При прочтении
описания какого-либо устройства из прошлых веков мало кто задумывается - а в
каких единицах измерения оно описано. Предполагается, что общеупотребительные и
отраслевые единицы стандартны, и даже если и менялись со временем, то
незначительно. В флотской тематике в качестве примера этому тезису обычно
приводят тонну: и метрическая тонна и "длинная" тонна и кубометр
водоизмещения примерно равны между собой. Но не угодно ли тонну, весящую тысячу фунтов
(~400 кг)?
В приложении к флотской истории
вопрос о единицах измерения не является простым. Ну если с футами и дюймами,
фунтами и тоннами всё более-менее ясно, они действительно варьировались
незначительно. Но как быть с фразами отчётов о приёмных испытаниях типа: "при пробеге на
мерной линии корабль достиг скорости ... узлов. При этом машины развили ...
сил"? С узлами вроде всё
ясно - в определении скорости люди практикуются с средних веков. Но вот с силами не всё так
просто.
Первое сомнение по поводу
"сил" у меня зародилось при листании справочника с описанием японских
"почти близнецов" "Satsuma" и "Aki". Так (по справочнику) "Сатсума" при
мощности паровой машины тройного расширения 13618 кВт разогнался до 20
узлов. При приёмке "Аки" была (по тому же справочнику) зарегистрирована
мощность турбин 20387 кВт, но скорость осталась практически той же - 20.2 узла.
Подозревая какую-либо описку издателя или подвох со стороны японцев, я стал коллекционировать подобные противоречия между скоростью и мощностью.
Вот некоторые:
При близком водоизмещении линкоры "Canada" и
"Hyuga" развивали 23 узла. Но британцу требовалось 27,232 кВт, а японцу - 33,120. Разница мощности -
21%.
В паре крейсеров начала ХХ
века "Kolberg" и "Bristol" более тяжёлый
"Бристоль" развил 26.8 узла при мощности 16,558 кВт. Немец же при
мощности 22,080 кВт выжал только 26.3
узла. Разница мощности - 33%.
Но в
предыдущих случаях качество английских машин непричём, что видно из следующей
крейсерской пары - немецкого "Karlsruhe" и испанского
"Mendez-Nunes". Британские турбины на более лёгком испанце выдали
33,120 кВт, скорость - 29 узлов. "Карлсруэ" же развил 29.3 узла при
мощности всего 23,550
кВт. Разница - 40,6% !!!
Но может быть виноваты плохие обводы? Вот японские 34
узловые серийные миноносцы "Tanikaze" и "Nadakaze". По
обводам корпуса они являются полнейшими аналогами. Но первому (и по списку и по
времени создания) хватило 20,594 кВт, второму же
потребовалось 28,317 кВт. Разница - 37.5%.
Ещё разительней
сопоставление "Nadakaze" с американским ровесником аналогичного
водоизмещения "Decatur", который развил 35 узлов при мощности всего 19,123 кВт. Разница - 48% !!!.
Дополнительным материалом для сравнения могут служить данные по частичным
режимам. Этой темой, хотя и по другим причинам, заинтересовался Олег Тесленко: "но
даже мои собственные данные дают основания для сомнений. ведь разница мощности
для русских балтийских и черноморских дредноутов дают огромные разброс - от 26
тыс. л.с. для "Императрицы Марии" до 34 тыс. л.с. для балтийских при
21 узле. Почти в полтора раза!"
Имеются и другие поводы для
сомнений. Поэтому возникает вопрос - а как собственно эту мощность измеряли?
Единственный
известный мне метод прямого измерения мощности судовых машин - генераторный, все
остальные являются косвенными, сочетающими измерения с расчётной моделью. Именно
подобными косвенными методами и получали мощности судовых механизмов. Отражением
этого является то, что в наиболее правильных справочниках мощность (для тех неметрических времён)
указывается не в киловаттах или (вспомогательных, но всё равно метрических)
лошадиных силах, а в ИНДИКАТОРНЫХ силах. Для поршневых машин индикаторные силы
зачастую определялись простым перемножением давлений, рабочих объёмов и частот и
имели довольно косвенное - индикаторное - отношение к термодинамическому циклу,
КПД и реальной - метрической - мощности. Составляемые подобным образом
ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ достаточно точно позволяли определить в ИНДИКАТОРНЫХ
СИЛАХ мощность на частичных режимах, но они не дают прямой связи между
индикаторной силой и лошадиной (или, если угодно, Ваттом) .
В качестве примера подобной
ситуации уместно привести обсуждавшуюся с Тесленко близкую по водоизмещению
пару: русский крейсер типа "Россия" (или "Громобой") и
японский "вашингтонский" крейсер типа "Фурутака"
. Эта пара
замечательна тем, что мощность турбин экономичного хода "Фурутаки"
считается (во всех
справочниках) равной номинальной мощности "Громобоя". Часовой
расход топлива у маршевых турбин японца находился на уровне ~0.35 кг/(л.с.)
(была ли л.с.
"Фурутаки" в действительности равна метрической л.с. - отдельный
вопрос). Данный расход топлива соответствует величине КПД=31% (возможно
цифра несколько завышена, не суть важно). В режиме экономичного хода
"Россия" потребляла 72 тонны угля в сутки при мощности ~2000
индикаторных сил. Если принять индикаторную силу "России" равной
метрической л.с., то получится КПД=4% (пусть даже с поправкой на зольность угля
КПД=5%) - смехотворная даже для тех времён величина. В те времена даже паровозы
выдавали примерно втрое больший КПД. Значит и одна "Громобойская" сила (при КПД 12-15%) должна ровняться трём "Фурутачным".
Косвенно это же соотношение мощностей можно получить и
сравнивая скорости этих крейсеров при якобы равной мощности:
"Фурутака" смог на турбинах экономичного хода выжать 14 узлов,
"Громобой" же - 20.1 узла. Использовав известный (пусть и грубый) кубический закон связи
мощности и скорости получим, что реальная мощность "Громобоя" была в
(20.1/14)**3 = ~3 раза выше измеренной в тех же единицах мощности "Фурутаки".
Подобные расхождения возникают
всякий раз при сопоставлении индикаторных сил разнотипных двигателей, хотя мало
кто на это обращает внимение. Так, крейсер "Герцог Эдинбургский" и
броненосец "Адмирал Сенявин" были близнецами почти во всём: имели
одинаковое водоизмещение (разница 3.5%), одинаковые размеры (разница в
сантиметры), одинаковую паспортную мощность (разница 2%), но разную скорость -
"Герцог"-13.2 узла, "Адмирал"-16.1 узла. Очередной случай
различия между паспортной (индикаторной) мощностью и метрической вновь связан с
разнотипностью двигателя - тройное расширение на "Адмирале" и двойное на
"Герцоге".
Не менее показателен случай с
модернизацией котлов и машин на броненосце "Екатерина II". На приёмных испытаниях машины двойного
расширения выдали 9101 ИНДИКАТРОНУЮ силу, что позволило разогнаться до 15.25
узла. После модернизации машины тройного расширения выдали 9978 сил
(тоже индикаторных, но уже других), но не смотря на
возросшую мощность и снизившееся водоизмещение скорость упала до 15 узлов.
По этому сравнение
неметрических (или неуместно сконвертированных в метрические) паспортных
мощностей для большей части исторических кораблей изначально порочно также, как
сравнение дальности плавания крейсеров по вместимости угольных ям без
привлечения данных по их эксплуатационной экономичности.