Я же хочу на пароходе развить эту идею. Два котла и две паровые машины соединить дополнительными паропроводами с вентилями, и можно включать их в любых вариантах. Но тут у меня другая проблема — у фуст трюм узкий, два котла бок-о-бок никак не помещаются. Выходит, что много проблем происходит именно от корпуса. Он узкий, хлипкий, при этом имеет большую осадку для обеспечения мореходности. Не такую большую осадку как парусники, но около двух метров. А груженая мавна — два с половиной, в дельте Дона есть места, где она с трудом проходит. И как раз большая осадка — следствие узости корпуса.
А ведь я хочу попытаться подняться по Дону до Воронежской стрелки, и такая осадка меня не устраивает. Насколько я понимаю, традиционный глубокий киль — это устаревшее понятие об оптимальной судовой архитектуре. Если посмотреть на поперечный разрез судов второй половины двадцатого века, то можно увидеть что миделевое сечение приближается к прямоугольнику. Это называется высокий коэффициент поперечной полноты судна (подводной части мидель-шпангоута). Еще бывает продольный (конструктивной ватерлинии) и общий, по водоизмещению.
Когда я это понял, и представил миделевое сечение близкое к прямоугольному, сразу сошлись два вопроса — ширина трюма и осадка. Осадку — уменьшим, ширину трюма — увеличим. Но почему корабелы не одну тысячу лет, в борьбе за скорость, пытаются сделать корпус судна узким? Чтобы обеспечить остойчивость — делали глубокий киль, сопротивление увеличивалось, и, чтобы хоть как-то уменьшить сопротивление — уменьшали ширину. Хотя это тоже снижало остойчивость.
Но у меня не парусник, остойчивость не самая главная проблема, миделевое сечение можно делать довольно полным, мидель — широким. Но с нуля я спроектировать не смогу, надо начинать с существующего аналога. Двухмачтовую шхуну я пытался запомнить тщательно, и это мне помогло с постройкой. В юности я увлекался военно-морским флотом, хорошо запомнил общий конструктив некоторых кораблей, но они все слишком большие для меня. Тысячи тонн водоизмещения! Чему же соответствует мой проект? Похоже, что боевым катерам. Вот кто соответствует — ракетный катер проекта 183 — 25 метров, 70 тонн — это примерно мои потребности. В свое время он привлек мое внимание тем, что первый в мире ракетный катер был советским.
Но это только ориентир, самое большое отличие — я не располагаю силовой установкой такой мощности. 4-5 тысяч лошадиных сил, это очень много для меня, но и о скорости в 35-40 узлов я и не мечтаю. Поэтому обводы корпуса надо менять, чтобы уменьшить волновое сопротивление, надо увеличивать длину. Переход от оконечностей к миделю делать более плавный, особенно носовую часть. Потому как по скорости у меня есть конкретные цели.
Если плыть по морю или озеру — то все понятно, чем больше скорость, тем больше расход топлива. Если идти по реке против течения, то не все так однозначно. Если скорость судна будет меньше скорости течения, то никто никуда не уплывет — получается, что чем больше скорость судна, тем экономичней оно поднимется против течения реки. Но при увеличении скорости, появляется волновое сопротивление, и оно растет нелинейно, причем, чем больше длина судна, тем позже наступают критические точки графика сопротивления. 'Длина бежит'.
Скорость течения Дона 4-5 км/ч, чтобы не топтаться на месте и не жечь понапрасну уголь, хорошо бы иметь абсолютную скорость в 15 км/ч, лучше — больше. Тут еще один момент — буксир с баржей будет медленней 'сухогруза' той же мощности и водоизмещения, ну или 'сухогруз '— экономичней. Поэтому и проектирую большой, относительно, корабль. Если в верховья Дона послать 'Архимед' с баржей, то придется эту баржу полностью углем наполнить. Это как полет в космос — каждый килограмм на орбите требует сотен килограмм топлива, а полет на Луну — на грани выполняемости, из-за этой пирамиды груз-топливо.
Еще один момент — все наши корабли не имеют водонепроницаемых переборок, в случае серьёзной течи — идем на дно, без вариантов. В деревянном судне это сделать очень трудно, в стальном — гораздо проще, когда есть сварка. Без электросварки я бы и не замахнулся на такой проект. Так что делаем переборки, причем в машинном отделении — еще и продольные. Надо разделить два котла в две кочегарки, и две машины разделить — это все для повышения надёжности, в первую очередь — боевой. Если все сделать правильно, то при затоплении одной кочегарки и одной машины, корабль должен сохранять подвижность. Обе машины оснастим помпами — и можно будет бороться с затоплениями.
Вот только не знаю, как поведет себя наш котел при затоплении. Котлы — это наше особое достижение, как бы не большее, чем сами паровые машины. Если паровую машину почти невозможно построить без станков и резьбовых соединений, то с котлами ситуация несколько иная. Котел можно склепать горячими заклепками, отработанная технология в девятнадцатом веке, но я не стал этого делать принципиально.
Когда горячая заклепка остывает, появляется натяг — склепаные листы сжимаются, а стержень заклепки остаётся растянутым. С одной стороны это хорошо — обеспечивается герметичность стыка, а с другой — стержень заклепки уже прилично нагружен, хотя и в пределах упругой деформации. Но эта упругость противоречит пластичности стали, требуемой для безопасной эксплуатации котла. Пластичная заклепка и пластичные листы не обеспечат герметичности, конструкционную прочность могут обеспечить, но для обеспечения герметичного стыка листов внахлест заклепки должны быть упруго растянутыми, а листы не должны пластично деформироваться в месте стыка от монтажных и эксплуатационных нагрузок. На практике это не всегда удавалось — замазки для клепаных швов это отдельная тема.
В конструкции котла много мест, где давление пара нагружает заклепки дополнительным значительным растягивающим усилием. Даже если считать, что давление пара не превышает максимальных значений, то есть шанс на дефект соединения — какая-то заклепка работает на пределе. Если эта заклепка разрушится в процессе эксплуатации, то из-за недостаточной пластичности листов и заклепок, нагрузка на соседнии заклепки резко вырастет. Цепная реакция разрушения заклепок обычно продолжается, пока не спадет давление.
У сварных котлов ситуация иная — необходимости в упругой стали нет. Используют низкоуглеродистую сталь — она и сваривается лучше, и не закаливается при сварке. Кроме того, небольшой размер наших модулей позволяет провести правильный отжиг. Из котловых марок сталей нам доступна одна — 09Г2С, не знаю, насколько точно у нас получилось выдержать состав, но сталь получилась хорошая — пластичная, свариваемая, стойкая.
Остаётся только случаи дефекта сварки, случаи превышения давления, прогорания и внешнего воздействия мы пока не рассматриваем. С видимыми дефектами сварки — трещинами, прожогами и кратерами мы боремся. Остаются скрытые дефекты — непровары, пористости и включения шлака в шов. Если эти дефекты не проявили себя при испытаниях, то в условиях агрессивной среды котла в местах дефектов происходит интенсивное разрушение металла. В какой-то момент времени дефект становится сквозным — идет утечка пара. Но благодаря пластичности стали дальнейшего развития дефекта обычно не происходит.
Первоначальное разрушение металла в дефектах сварки и клепки часто происходит по причине межкристаллитной коррозии. Таким очагом может стать не только дефектный металл, но и деталь надлежащего качества, испытывающая растягивающие напряжения, близкие к пределу текучести — стержни заклепок. Если же в стали есть не связанная сера, то она образует сульфид железа, в первую очередь — между зернами, провоцируя коррозию. Так что легирование стали марганцем — обязательно.
Еще одним фактором, значительно ускоряющим межкристаллитную коррозию, является наличие в котловой воде ионов натрия и калия. Щелочь добавляют для борьбы с накипью — так что или накипь, или коррозия.
Но в случае превышения давления сварной котел взрывается не хуже клепаного, на испытаниях мы в этом убедились. Поэтому мы ставим на свои котлы по два предохранительных клапана, за всеми клапанами следит специально назначенный человек — настройка, учет, периодическая проверка. 'Котлонадзор'.
Еще была проблема с манометрами — долго пытались повторить конструкцию спирального манометра, который я привез с собой. Совместными усилиями Аргироса и ювелира сделали две штуки — сложно делать изогнутую трубку. Трубку из меди мы делаем экструзией, но она слишком пластичная и после определенного давления на ноль не возвращается. Высокооловянистая бронза для этого подходит лучше, но ее не согнёшь, надо отливать сразу изогнутой — 'художественное литье'. Еще там много мелких детали — намучились оба. Попробовали сделать диафрагменный — когда точно угадали с толщиной бронзовой диафрагмы — заработало. Вот только точность намного хуже, да еще шкала сильно нелинейная получается. Но и так значения на шкалу надо наносить индивидуально для каждого экземпляра. Вот все у нас так — штучная работа. Но для машинистов паровых машин — пойдет. Для них важен участок шкалы от среднего давления до максимального. Один спиральный точный манометр использует котлонадзор.
Кроме того в бою для котлов есть еще одна опасность — попадание холодной забортной воды на раскаленный котел может привести к его взрыву. Поэтому рисуется защитный механизм — вентиль, от него труба для пара за борт. К ручке вентиля — на штанге поплавок у пола. Если приподнять поплавок, вентиль открывается, и пар уходит из котла.
Так что с переходом на сварку в двадцатом веке, взрывы котлов стали редки, и происходили, в основном, из-за нарушения условий эксплуатации. Не будь у меня электросварки я бы не смог сделать приличных котлов, не смог достичь этого, довольно таки среднего давления. В моей реальности, в паровом автомобиле Добля в 1906 году давление пара достигало 70 атмосфер, а позже — 120. Но это прямоточный котел из длинной бесшовной трубы из жаростойкой стали. Мне такого еще долго не достичь, легче ДВС сделать. А обычные паровики в то время работали на давлении 40-50 атмосфер. Есть к чему стремиться. Но страшно.
Еще нельзя забывать про трудоемкость заклепок, над установкой одной заклепки трудится бригада из 4-5 человек, а перед этим еще надо просверлить отверстия. Сверлить надо на станке, ручных электродрелей у меня нет, значит надо тщательно планировать работы. И взялся ли бы я за 'железный' корабль, не будь у меня электросварки? Стальной обшивки точно бы не сделал, нет у меня ресурсов для установки тысяч заклепок. Разве что сделал бы стальной каркас с деревянными элементами и деревянной обшивкой.
Но прокат и электросварка позволяют делать чудеса даже по сравнению с уровнем технологий конца девятнадцатого века. Даже такая, казалось бы, мелочь — гладкая поверхность сварного корпуса по сравнению с клепаным, даст приличную прибавку в скорости судна.
Но даже сварные котлы — это куча проблем, и меня все время гложет мысль — а не перейти ли мне на ДВС? Дизель мне не по зубам, а вот карбюраторный бензиновый можно попробовать. А еще проще полудизель — болиндер, с калильной камерой. Проблема котлов исчезает, но появляются новые проблемы. У паровой машины отличная моментная характеристика — при нулевых оборотах уже есть большой момент — машина начинает двигаться сама. Для двигателей внутреннего сгорания нужен стартер — или электрический, или пневмо, или 'кривой', если сил хватит.
Болиндер еще и работает в узком диапазоне оборотов — на малых оборотах остывает калильная камера. На больших — перегревается, угол опережения зажигания увеличивается — эффективность падает. Значит еще нужна коробка перемены передач и сцепление. Хотя для тихоходного судна сойдет и так — винт на валу напрямую.
Но встает вопрос топлива — даже для всеядного болиндера оно должно быть жидким и достаточно калорийным. Когда я узнал про крымскую нефть, то сразу же заказал купцам. Нефть мне привезли меньше чем через месяц — две амфоры по восемь литров. Как раз хватило чтобы с Антипом освоить ректификацию. Анализируя сказки и 'маркетинг' купцов пришел к выводу, что из крымских месторождений получают от двухсот до четырехсот литров нефти в месяц. Большую часть забирает себе Менгли Гирей. Но даже если я захвачу весь Крым, то четыреста литров в месяц это очень мало. Надо бурить, я это быстро не освою. Про глубокое бурение можно сразу забыть, не тот у меня уровень технологий. Даст ли поверхностное бурение увеличение дебета месторождений? Не знаю.
Горючие жидкости я еще получаю из коксовой батареи, но там выход подходящих веществ около одного процента — остальное смола, аммиак, газ и вода. Вот на мавне привозят восемьдесят тонн угля, из него получится восемьсот килограммов бензолов. Еще есть скипидар, получаемый при пиролизе древесины. Там выход — пять-десять литров на тонну древесины. Для парохода это очень мало.
Вот недавно мы на пароходах сходили в Мраморное море, каждый пароход потратил около двадцати пяти тонн угля. Если поставить на них болиндер, то расход составил бы десять-двенадцать тонн жидкого топлива, в зависимости от калорийности. Десять тонн жидкого топлива, и где его взять? Тысячу тонн древесины на скипидар извести? И это один рейс одного парохода, да это весь Адлер должен работать лесорубами и углежогами. А уголь просто грузи лопатой в Шахтинске.
Пока делаю эскиз проекта, в самых общих чертах, без подробных расчетов. Но уже видно что двадцать пять метров длины — совершенно недостаточно, надо хотя бы тридцать. Тут и 'длина бежит', и необходимость плавных переходов от оконечностей к основному корпусу, и достаточный объём грузовых трюмов. Вот ширина прототипа меня устраивает. При ширине судна в шесть метров, ширина трюма получается чуть больше пяти, ширина кочегарки — 2,6-2,7 метра, нормально, длину можно прибавить.
Компоновку корабля задают две орудийных площадки — на носу и корме, надо обеспечить хорошие сектора наводки. После носового орудия идет надстройка, в передней части которой — капитанский мостик. После надстройки будет мачта — стальная, сварная. Кроме основной функции — парусной, мачта имеет другие назначения. Это еще и грузоподъёмный кран, как раз под реем, позади мачты, располагается люк грузового трюма. А так как и мачта и рей стальные, кран обещает быть довольно прочным.
Еще на мачту можно поднимать флажные сигналы, начали и это осваивать. Передавать сигналы ратьером не всегда удобно. Иногда его плохо видно, а в других ситуациях сигнал надо передавать непрерывно. Вот уж буквально — флаг ситуации. Вот только флажные сигналы флота я совершенно не помню. Помню визуально эти яркие клеточки и кресты, а что они означают — помню совершенно отдельно от флагов. Например — 'ваш путь ведет к опасности'. Так что придётся сочинять это все заново.
Люк позади мачты ведет в грузовой трюм объемом в сто пятьдесят кубометров. Немного, но это смотря что грузить. Того же угля более ста тонн поместится. А кроме этого есть еще и угольный бункер около кочегарок, туда тонн сорок войдет. Да, тоннаж моего кораблика растет как на дрожжах, корпус это позволяет, но еще надо просчитывать осадку при разной грузоподъёмности. Что-то это уже совсем не катер получается.
