„Dar poprzedniej generacji”, czyli amerykańskie pancerniki typu Iowa.- część 3

Sławomir J. Lipiecki

Wobec potrzeby uzyskania bardzo dużej mocy wyjściowej (nominalnie, według projektu 212 000 SHP), niezbędnej do rozpędzenia okrętów liniowych typu Iowa do prędkości 33 węzły (przy wyporności normalnej) oraz bezwzględnej niezawodności, US Navy zmuszona była odrzucić koncepcję zastosowania na trzech najnowszych typach pancerników napędu turboelektrycznego.

Amerykanie nie mieli dobrych doświadczeń z turbinami parowymi, dla których przez wiele lat nie potrafiono opracować niezawodnych przekładni redukcyjnych, umożliwiających żeglugę na ekonomicznych obrotach. Napędy tego typu mają ponadto wadę wynikającą z nienawrotności turbin. Wczesne napędy turboparowe nie dysponowały przekładniami redukcyjnymi, przez co były ekonomiczne tylko przy marszu z dużą prędkością. Zużycie paliwa wzrastało wtedy nawet o 45% w stosunku do tradycyjnych maszyn wysokoprężnych. Doszło nawet do tego, że drugi z pancerników typu Nevada – USS Oklahoma (BB-37) – otrzymał klasyczne maszyny tłokowe VTE (ang. Vertical Triple Expansion), czyli potrójnej ekspansji pary (sic!) Postępu nie dało się jednak zatrzymać.

Na początku lat 30. XX w. powrócono w US Navy do prac rozwojowych nad niezawodnymi i odpornymi na uszkodzenia siłowniami turboparowymi. Przy projektowaniu nowych urządzeń napędowych wykorzystane zostały m.in. doświadczenia z wieloletnich prób z wysokociśnieniowymi kotłami parowymi. Amerykanie systematycznie doskonalili siłownie swoich okrętów pod kątem zwiększenia sprawności energetycznej, a tym samym powiększenia zasięgu operacyjnego przy określonym zapasie paliwa.

Prawdziwym przełomem było opracowanie przez koncern General Electric CO. helikoidalnych, dwustopniowych przekładni redukcyjnych sprzężonych z wysokoobrotowymi turbinami parowymi. Rozwiązanie to pozwalało utrzymać obroty śrub napędowych w granicach możliwych do przyjęcia z punktu widzenia hydrodynamiki. Wysokoobrotowe turbiny doskonale nadawały się do zasilania parą o wysokich parametrach (ciśnienie, temperatura), co z kolei umożliwiło zastosowanie wysokociśnieniowych kotłów parowych. Osiągnięcie doskonałych parametrów pracy siłowni nowych pancerników US Navy umożliwił także postęp w metalurgii. Dla przykładu masa jednostkowa siłowni USS Iowa była o około 4 kg/SHP mniejsza, niż w przypadku USS South Dakota. Dzięki nowoczesnej konstrukcji wszystkich elementów układu napędowego, możliwe było znaczne przeciążanie siłowni (nawet o około 20%, co odpowiadało mocy wyjściowej na wale równej aż 254 000 SHP).

Siłownia pancerników typu Iowa była typu „czystego” (system Melville-MacAlpine). Oznacza to, że większość urządzeń, takich jak m.in. turbiny i agregaty, umieszczono w kontenerach akustycznych. W ten sposób zwiększono komfort i bezpieczeństwo pracy obsługi oraz w pewnym stopniu zmniejszono wibracje i hałas. Cały układ napędowy rozlokowano w ośmiu przedziałach sekcji śródokręcia, oddzielonych od siebie poprzecznymi grodziami typu stałego (bez przepustów). Cztery z nich mieściły po dwa wysokociśnieniowe kotły parowe Babcock & Wilcox, zaś pozostałe cztery turbiny parowe General Electric lub Westinghouse (wraz z agregatami trójfazowego prądu przemiennego i tablicą rozdzielczą) oraz skraplaczami.

Pojedynczy wodnorurkowy, trójwalczakowy kocioł wytwarzał parę o ciśnieniu 40,43 at i temperaturze 454,4 stopni Celsjusza. Kotły zaopatrzono w rozdzielone, podwójne komory spalania, osobno ogrzewane przegrzewacze pary, podgrzewacze wody zasilającej oraz zdmuchiwacze sadzy. W celu dostarczenia energii cieplnej do komór spalania zainstalowano dziewięć palników olejowych, w tym pięć w przestrzeni pary nasyconej i cztery w rejonie przegrzewaczy. Na pojedynczy kocioł przypadało 26 500 SHP całkowitej mocy napędu, czyli tyle, ile miała cała siłownia średniej wielkości niszczyciela z okresu II wojny światowej.

Każdy zespół turboparowy składał się z jednej turbiny wysokiego ciśnienia i jednej turbiny niskiego ciśnienia. Obie turbiny sprzężono z dwustopniową przekładnią redukcyjną oraz dwoma agregatami trójfazowego prądu przemiennego i skraplaczem. Pojedyncza turbina wysokiego ciśnienia składała się z dwuwieńcowego, akcyjnego stopnia regulacyjnego oraz jedenastu pojedynczych stopni reakcyjnych. Turbina niskociśnieniowa składała się z sześciostopniowej części reakcyjnej dla biegu naprzód oraz usytuowanej za nią, trzystopniowej turbiny akcyjnej biegu wstecz. Dwustopniowa helikoidalna przekładnia redukcyjna dysponowała możliwością przełożenia 24,284:1 dla turbiny wysokociśnieniowej oraz 19,369:1 dla turbiny niskociśnieniowej. W każdej z przekładni zamontowano główne, wzdłużne łożysko oporowe.

Pełna wersja artykułu w magazynie MSiO nr specjalny 4/2016