектировании турбинных крейсеров обращалось на общую продольную прочность корпуса, «Продольная прочность теперь особенно останавливает на себе внимание кораблестроителей,- отмечает корабельный инженер Н. Н. Кутейников,- современные корабли весьма длинны и имеют загруженные тяжелыми орудийными башнями оконечности, что увеличивает изгибающий момент и идет в ущерб их продольной прочности» [52].
