Turbinia (1894)
Turbinia
| яхта Класс судна |
| Великобритания Флаг |
| Уолсенд Порт приписки |
| C. A. Parsons and Company Оператор |
| 1893 Заложен |
| 2 августа 1894 Спущен на воду |
| 1894 Введен в строй |
| 1908 Выведен из эксплуатации |
| музейный экспонат Статус |
| 44,5 / т. Водоизмещение |
| 31,93 / 2,7 / 0,9 м. Размерения |
| паровая турбина Парсонса Тип ЭУ |
| 2100 л.с. Мощность ЭУ |
| 34,5 уз. Скорость (макс.) |
| 5 чел. Экипаж |
Содержание
Общие сведения
Turbinia - яхта, построенная британским инженером Чарльзом Парсонсом в 1894 году для испытания нового типа корабельной энергетической установки - паровой турбины. Небольшое судно стало первым в мире турбинным кораблем. Во время ходовых испытаний Turbinia Чарльз Парсонс впервые на практике наблюдал явление кавитации, теоретически предсказанное до того британским физиком Осборном Рейнольдсом.
В конце XIX века Turbinia была широко известна как самое быстрое судно в мире. Однако уже через несколько лет ее рекорд скорости был побит. В 1907 году яхта получила тяжелые повреждения от столкновения с другим судном, была восстановлена, но практической ценности уже не представляла и хранилась на суше. С 1926 года стала (по частям) экспонатом нескольких британских музеев. В 1983 году судно прошло полную реставрацию и с тех пор выставлено в Музее открытий Ньюкасла.
История создания
Предпосылки к созданию
В 1884 году Чарльз Парсонс, в то время сотрудник инженерной фирмы Clarke, Chapman and Co, изобрел многоступенчатую реактивную паровую турбину и запатентовал ее. Изначально турбина Парсонса использовалась для выработки электроэнергии. В 1889 году он основал собственное предприятие по производству паровых турбин и электрогенераторов C. A. Parsons and Company. Дела шли успешно, электростанции Парсонса пользовались спросом. К 1893 году у Парсонса появляется идея по установке турбинного двигателя на судно. Он создает Parsons Marine Steam Turbine Company в Уолсенде вблизи Ньюкасла и начинает строительство экспериментальной яхты Turbinia
Проектирование
Чарльз Парсонс планировал построить экспериментальное судно с турбиной мощностью в 1000 лошадиных сил длиной около 30 м. Чтобы определить необходимые параметры судна, Парсонс построил несколько ходовых моделей, которые испытывал на прудах в Райтоне (где он жил) и Хитоне (где располагался его завод по производству турбин). Первая модель в масштабе 1:50 приводилась в движение резиномотором[1]. Вторая, в масштабе 1:17, имела уже механический привод. Основываясь на трудах основоположника корабельной гидродинамики Уильяма Фруда, Парсонс по итогам испытаний смог рассчитать требуемую мощность машин, ожидаемую степень скольжения гребного винта и его эффективность.
Проектирование полностью велось Чарльзом Парсонсом и его подчиненными, несмотря на отсутствие среди них хотя бы одного кораблестроителя. По изначальному проекту планировалось очень узкое судно длиной 30,5 м, шириной 2,4 м и с осадкой 0,9 м. По итогам моделирования размерности изменились - длина увеличилась до 31,9 м, а ширина - до 2,7 м. Чтобы избежать подпрыгивания кормы на высокой скорости, нижнее кормовое образование было сделано сглаженным. Для красоты Парсонс добавил кормовой подзор, хотя сам впоследствии признавал это не самой удачной идеей.
По проекту планировалось, что одиночная паровая турбина будет развивать 1000 лошадиных сил на 2000 оборотах в минуту и приводить в движение двухлопастный винт. Планировалось развить скорость не менее 30 узлов.
К концу 1893 года у Парсонса был готов окончательный проект небольшого судна с турбинным двигателем. В январе 1894 года Parsons Marine Steam Turbine Company подала заявку на 3 патента, касающихся применения паровой турбины в качестве судового двигателя, после чего началась постройка Turbinia
Постройка и испытания
Судно построила уолсендская фирма Brown and Hood. Хотя она раньше не строила корабли, но зато имела большой опыт в металлообработке, что было важно при постройке корпуса судна из очень тонких стальных листов. С ее стапеля Turbinia сошла на воду 2 августа 1894 года. Механизмы изготовил принадлежавший Парсонсу завод в Хитоне.
Первые ходовые испытания в ноябре 1894 года показали обескураживающие результаты. Несмотря на огромную относительно скромных размеров судна мощность турбины, Turbinia с трудом развивала скорость в 20 узлов. Причиной оказался эффект кавитации, с которым до того на практике в судостроении никто раньше не сталкивался.
Во время испытаний Парсонс принимал на себя обязанности главного судового механика, а капитаном судна обычно был другой член совета директоров Parsons Marine Steam Turbine Company - Кристофер Лейланд, состоятельный офицер Королевского флота в отставке.
Описание конструкции
Корпус
Корпус Turbinia для облегчения конструкции был изготовлен из тонкой стали. Обшивка корпуса имела толщину 3/16 дюйма, а палубы - только 1/16 дюйма. Корпус был собран на заклепках.
Из надстроек изначально имелась лишь легкая частично открытая рулевая рубка. Впоследствии установили некое подобие рубки над открытым палубным постом главного механика.
Яхта несла легкую фок-мачту, которая использовалась преимущественно как флагшток для вымпела с названием судна.
Энергетическая установка и ходовые качества
Энергетическая установка яхты состояла из трехколлекторного водотрубного парового котла с рабочим давлением пара 1,4 МПа и (изначально) одной паровой турбины, приводившей в движение гребной вал с одним гребным винтом. Однако на первых испытаниях высокооборотный (до 2000 оборотов в минуту) винт оказался подвержен кавитационному эффекту, что кардинально снизило скорость. Дым от котла выводился через единственную дымовую трубу.
Проведенные Чарльзом Парсонсом исследования привели к замене одной турбины на три суммарной мощностью 2100 лошадиных сил. Они приводили в движение три гребных вала с девятью винтами диаметром 460 мм.
Топливом служил уголь. Максимальная достигнутая скорость составляла 34,5 узла
Экипаж и обитаемость
Экипаж яхты состоял из капитана, главного судового механика, двух инженеров, рулевого и кочегаров в машинном отделении. Turbinia была совершенно не приспособлена для продолжительных плаваний. Палубу на полном ходу постоянно заливало водой, а работа кочегаров в маленьком машинном отделении была крайне тяжелой.
Из вспомогательного оборудования на судне имелось только шесть спасательных кругов.
Модернизации и переоборудования
За свою короткую историю яхта подверглась только одной глубокой модернизации - в 1895-96 годах вместо одной паровой турбины были установлены три, вращавшие три гребных вала и девять винтов. Это позволило достичь проектных параметров хода и добиться рекордной скорости в 34,5 узлов. Помимо этого, Парсонс постоянно экспериментировал с количеством и размерами гребных винтов.
История службы
Поскольку Turbinia изначально строилась как экспериментальное судно, ее служба началась с первых ходовых испытаний. Они стартовали 14 ноября 1894 года в акватории реки Тайн и показали обескураживающие результаты. Яхта не развивала скорость даже в 20 узлов. Скольжение гребного винта достигало 50%.
Изначально подозревали дефекты турбины. Парсонс смонтировал на гребной вал динамометр собственной конструкции, и тот показал близкую к проектной мощность в 960 лошадиных сил. Начали экспериментировать с гребными винтами разного шага и диаметра. Наилучший результат удалось достичь при установке трех винтов, но скольжение винтов все еще составляло 37,5%, а максимальная скорость не превышала 19,75 узлов.
Парсонс предположил, что проблему со скольжением винтов может вызывать ранее описанное лишь в теории явление кавитации. Его подозрения подтвердили результаты ходовых испытаний первого эскадренного миноносца Королевского флота HMS Daring (1893). В марте 1895 года судостроитель сэр Джон Айзек Торникрофт опубликовал отчет об испытаниях этого рекордно быстрого корабля[2], в котором описывал в том числе выявленный факт кавитации.
Хотя Парсонс в принципе представлял, что проблему можно решить увеличением общей площади поверхности гребных винтов, он подошел к вопросу очень серьезно. Для исследования кавитации он построил первый в мире опытовый бассейн для испытания винтов. Результаты исследований показали: наиболее оптимальной конфигурацией винтов для Turbinia станет размещение девяти винтов на трех валах.
К февралю 1896 года яхту модернизировали в соответствии с новыми расчетами, установив три турбины суммарной мощностью 2100 лошадиных сил, три гребных вала и девять винтов. Весь 1896 год продолжались эксперименты с разными наборами винтов на реке Тайн и на мерной миле Hartley, к северу от устья реки. К апрелю 1897 года удалось превысить проектную скорость - яхта разогналась до 32.76 узлов. Рекорд скорости судна составил 34,5 узлов.
За экспериментами Парсонса внимательно наблюдало Адмиралтейство, однако широкого внимания публики до лета 1897 года они не привлекали. Все изменилось 26 июня 1897 года. Во время военно-морского парада в честь 60-летия правления королевы Виктории в Спитхеде Turbinia на полном ходу пронеслась сквозь две параллельные кильватерные колонны военных кораблей, несколько раз прорезала их строй перед лицом изумленной публики, включяя наследника британского престола принца Эдуарда, и едва не опрокинула патрульный катер, который никак не мог догнать гораздо более быстроходную яхту.
Хотя точных сведений на этот счет не сохранилось, но вероятнее всего выходка Парсонса была согласована с командованием флота, потому что Parsons Marine Steam Turbine Company вскоре получила заказ на машины для первого в мире боевого корабля с турбинной силовой установкой - эскадренного миноносца HMS Viper (1899). Многочисленные фотографии эффектного появления яхты сделали Чарльза Парсонса и само судно всемирно известными.
Впоследствии Turbinia использовалась преимущественно в рекламных целях. Статус рекордсмена она потеряла после выхода на испытания в 1901 году еще одного турбинного эсминца HMS Cobra (1899).
В 1900 году яхта приняла участие во Всемирной выставке в Париже. На обратном пути она столкнулась с парусником и едва не затонула в сильный шторм.
В 1902 году три гребных винта на каждом валу заменили на один, увеличенного диаметра и новой конструкции.
В 1907 году яхту попытались вывести в открытое море вместе с только что введенным в эксплуатацию турбинным лайнером RMS Mauretania. Однако состояние машин не позволило это сделать. Вскоре судно получило тяжелые повреждения и едва не разломилось пополам, когда его протаранил спускаемый на воду пароход Crosby. Яхту вытащили на берег и сохраняли на территории предприятия в поврежденном виде до 1926 года.
В 1926 году ее кормовую часть вместе с турбинами передали Музею науки в Лондоне. Носовая часть до 1944 года хранилась у Parsons Marine Company, пока ее не передали во вновь созданный муниципальный Музей науки и инженерного дела Ньюкасла[3]. В 1959 году лондонский музей после реорганизации передал свою часть судна, за исключением турбин, в Ньюкасл. В 1961 году корпус яхты восстановили, однако лишь в 1983 году его полностью отреставрировали и привели к тому виду, в котором Turbinia находилась на пике славы в 1897 году.
В настоящее время Turbinia установлена в крытой галерее музея в Ньюкасле. Она входит в реестр Национального исторического флота Великобритании.
Капитаны
- Кристофер Лейланд (1894-1907)
См. также
Примечания
- ↑ Простейший двигатель для масштабной модели, состоящий из жгута эластичных резиновых нитей. Один конец неподвижно закрепляется на корпусе модели, другой - крепится на движителе
- ↑ Оснащенный двумя паровыми машинами тройного расширения суммарной мощностью 4200 лошадиных сил при стандартном водоизмещении 264 тонны, эсминец развил на испытаниях скорость в 28,2 узла
- ↑ В настоящее время - Музей открытий
Литература и источники информации
Литература
- W. Garret Scaife From Galaxies to Turbines: Science, Technology and the Parsons Family. — New York: Taylor&Francis, 2000. — 596 с. — ISBN 978-0-75030582-2
- A.Osler Turbinia. — Newcastle: Tyne and Wear County Council Museums, 1981. — 12 с.
Интернет
- National Historic Ships: Turbinia
- Tyne Build Ships: Turbinia
- S.Thomas. It’s Alive! Riding Turbinia, 1897
Галерея изображений
Turbinia по состоянию на 1897 год
Пост главного судового механика Turbinia. Фото после 1896 года
Машинное отделение Turbinia
Turbinia у пристани в Уолсенде. Фото после 1896 года
Turbinia на флотском параде в Спитхеде в 1897 году. Картина современного британского художника Дж.С.Дьюза
Turbinia на Всемирной выставке в Париже в 1900 году
Turbinia рядом с лайнером RMS Mauretania, также оснащенным турбинами Парсонса
Turbinia на стапеле в Уолсенде после столкновения с пароходом Crosby в 1907 году
Турбина Turbinia в экспозиции Лондонского музея науки
.jpg)
