Котлы Никлосса

Эта статья редактируется участником Air_Cool.

Котел Никлосса: а — общий вид;б — узел соединительной коробки и коллектора.1— испарительная трубка;2 — водогрейная трубка;3 — заглушка испарительной трубки;4 — соединительная коробка;5 — полость соединительной коробки, сообщающаяся с испарительными трубками; 6 — коллектор.

Водотрубные котлы Никлосса, созданные во Франции, впервые были установлены в 1894 г. на французском крейсере «Фриант». Среди множества типов других котлов они, как и котлы Дюрра, составляли особую группу. Если во всех других котлах применялись одинарные трубки, то у этих котлов трубки были двойные, концентрически вставленные одна в другую и консольно закрепленные в вертикальной соединительной коробке (коллекторе). Наружные трубки диаметром 82,6 мм с заглушками на свободных концах являлись испарительными, внутренние, открытые концы которых не доходили до заглушек — водогрейными. Соединительная коробка — основа котла, делилась на две вертикальные полости: наружная сообщалась с водогрейными трубками, внутренняя — с испарительными. Вода из коробки через наружную полость поступала в водогрейные трубки, затем — в испарительные и в виде пароводяной смеси возвращалась через внутреннюю полость в коробку.

Благодаря короткому пути циркуляции воды в трубках и большому ее объему котлы Никлосса легче переносили форсированную работу. Крепление трубок в одной соединительной коробке обеспечивало наибольшую простоту и удобство разборки (что считалось одним из главных достоинств котла), а за счет консольной конструкции трубок исключалась опасность их перенапряжения при тепловых деформациях.

Фирма Никлосса и ее неутомимые агенты 1 в разных странах доказывали, что по сравнению с котлами Ярроу или, по выражению Н. Г. Епифанова, «излюбленными» МТК котлами Бельвиля котлы Никлосса отличаются большей надежностью, повышенной паропроизводительностью и экономичностью. В качестве примера приводился испанский крейсер «Кристобаль Колон», расход угля на котором составлял 736 г/л. с. час, в то время как на крейсере «Россия», имевшего котлы Бельвиля, — 811 г/л. с. час. При этом указывалось, что в котлах Никлосса благодаря усиленной циркуляции воды соли и различные осадки, содержащиеся в ней, не оседают на наружных, находящихся под воздействием пламени, трубках, а уносятся в полости внутренних трубок, для которых эти осадки уже не грозят пережогом. Котлы считались идеальными и с точки зрения удобства и скорости замены трубок. Для этого требовалось всего несколько минут, причем не надо было, по уверениям Н. Г. Епифанова, ни прекращать подачу пара в котлы, ни открывать горловины, ни влезать внутрь коллектора, что было бы необходимо в случае применения котлов Ярроу. Наличие отдельного замка (соединительной скобы) у каждой трубки позволяло заменять только поврежденную трубку без выдвижения всей батареи, как, например, в котлах Бельвиля. Полная взаимозаменяемость обеспечивала беспрепятственную замену трубок нижних рядов, находившихся под интенсивным воздействием пламени, трубками верхнего ряда, которые, по уверению фирмы, «никогда не изнашиваются и остаются всегда как бы новые». Полная перестановка трубок на «Фрианте» выполнялась за 6—8 часов. Далее утверждалось, что благодаря возможности систематической чистки трубок от накипи, нагара и копоти все характеристики котлов Никлосса (в отличие от котлов Ярроу) сохраняются неизменными в течение всего времени их службы. Наконец, простота и легкость обслуживания котлов доказывалась отсутствием каких-либо дополнительных агрегатов: очистителей, подогревателей, регуляторов и экономайзеров. В делах МТК сохранился «конфиденциальный» отзыв командира «Фрианта», в котором говорилось о возможности разборки котлов по частям без вскрытия палуб и о замене трубок без помощи заводских рабочих. Отмечалась также легкость управления пламенем благодаря умеренному слою угля на колосниковой решетке и строго дозированному систематическому (через 2—5 минут — Р. М.) его подбрасыванию, отсутствие вскипания при перемене уровня воды, отсутствие течи в соединениях трубок, легкое поддержание требуемой скорости и исключительно быстрое изменение ее без каких-либо вредных последствий для котлов. «Нам нечего беспокоиться за них» — резюмировал свой отзыв французский командир. Эти котлы представляли собой вариант системы Колле с горизонтально расположенными трубками Фильда, установленными консольно в вертикальных соединительных элементах - коллекторах из литого чугуна. Котлы находились в одном отделении, по четыре в ряд, топками к борту, на каждый приходилось по восемь коллекторов с 20-ю испарительными трубками мягкого железа длиной 1500 мм, наружным диаметром - 82 мм и внутренним - 74 мм. В каждую такую трубку была вставлена с большим зазором водогрейная трубка, соединенная с полостью коллектора. Крепление скобами позволяло извлекать любую трубку. Общая нагревательная поверхность всех котлов - 563 м². В топках, выложенных кирпичом, на колосниковой решетке площадью 20 м² сжигалось топливо - уголь. Раскаленные газы, омывая испарительные трубки, выходили в общую трубу сечением 3 м² и высотой над колосниками 15 м. Пар поступал в трубопроводы, изготовленные из медного сплава, и далее через детандер-редуктор, где давление понижалось до рабочего, в машины. Питательная вода подавалась в котлы донками Тирьона производительностью 10 000 л/ч. При работе в котлах находилось 13 м³ воды и 3 м³ пара. На 1 кг сжигаемого топлива вентиляторы подавали 25 м³ воздуха при 600 об/мин паровой машинки. Каждый котел имел предохранительный клапан диаметром 40 мм, отрегулированный на 15 кг/см2, манометр с трехходовым краном и колонку для замера уровня воды. Пробное испытание водой для узлов и деталей, работающих под большим давлением, составляло 21 кг/см2.

Качество изготовления машин и механизмов было достаточно высоким. Особенность запатентованных французскими конструкторами, братьями Никлосс, котлов заключалась в применении вместо одинарных водогрейных трубок двойных, разного диаметра, вставленных одна в другую. Теоретически такие котлы были легче и мощнее, чем большинство их аналогов. Кроме того, они обладали лучшей ремонтопригодностью, так как замена трубок осуществлялась даже без частичной разборки котла. Неудивительно, что разрекламированная новинка начала применяться во флотах Франции, Испании, Германии и Англии. У нас котлы Никлосса установили на канонерской лодке «Храбрый»; первое впечатление от них было хорошим.

Однако опыт эксплуатации показал, что в действительности паровые котлы данного типа весьма капризны и ненадежны, а также требуют большей численности специально обученной команды, чем, скажем, котлы Бельвиля. Главный их конструктивный недостаток — неравномерная (тогда ее называли «спазмодическая») циркуляция, приводившая к частному перегреву и разрыву трубок, которые, как оказалось на деле, и заменять не так-то просто. Не подтвердилась и заявленная фирмой-создателем их экономичность... Уже после постройки «Ретвизана», в 1903 году журнал «Морской сборник» опубликовал статью под названием «Результаты службы котлов Никлосса на военных судах», в которой автор приходит к однозначному выводу, что «котлы Никлосса хуже и опаснее других». В русском флоте единственным кораблем, на котором еще в 1896 г. установили котлы Никлосса, была канонерская лодка «Храбрый». На шестичасовом испытании в Финском заливе в сентябре 1897 г. все восемь котлов «Храброго» действовали исправно, обеспечив превышение контрактных мощности и скорости (14,47 узла вместо 14), при меньшем по сравнению с контрактным расходе угля (1070 г/л. с. час). После испытаний на обратном пути в Петербург находившиеся на корабле братья Никлосс продемонстрировали удобство и легкость взаимозамены трубок. По выбору членов приемной комиссии один из котлов отключили от других, выпустили из него воду и вынули три трубки, которые затем без каких-либо затруднений поменяли местами. На исходе 45-й минуты котел снова ввели в действие.

Однако результаты фактической эксплуатации котлов в первую же кампанию 1899 г. показали другое. По отзыву старшего судового механика лодки К. П. Максимова, большинство трубок, переставленных из верхних рядов в нижние, вынималось с трудом; чугунные «фонари» и прижимные предохранительные скобы часто ломались, а их обломки приходилось просто высверливать. Многие застрявшие трубки удавалось извлечь лишь с помощью цепного ключа и паяльной лампы. Малейшая погибь трубок нарушала ее герметическое соединение с коробкой. Разборка и особенно сборка котлов требовали от кочегаров не только большого навыка и предельной аккуратности, но почти инженерных знаний, которыми они, разумеется, не обладали. А тот факт, что котлы все же находились в удовлетворительном состоянии на переходе от Кронштадта до Тулона и при плаваниях в Средиземном море, объяснялся только исключительным рвением и беспредельной самоотверженностью старшего механика лодки К. П. Максимова, который, по словам командира лодки капитана второго ранга С. А. Воеводского, буквально не спускал глаз с котлов и машин, лично входил во все мелочи, своими руками исправлял все неполадки, подменяя собой и машинистов и кочегаров, что, конечно,— подчеркивал С. А. Воеводский,— «не есть нормальное положение дела».

Между тем хорошо поставленная реклама при почти полном отсутствии опыта эксплуатации делала свое дело: котлы Никлосса появились на кораблях многих стран. К началу 1898 г. они были установлены (или устанавливались) на 14 французских кораблях, на двух испанских крейсерах, трех немецких броненосцах и крейсере, английском минном крейсере «Сигул». К началу XX века котлы Никлосса появились также на кораблях США, Италии и Японии, а патент на их производство имели (не считая завода Никлосса) еще десять заводов, из них пять в США, по два в Англии и Италии и один в Германии. Казалось бы, котлы Никлосса прочно утвердились на флотах всего мира, и деятельный агент Н. Г. Епифанов, особенно после заказа «Варяга» и «Ретвизана», с еще большей энергией настаивал на применении котлов его фирмы на строящихся русских кораблях — броненосце «Слава» и императорской яхте «Александрия».

Однако очень скоро, по мере накопления опыта эксплуатации котлов Никлосса, на флотах начал расти поток нареканий. Неоспоримые, казалось бы, достоинства котлов превращались в самые серьезные недостатки. Следует сказать, что первым, еще на основе умозрительных выводов, указал на эти недостатки русский МТК в апреле 1898 г. По его мнению, вызывала серьезные опасения надежность сложных соединительных коробок, отлитых из ковкого чугуна. Вероятно, поэтому при обсуждении предложения П. П. Тыртова о производстве новых котлов на Балтийском заводе его управляющий С. К. Ратник, подтвердив принципиальную возможность изготовления основных деталей, отказался гарантировать качество соединительных коробок. Неравномерность нагревания этих массивных чугунных коробок вызывала в них, как и опасался МТК, чрезмерные тепловые деформации, приводившие к возникновению трещин. Эти трещины нередко обнаруживали даже в новых коробках.

Вероятность аварии увеличивалась и вследствие уменьшенной толщины трубок, причем последствия аварии были гораздо более опасными из-за большого объема воды в котле. Подтвердилось, как мы увидим ниже, и предвидение МТК о гораздо большей подверженности котлов повреждениям в результате солености воды, что было весьма нередким явлением из-за ненадежности тогдашних холодильников. В связи с этим профилактическую очистку трубок от накипи и осадков приходилось проводить каждые две недели, не считая, конечно, аварийных случаев. Возможность повышенной аварийности была заложена в самой конструкции консольных двойных трубок, опасность пережога которых возникала при малейшем их соприкосновении, вызванном незамеченной погибью или проседанием от перегрева. Под угрозой такого перегрева постоянно находились нижние трубки, плохо питаемые водой. Это были те самые трубки, которые фирма рекомендовала менять местами с трубками верхних рядов.

Обычная для всех котлов операция продувания не обеспечивала в необходимых случаях полного удаления воды из котлов Никлосса — приходилось вскрывать каждую трубку и выбирать из нее оставшуюся воду.

Частые разборки котлов при обилии прикипавших резьбовых и других соединений превращали теоретически простую операцию в мучительную и трудоемкую, вызывали преждевременный износ деталей, а часто — и их поломки. Столь же трудно было обеспечить плотность многочисленных и часто разбираемых соединений, что по сравнению с котлами других типов приводило к увеличенным потерям воды. Наконец, чрезвычайная сложность конструкции котла и его основных деталей — соединительных коробок, узлов соединения с трубками («фонарей») и самих трубок — исключала для заказчика возможность самостоятельного изготовления отдельных запасных частей: при всяком ремонте приходилось обращаться на специализированный завод Никлосса.

Все это резко увеличивало трудоемкость изготовления и эксплуатации котлов, требовало повышенной квалификации обслуживающего персонала и не допускало одновременного использования под парами всех котлов, часть которых приходилось поочередно выводить из действия для чистки, осмотра и замены трубок