Паротурбинная установка
Если дредноуты типа "Гельголанд" были последними крупными кораблями кайзеровского флота с паровыми поршневыми машинами, то типа "Кайзер" — первыми с паротурбинными установками.
После того как на германские лёгкие крейсера, начиная с "Любека" (постройки 1903-05 гг.), а также на два линейных крейсера ("Фон-дер-Танн" и "Мольтке") в качестве двигательных установок начали устанавливать паротурбинные агрегаты, несмотря на все сомнения, приняли решение также оборудовать паротурбинными установками все пять дредноутов типа "Кайзер". На кораблях этого класса также впервые внедрили угольное отопление котлов с использованием дополнительного нефтяного топлива.
Одним из главных отличий дредноутов этого типа от линкоров предыдущей постройки являлось то, что это были первые германские линейные корабли с турбинами в качестве двигательной установки и с отоплением котлов на дополнительном жидком топливе, а для одного из кораблей даже запроектировали установку двухтактного дизельного двигателя (ДД) большой мощности в качестве двигателя экономического хода.
И хотя решение об установке турбин приняли вопреки многочисленным возражениям и сомнениям, уже первый успешный океанский поход двух дредноутов "Кайзер" и "Кёниг Альберт" совместно с лёгким крейсером "Страсбург" в составе "практической дивизии" с декабря 1913 г. по июнь 1914 г. в Южную Америку явился доказательством надёжности нового типа двигательной установки.
Паротурбинная установка четырёх дредноутов типа "Кайзер" состояла из трёх комплектов паротурбинных установок ("Кайзер" и "Кайзерин" — типа Парсонс; "Фридрих дер Гроссе" — АЕГ- Кертис; "Кёниг Альберт" - Шихау), вращавших три трёхлопастных винта диаметром 3,75 м.
Каждый комплект паротурбинной установки состоял из турбин высокого и низкого давления и ряда вспомогательных механизмов, установленных в двух последовательно расположенных помещениях машинного отделения (МО), разделённых продольными переборками на три части.
Общая номинальная мощность трёх паротурбинных установок четырёх дредноутов типа "Кайзер" составляла 31000 л.с. (приблизительно по 10300 л.с. на турбоагрегат, удельная мощность 1,25 л.с./т нормального водоизмещения), что при частоте вращения валов в среднем 270 об/мин, по расчётам должно было обеспечивать кораблям контрактную скорость хода 21 уз. (согласно Эверс [4], с. 120, "Кайзер" - 23,5 уз.; Hildebrand [9], - 21 уз.), при том, что общая номинальная мощность паровых машин типа "Гельголанд" составляла 28000 л.с. (удельная мощность 1,23 л.с./т нормального водоизмещения), контрактная скорость хода 20 уз.; Эверс [4], с. 120, "Остфрисланд" - 21,2 уз.)
По проекту на пятом дредноуте "Принц-регент Луитпольд" должны были установить комбинированную установку, состоящую из двух комплектов турбоагрегатов и одного ДД большой мощности, расположив её также в двух последовательно расположенных помещениях МО, разделённых продольными переборками на три части.
В бортовых помещениях МО установили два более мощных турбоагрегата мощностью 26000 л.с. (по 13000 л.с. на турбинную установку, удельная мощность 1,05 л.с./т нормального водоизмещения), вращавших два боковых трёхлопастных винта диаметром 4 м, что при частоте вращения валов в среднем 270 об/мин, должно было обеспечить кораблю контрактную скорость хода 20 уз.; Hildebrand [9].
По проекту в среднем МО должны были установить один двухтактный шестицилиндровый, крупногабаритный ДД завода Ховальда "Германия" мощностью 12000 л.с. (удельная мощность 0,49 л.с./т нормального водоизмещения), вращавший средний трёхлопастной винт диаметром 3,75 м, что по расчётам при частоте вращения вала в среднем 150 об/мин, должно было обеспечивать кораблю контрактную экономическую скорость 12 уз.
Общая номинальная мощность двух паротурбинных установок и одного мощного ДД должна была достигать 38000 л.с. (удельная мощность 1,54 л.с./т нормального водоизмещения), что по расчётам при совместной работе должно было обеспечить "Принц-регент Луитпольду" контрактную скорость 22 уз.
Однако изготовляемый заводом Ховальда "Германия" ДД такой большой мощности так и не смогли довести до работоспособного состояния, поэтому его установку на корабле так никогда и не осуществили, среднее МО оставалось пустым, а вал с винтом отсутствовал.
На четырёх дредноутах типа "Кайзер" паропроизводящая (котельная) установка состояла из 16 водотрубных котлов "морского" типа системы Шульц-Торникрофт угольного отопления с трубками малого диаметра, оборудованных форсунками для впрыска нефти (запас 200 т) для усиления горения угля в котлах. Этим на короткое время можно было достичь максимальную скорость хода. Котлы с общей площадью колосниковой решётки 7170-6950 кв.м. имели 32 топки и вырабатывали пар избыточным давлением 16 кгс/ кв.см., как и на типа "Гельголанд". В 1916-17 гг. в котлах установили полую колосниковую решётку.
Котлы установили в трёх эшелонировано расположенных котельных отделениях (КО), разделённых на 10 кочегарок. В заднем КО четыре котла, каждый в отдельной кочегарке, имели общие дымоходы на заднюю дымовую трубу, 12 котлов среднего и переднего КО в шести кочегарках — общие дымоходы на переднюю.
На "Принц-регент Луитпольде" в так же расположенных 10 кочегарках установили 14 таких же водотрубных котлов угольного отопления, оборудованных форсунками для впрыска нефти для достижения максимальной скорости хода на короткое время. Котлы с общей площадью колосниковой решётки 5950 кв.м. имели 28 топок.
На британском "Нептуне" установили три комплекта прямодействующих турбоагрегатов типа Парсонс, вращавших четыре винта, общей номинальной мощностью 25000 л.с. (удельная мощность 1,26 л.с./т нормального водоизмещения). В двух эшелонирован-no расположенных КО, в каждом по три котла в трёх группах (девять котлов), установили 18 водотрубных котлов типа Ярроу, вырабатывающих пар избыточным давлением 16,5 кгс/кв.см., что обеспечивало кораблям контрактную скорость хода 21 уз.
При испытаниях на нейкругской мерной миле паровые турбины четырёх дредноутов типа "Кайзер" развили максимальную мощность на валах 39813-55187 л.с., удельная мощность 1,61-2,23 л.с./т, что в 1,28-1,78 раза превысило номинальную мощность паротурбинных установок кораблей и обеспечило им максимальную скорость хода 22,1-23,4 уз. (на 1,1-2,4 уз. выше контрактной).
На "Принц-регент Луитпольде" оставшиеся две паротурбинные установки развили максимальную мощность на валах 38751 л.с., удельная мощность 1,57 л.с./т нормального водоизмещения, что в 1,49 раза превысило номинальную мощность его паротурбинных установок и обеспечило кораблю максимальную скорость хода 21,7 уз. (на 0,7 уз. выше контрактной).
У дредноутов типа "Кайзер" при увеличении номинальной мощности паротурбинной установки на 3000 л.с., по сравнению с номинальной мощностью паровых машин у типа "Гельголанд", вес паротурбинной установки у типа "Кайзер" составлял, согласно Brayer [5], 1940 т (8,0% нормального водоизмещении), против веса машинной установки с применением паровых поршневых машин, согласно Brayer [5] и Groner [8], 1773 т (7,9%) и Эверс [4], 1800 т (7,9%), то есть возрос, по разным данным, на 140-167 т, однако удельный вес машинной установки с применением паровых поршневых машин - 63,3-64,3 кг/л.с. оказался чуть больше удельного веса паротурбинной установки - 62,6 кг/л.с. При этом турбоагрегаты у типа "Кайзер" имели меньшие массогабаритные размеры и занимали меньшие объёмы, чем паровые машины у типа "Гельголанд". Прибавка в максимальной скорости хода, по сравнению с типа "Гельголанд", составила 1,3-2,1 уз., типа "Нассау" - 2,1-3,2 уз.
Вес паротурбинной установки британского "Нептуна" составил 2131 т (10,71% нормального водоизмещения), а удельный вес паротурбинной установки 85,2 кг/л.с. при нормальном водоизмещении и 94,8 кг/ л.с. в полном грузу - в 1,36 раза больше, чем у германских линкоров.
Дредноуты четвёртой серии типа "Кёниг" оборудовали паротурбинными установками такой же мощности, с такими же вспомогательными механизмами, расположенные также в двух МО, разделённых продольными переборками на три помещения.
Как логическое продолжение состава комбинированной двигательной установки "Принц-регент Луитпольд", при проектировании дредноутов типа "Кёниг" в 1909-1910 гг. первоначально на всех четырёх кораблях, а затем только на "Гроссер Курфюрсте" и "Маркграфе" предполагали установить на средний вал с трёхлопастным винтом диаметром 4,8 м по одному двухтактному шестицилиндровому ДД фирмы MAN мощностью 12000 л.с. стоимостью 1,815 млн. золотых марок, что при частоте вращения вала в среднем 150 об/ мин. по расчётам должно было обеспечивать кораблям экономическую скорость хода 12 уз.
Планы установки па средний вал двухтактного ДД большой мощности в качестве двигателя экономического хода также были сорваны из-за неготовности дизелей к 1912 г., от его установки на кораблях отказались, добавив при постройке вместо него на средний вал ещё один типовой турбоагрегат. В результате эти линкоры оборудовали тремя комплектами паротурбинных установок такой же мощности, с такими же вспомогательными механизмами, что и на кораблях третьей серии ("Кёниг" и "Кронпринц" — типа Парсонс; "Гроссер Курфюрст" — АЕГ-Вулкан; "Маркграф" — типа Бергман), вращавших три трёхлопастных винта диаметром 3,8 м.
Общая номинальная мощность трёх паротурбинных установок составляла 31000 л.с. (приблизительно по 10300 л.с. на турбоагрегат, удельная мощность 1,20 л.с./т нормального водоизмещения), что при частоте вращения валов в среднем 250 об/мин, по расчётам должно было обеспечивать кораблям контрактную скорость хода 21 уз. (Эверс [4], с. 120, "Кёниг" - - 22 уз.; Hildebrand [9], —21 уз.).
Как и на кораблях третьей серии, каждый комплект паротурбинных установок размещался в двух последовательно расположенных помещениях МО, разделённых продольными переборками на три части. Паропроизводящая (котельная) установка состояла из 15 котлов "морского" типа системы Шульц-Торникрофт, установленных в трёх эшелонировано расположенных. КО, разделённых на девять кочегарок.
12 котлов угольного отопления, оборудованных форсунками для впрыска нефти на короткое время для достижения максимальной скорости, имели 24 топки, площадь колосниковой решётки 7420-7550 кв.м., а с 1916-17 гг. в котлах установили полую колосниковую решётку. По шесть котлов установили в трёх кочегарках заднего КО и трёх среднего. В трёх кочегарках переднего КО установили три водотрубных котла "морского" типа системы Шульц-Торникрофт нефтяного отопления (три топки).
В заднем КО шесть котлов, по два в трёх кочегарках, имели общие дымоходы на заднюю дымовую трубу, девять котлов среднего и переднего КО в шести кочегарках — общие дымоходы на переднюю.
На британских дредноутах типа "Орион" установили по три комплекта прямодействующих турбоагрегатов типа Парсонс, вращавших четыре винта, общей номинальной мощностью 27000 л.с. (удельная мощность 1,20 л.с./т нормального водоизмещения). В трёх последовательно расположенных КО, в каждом по три котла в двух группах (шесть котлов), установили 18 водотрубных котлов типа Ярроу, вырабатывающих пар избыточным давлением 16,5 кгс/кв.см., что обеспечивало кораблям контрактную скорость хода 21 уз.
Из-за начавшейся первой мировой войны обычные ходовые испытания дредноутов типа "Кёниг" на нейкругской мерной миле не проводили, заменив их ходовыми испытаниями в Северном море. Паровые турбины кораблей развили максимальную мощность на валах 41400-46200 л.с. (удельная мощность 1,60-1,79 л.с./ т нормального водоизмещения), что в 1,34-1,49 превысило номинальную мощность турбинных установок корабля и обеспечило кораблям скорость хода 21-23,3 уз. Прибавки в максимальной скорости хода, по сравнению с типом "Кайзер" не имелось.
В ходе эксплуатации фактически они оказались быстроходнее дредноутов типа "Кайзер", а "Гроссер Курфюрст", очевидно, можно считать среди них самым быстроходным, когда в Ютландском сражении он обогнал "Кёниг", развив скорость хода 24 уз.
При одинаковой, как и у дредноутов типа "Кайзер", номинальной мощности паротурбинной установки вес паротурбинной установки составлял, согласно Эверс [4], 2167 т (8,4% нормального водоизмещения), Brayer [5], 2133 т (8,4%) и Groner [8], 2150 т (8,3%), против у типа "Кайзер", согласно Brayer [5], 1940 т (8,0%,) и Groner [8], 1940 т (7,8%), то есть возрос, по разным данным, на 193-227 т относительно веса паротурбинной установки у типа "Кайзер". Удельный вес паротурбинной установки также вырос с 62,6 кг/л.с. до 68,8-69,9 кг/л.с.
Вес паротурбинной установки дредноутов типа "Орион" составил 2420 т (10,76% нормального водоизмещения), а её удельный вес 89,6 кг/л.с. при нормальном водоизмещении и 99,3 кг/л.с. в полном грузу.
