Отправлено 24 Ноябрь 2010 - 06:04
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТАНДАРТНЫХ СУДОВ США ТИПА EC2-S-C1
В результате интенсивного строительства морских судов в период Второй Мировой войны к началу 1945 года за вычетом военных потерь и по другим причинам суммарный дедвейт американского флота составлял более 50 млн. т, что в четыре раза больше довоенного флота США и равнялось примерно двум третям всего мирового тоннажа. Этот флот состоял включал в себя около 2500 судов типа Либерти, приблизительно 500 судов типа Виктори, более 400 судов типа С (С1, С2, С3), около 500 танкеров (Т1, Т2, Т3) и большого количества специальных судов.
Председатель Морской комиссии США вице-адмирал Лэнд высказал мнение, что с наступлением мирных условий работы американское судоходство сможет использовать от 15 до 20 млн. т для океанских перевозок, около 3,5 млн. т на Великих озёрах, 2,5 млн. т, на реках, и не более 3,8 млн. т в малом и большом каботаже. Таким образом, оставался неиспользованным огромный тоннаж флота.
В поисках выхода из этого положения, Морская комиссия в докладе Конгрессу США предложила следующую схему послевоенного использования торгового флота:
– обратить в лом все суда старше 20 лет;
– передать до 2000 судов в резерв национальной безопасности;
– предложить американским судоходным компаниям купить или взять в аренду любое количество из числа оставшихся судов;
– предложить странам коалиции купить любое количество судов типа Либерти из числа оставшихся.
Особую тревогу у Морской комиссии вызывало послевоенное использование судов типа Либерти (тип EC2-S-C1). В качестве главного двигателя на этих судах использовалась устаревшая к тому времени паровая поршневая машина мощностью 2 500 л. с., обеспечивающая скорость хода около 10 узлов. Суточный расход топлива (мазут) на ходу составлял 30,2 т. Всё это делало суда типа EC2-S-C1 неконкурентоспособными. По этой причине, после окончания войны примерно 1200 судов были переданы бывшим странам-союзницам и проданы, а около 1300 судов остались в холодном отстое в качестве резерва национальной безопасности (рис.1).
Рис.1. Суда резерва флота в холодном отстое
Поскольку содержать такой огромный флот в резерве было достаточно дорого, ещё в 1945 г. Морская комиссия США начали рассматриваться различные программы его модернизации.
По программе 1954 г. четыре судна типа EC2-S-C1 были оборудованы различными энергетическими установками с тем, чтобы по результатам произведённых в эксплуатационных условиях испытаний, рассчитанных на два года, выбрать оптимальный вариант установки мощностью 6000 л. с., обеспечивающей скорость хода судна не менее 15 узлов.
Морская комиссия подчёркивала, что эксперимент не преследовал цели сравнить лучшие типы главных двигателей, известных в практике мирового энергомашиностроения. Ставилась задача определения оптимального варианта установки применительно практике эксплуатации судов и специфическим условиям американского энергомашиностроения, где, как известно, не строились мощные тихоходные двухтактные судовые дизели.
Первым судном, на котором была проведена модернизация по проекту EC2-S-8a (7246 брт), было судно Benjamin Chrew, построенное в августе 1942 г. Модернизация обошлась в 1 079 000 дол. На судно установили стандартную паровую турбину компании “Westinghouse” мощностью 6 000 л. с., использовавшуюся ранее на судах типа VC2-S-AP2, (суда типа “Виктори”). Передача на гребной вал осуществлялась через двухступенчатый редуктор. Проект предусматривал сохранение действующих котлов и насосов, замену конденсатора и установку новых пароперегревателей. Грузовое оборудование было улучшено установкой двух дополнительных лебёдок на трюм № 2, заменой 5-ти тонных стрел на 10-тонные, а 50 и 15-тонных стрел на 60-ти тонные. В трюме № 2 был так же установлен съёмный твиндек. Модернизация не коснулась корпуса. Компромиссное решение, оставившее полные обводы корпуса и тупой нос, привело к значительным ухудшениям мореходных качеств на полных ходах (15 узлов) и увеличению расхода топлива – значительно большему, чем было допустимо в коммерческой практике.
Вторым судном, которое было переоборудовано по проекту EC2-M-8b (7259 брт), был Thomas Nelson построенный в мае 1942г. (Рис.2).
Рис. 2. Thomas Nelson после модернизации
Корпус судна был удлинён, ему были приданы более острые обводы. В качестве главной машины установили два семицилиндровых четырёхтактных дизеля компании “Baldwin-Lima-Hamilton”, работающих на тяжёлом топливе и развивающих мощность по 3125 л. с. при 260 об/мин. Передача на гребной вал осуществлялась через две гидромуфты и редуктор. Это обеспечило судну скорость 15 узлов, но при уменьшении осадки до 25 футов, вместо стандартной осадки 26 футов и 10 дюймов.
Изменения в форме корпуса заключались в удалении 82,5 футов носовой оконечности и установки новой носовой секции длиной 107,5 футов, массой 500 т. В итоге длина судна увеличилась на 7,6 м. Корпус судна, особенно в кормовой части, был усилен и на судно был установлен новый руль. Другие изменения включали замену стандартного грузового оборудования на 5 палубных кранов и использование двух различных типов закрытия трюмов. На каждый трюм был установлен 5-тонный полноповоротный кран с изменяющимся вылетом стрелы. Три носовые крана были электрогидравлическими, а два кормовые – электрическими. Модернизация обошлась 3 070 000 дол. Судно эксплуатировалось до конца 1960 г., после чего было поставлено в резервный флот. Разделка на металлолом начата 13 августа 1981г.
Третьим судном, модернизированным по проекту EC2-G-8f (7280 брт), был John Sergeant, построенный в сентябре 1942 г. Корпус судна был удлинён на 20 футов за счёт установки новой носовой секции. В качестве главного двигателя была использована газотурбинная установка (ГТУ) мощностью 6000 л. с. фирмы «General Electric», рассчитанная на применение стандартного котельного мазута. ГТУ регенеративного открытого цикла (рис. 3) с турбиной высокого давления (ТВД) 1 для привода компрессора 2, регенератором 3 для подогрева воздуха, камерой сгорания 4, турбиной низкого давления (ТНД) 5, которая передавала вращение на гребной вал 6 через редуктор 7. Отработавшие газы из ТНД направлялись в размещённый в выхлопной магистрали пароподогреватель 8, а затем в регенератор. Газы могли быть направлены и мимо регенератора. При включённом регенераторе температура газов на выходе из него достигала 290°С. Далее газы направлялись в утилизационный котёл и частично перепускались в атмосферу. Температура уходящих газов – около 98 °С. На ходовых режимах пар из утилизационного котла 9 подавался на подогрев топлива, отопление и другие судовые нужды, а часть пара, предварительно подогретого в пароподогревателе до 245° С, направлялась в турбогенератор 10 мощностью 300квт и в воздушный эжектор 11 турбогенератора.
Рис. 3 Принципиальная схема ГТУ John Sergeant
Судно приводилось в движение самым большим на то время винтом регулируемого шага (ВРШ), диаметром 5,37 м. Это устраняло необходимость реверса турбины. Как винт, так и турбина управлялись с мостика и из машины. Модернизация обошлась в 2 450 000 дол. На ходовых испытаниях была достигнута мощность турбины 7545 э.л.с., при этом скорость судна достигла 18 узлов. Позже судно было направлено в резерв, а в июне 1972 г. разделан на металлолом.
Четвёртым судном, модернизированным по проекту EC2-G-8f (7275 брт), был William Patterson, построенный в июле 1942. Корпус судна был также удлинён за счёт установки новой носовой секции и усилен. В отличии от John Sergeant, машина которого была заменена на газовую турбину с открытым циклом, на William Patterson установлены шесть свободнопоршневых генераторов газа (СПГГ) фирмы «General Motors» и две газовые турбины (ГТУ), работающие на один гребной вал через редуктор. Принципиальная схема СПГГ приведена на рис.4. СПГГ 1 представляет собой горизонтальный двухтактный двигатель с противоположно движущимися поршнями 2. Поршни двигателя жёстко связаны с поршнями компрессора и не имеют механического ограничения хода. Симметричное перемещение правой и левой поршневой групп обеспечивается особым синхронизирующим механизмом. В результате сгорания топлива в цилиндре 3 двигателя, поршни расходятся, сжимая воздух в буферах 4. В конце рабочего хода происходит выпуск и продувка. Обратный ход осуществляется под действием энергии сжатого в буферах воздуха. При этом воздух в цилиндре 5 компрессора сжимается и нагнетается в ресивер продувочного воздуха 6. Одновременно воздух в цилиндре 3 сжимается, его температура возрастает, обеспечивая самовоспламенение топлива. В конце хода поршня форсункой 7 впрыскивается топливо, происходит его воспламенение и рабочий цикл повторяется. Смесь продувочного воздуха и выпускных газов под давлением поступает из цилиндра двигателя через выхлопной уравнительный ресивер 8 к ГТУ 9, вращающей через редуктор гребной вал. В турбине продолжается расширение выхлопных газов, и их давление снижается до атмосферного.
Рис. 4. Принципиальная схема ГТУ с СПГГ
В корпусе турбины на одном роторе были расположены шесть ступеней переднего и три ступени заднего ходов. Каждая турбина развивала мощность 3125 л .с. при 5500об/мин, при этом частота вращения гребного вала составляла 101 об/мин. Общее расположение ГТУ с СПГГ представлено на рис 5.
Рис. 5. Общее расположение ГТУ с СПГГ на William Patterson
1- СПГГ, 2 – ГТУ, 3 - редуктор
Грузовое устройство судна оставлено практически без изменений. Были только заменены грузовые лебёдки и дополнительно установлены две лебёдки на трюм № 2.
Данные, полученные в результате двухлетней эксплуатации модернизированных судов, в дальнейшем были использованы Морской комиссией США при проектировании новых серий стандартных судов.
