Энергетическая установка
Уникальность германских эсминцев заключалась в применении на них энергетических установок с высокими рабочими параметрами пара, ставших, вместе с тем, их настоящей «ахиллесовой пятой». Работы над созданием судовых высоконапорных котлов с целью экономии объема и веса велись в Германии с середины 1920-х годов. Если в кораблестроительной практике других стран рабочее давление пара не превышало 25 атм., то немцы добились успешного применения нескольких типов прямоточных высоконапорных котлов с рабочим давлением до 100 атм. В отличие от обычных водотрубных котлов, в которых вода до превращения в пар делает несколько ходов по контуру циркуляции, в прямоточном котле испарение происходит за один цикл. Подаваемая под давлением питательная вода последовательно проходит через экономайзерную, испарительную и пароперегревательную секции котельных трубок, превращаясь в пар заданных параметров. Это позволило сделать котел более легким и компактным, но усложнило его обслуживание — в частности, замену трубок.
Впервые высоконапорный котел Бенсона (рабочее давление 70 атм., температура пара 425'С) был установлен на пароходе «Укермарк» компании ГАПАГ. В 1935 году компания «Норддойчер Ллойд» ввела в эксплуатацию сразу три парохода, оснащенных аналогичными котлами системы Бенсона и Вагнера с рабочим давлением 83 и 46 атм. соответственно. Первым боевым кораблем с котлами Бенсона (80 атм.) стала яхта «Грилле», вступившая в строй 19 мая 1935 года. За ней последовали эскортные корабли типа «F» и учебно-артиллерийский корабль «Бруммер». Рабочее давление пара в их энергоустановках находилось в пределах 70 — 110 атм. Прогресс был особенно очевиден в сравнении с миноносцами типа «Мёве»/«Вольф», в силовых установках которых давление пара составляло 18,5 атм.
Несмотря на отсутствие всесторонних данных по эксплуатации высоконапорных котлов, в 1935 году было принято решение об оснащении ими всех эсминцев типа 34. При этом на первые восемь кораблей установили котлы Вагнера, на остальные — котлы Бенсона. В обоих вариантах поступающий воздух подогревался отходящими топочными газами, мазут и питательная вода — паром. На каждом котле имелось по две двойные ротационные форсунки (на котлах Вагнера — типа «Зааке», Бенсона — «Блом унд Фосс»).
В котлах Вагнера с естественной циркуляцией воды рабочее давление составляло 70 атм., температура пара 460'. Котлы имели по три коллектора, оборудовались горизонтальными пароперегревателями, но без экономайзеров. Первое время возникали проблемы с перегревом котельных трубок, отличавшихся очень большой длиной. Во избежание этого пришлось применить опоры трубок с водяным охлаждением. С каждой стороны котла в середине главного набора трубок устанавливался U-образный суперподогреватель, позволявший помимо подогрева питательной воды удалять из нее кислород и другие растворенные газы.
Котлы Бенсона характеризовались еще более высокими параметрами пара: давление 110 атм., температура 510*. Они включали четыре секции (экономайзерную, конвекторную, пароперегревательную и радиационную) и снабжались вертикальным сепаратором для стабилизации испарения. В этих котлах вода, подаваемая под давлением, нагревалась до критической температуры и превращалась в пар, минуя режим вскипания, при этом давление пара перед входом в пароперегреватель снижалось до необходимой величины. Для подачи питательной воды сначала использовались вторые ступени питательных насосов, но их нестабильная работа потребовала установки специальных циркуляционных помп.
С первых дней эксплуатации энергетические установки эсминцев зарекомендовали себя как весьма капризные. Питать их можно было только исключительно чистой водой, приготовить которую в корабельных условиях оказалось чрезвычайно сложно: требовались специальные деаэраторы вместо обычных опреснителей, а также бустерные насосы для создания постоянного подпора воды перед питательными насосами. Тем не менее образующаяся на внутренней поверхности водогрейных трубок накипь оставалась предметом постоянной головной боли для механиков, даже специальная система химической обработки воды не решала проблемы. Немало хлопот доставляла и интенсивная коррозия пароперегревателей.
Эсминцы с котлами Бенсона из-за большего рабочего давления оказались особенно подвержены авариям паровых магистралей. Кроме того, в течение пяти лет эксплуатации на них дважды пришлось полностью менять водогрейные трубки (в отличие от котлов Вагнера, механическая чистка для них исключалась).
Не менее проблематичным оказался процесс регулировки. Из-за небольшого объема воды в котле, при переходе с одного режима работы на другой требовалось мгновенное изменение соотношения между количеством поступающей в котел питательной воды, сжигаемого топлива и воздуха для горения. Поддержание его было возможно лишь с помощью автоматики. Система автоматической регулировки, разработанная фирмой «Аскания», отличалась сложностью и капризностью, а ее склонность к отказу в любой момент держала машинную команду в постоянном нервном напряжении.
Каждый из эскадренных миноносцев имел по шесть котлов в трех котельных отделениях. Они располагались побортно без продольной переборки. Котлам правого борта присваивалась нечетная, левого — четная нумерация (К11-12 в кормовом, К21-22 в среднем и К31-32 в носовом КО). В носовом котельном отделении устанавливались котлы с меньшими размерами и паропроизводительностью, что было вызвано конфигурацией корпуса.
Турбозубчатые агрегаты эскадренных миноносцев относились к системе Вагнера, но имели значительные различия. Для первых восьми кораблей их проектировал и изготавливал концерн «Дешимаг». Они состояли из трех секций: высокого (7100 об/мин), среднего (5760 об/мин) и низкого (2826 об/мин) давления, работающих на общий редуктор. Такая компоновка вызывала необходимость паразитных шестерен для ТВД и ТСД, отчего агрегат получился весьма громоздким и очень шумным. Секция заднего хода находилась на валу ротора турбины низкого давления и обеспечивала мощность 7500 л.с. (максимальная — до 9500 л.с.) при 220 об/мин. Первые четыре эсминца оснащались крейсерскими турбинами, подключавшимися через гидромуфту фирмы «Вулкан». Однако испытания в стационарных условиях выявили значительные потери на трение даже при отключенной муфте, и по распоряжению ОКМ секции крейсерского хода с Z-1 — Z-4 были демонтированы, а на остальные корабли не устанавливались.
Эсминцы с котлами Бенсона оборудовались турбинами фирмы «Блом унд Фосс». Секции высокого и среднего давления находились в них позади секций низкого давления, что вынудило применить коаксиальные валы, но позволило отказаться от паразитных шестерен. Для обеспечения заднего хода предусматривалась отдельная турбина высокого давления, передающая вращение на вал через собственную шестерню. В целом конструкция получилась перетяжеленной и чрезвычайно ненадежной. В январе 1941 года ОКМ приняло решение о замене турбин высокого давления новыми, фирмы «Германия». Они были заказаны 30 июля 1941 года и стали поступать на корабли с апреля 1943-го— одна пара в месяц. Подобная модернизация снизила мощность ГТЗА на 3000 л.с.
Все турбозубчатые агрегаты были одноступенчатыми и располагались в изолированных отсеках; носовая турбина работала на правый винт, кормовая — на левый, что соответствовало принятой в немецком кораблестроении традиции. При относительной массе 13,8 кг/л.с. (для ТЗА «Дешимаг») турбины развивали суммарную мощность 70 000 л.с. Это обеспечивало кораблям максимальную скорость 38,7 уз., хотя в боевой обстановке они развивали около 36 уз.; скорость при полной нагрузке составляла 32,7 уз.
Два трехлопастных гребных винта имели диаметр 3,25 м. Неприятными сюрпризами для моряков стали низкий КПД винтов и кавитация, вызванная высокой (до 475 об/мин) частотой вращения гребного вала. Даже непродолжительное плавание полным ходом вызывало необходимость замены винтов из-за угрозы перелома лопастей.
В целом силовые установки эскадренных миноносцев оказались крайне ненадежными. Как признавался один из немецких инженер-механиков, во время войны личный состав электромеханических боевых частей нередко награждался не за действия в бою, а за борьбу с авариями. Не оправдались и надежды на экономичность: КПД котлов Вагнера и Бенсона равнялся 78 и 77% соответственно, тогда как у британских «адмиралтейских» котлов он составлял 76%, а у американских доходил до 80%. Однако главная причина заключалась в том, что расход пара на вспомогательные механизмы значительно превысил проектный, причем особенно заметно это было на экономическом ходу. К примеру, на линкоре «Тирпиц», также оснащенном котлами Вагнера, данное превышение на полном ходу составляло 10%, на экономическом — около 19%.
Следствием перечисленных проблем стало резкое снижение дальности плавания. Проектный запас топлива для эсминцев типа 34 составлял 299 т, полный — 670 — 770 т. Предполагалось, что корабли смогут проходить до 4400 миль 19-узловым ходом. Реальные показатели составили 35 — 45% от проектных. Походы в штормовом море выявили необходимость сохранения в резервуарах междудонного пространства не менее 30% топлива в качестве балласта. Так, причиной гибели 10 эсминцев во время Норвежской кампании оказалась именно нехватка топлива на обратный путь после высадки десанта в Нарвике.
Энергетические установки эсминцев типа «Рёдер» удалось несколько улучшить, и они доставляли меньше неприятностей при эксплуатации. Довести котлы Бенсона не получилось, поэтому от их дальнейшего использования отказались, хотя и надежность котлов Вагнера оставляла желать лучшего. Турбозубчатые агрегаты, изготовленные «Дешимагом», явились одной из лучших его разработок. По конструкции они были подобны устанавливавшимся на Z-5 — Z-8, но объединение секций низкого давления и заднего хода позволило снизить относительную массу ГЭУ до 12,3 кг/л.с. Эсминцы типа 36 проявили себя прекрасными ходоками, показывая 37 — 38 уз. в реальных условиях, а головной «Дитер фон Рёдер» через два месяца после вступления в строй развил 40,45 уз. при мощности машин 74 462 л.с. Увеличился и запас топлива (нормальный— 310 т, полный — 787 т), что дало прибавку в дальности плавания, хотя проектные 4850 миль остались недостижимыми. Правда, скорая гибель пяти кораблей типа 36 не позволила в полной мере оценить достоинства их силовых установок, однако энергетика уцелевшего «Карла Гальстера» заслужила репутацию вполне надежной (С момента вступления в строй до начала войны «Гальстер» прошел 8597 миль, затем до профилактического ремонта машин (март 1940 г.) — 27 046 миль и далее до капитального ремонта на верфи (декабрь 1941 г.) — 22 883 мили).
