Сердце корабля или паровая бомба

[GeorgeK30]

Так получилось, что по роду службы приходится иметь дело с энергетикой, а в частности и с паровым оборудованием. Чисто профессиональное любопытство завело меня в дебри судовых котлов, интересного там вагон и три тележки, но в первую очередь поражают конечно объемы и мощности. Как правило, у медали есть и оборотная сторона, огромное количество правил и нормативов по паровым именно котлам, как бы намекают на их потенциальную опасность - вот так любопытства ради потратил энное количество обеденного времени, на сбор кое-какой инфы и грубый расчет, а может ли собственно сердце корабля (энергоустановка на паровых котлах) послужить и причиной его адского бабаха.

 

Зарегестрированных фактов гибели судов от взрывов котлов имеется достаточное количество, но по большей части это еще на заре паровых машин, а что если взять эпоху кораблей нашей горячо любимый WOWs?

 

Ну если WOWs, то и подопытным кораблем будет "Бисмарк" - не зря же в свое время про него столько тем было создано.

Итак, сердцем корабля служили 12 паровых котлов схемы Вагнера. Характеристики одного котла: паропроизводительность 50 тонн в час с рабочим давлением  58 Бар (атмосфер по нашему) и рабочим объемом воды 4,85 тонны.

 

Схема котла, выделенный участок - коллектор парообразования:

 

Теперь придется привести немного теории, ну вспомнить (или изучить) физику процесса. Без особой науки естественно. Температура кипения зависит от давления, при нормальных условиях это 100 градусов, в горах (где давление ниже) она может закипать и при 70 градусах по Цельсию, а что же происходит в котле? В закрытом сосуде, которым котел и является вода закипит при температуре 100 градусов и пар начнет давить на воду и остановит ее кипение, поэтому чтобы нормально расходовать пар при этом необходимо воду нагревать выше 100 градусов, нагрев ее к примеру до 160 градусов и прекратить подогрев и выпустить пар на работающую турбину, то водичка еще будет продолжать кипеть пока не снизится до 100 градусов. Т.е. фактически тепловая энергия будет все равно высвобождаться в парообразование, поэтому главным опасным фактором парового котла является не сам пар, а то количество перегретой воды, которое в нем содержится.

И чем больше вода будет перегрета, тем больше в ней содержится тепловой энергии, которая в случае чего и бабахнет.

 

Почему же собственно котел может бабахнуть? В случае нарушения его герметичности: механическое повреждение (попадание снаряда в котел) - давление сбросится и вся вода разом перейдет в состояние пара, причем с одного куба воды получится 1700!!!! кубов пара, чем больше была температура воды и быстрее сброс давления, тем катастрофичнее последствия...

В котле "Бисмарка" вода нагревалась до температуры примерно в 160 градусов, объем 4,85 тонны...из них, зная схему котла можно прикинуть, что в перегретом состоянии находится примерно 2/3, т.е. 2910 кг, которые могу превратиться разово в 4 млн 947 тыс 4947 кубиков пара, страшно себе представить, что они могут натворить в замкнутом пространстве машинно-котельного отделения, а с учетом того, что котлы стояли попарно, то это количество надо умножить на 2.

 

План энергоустановки "Бисмарка":

 

Но все равно получается довольно абстрактно, попробуем оценить по достаточно грубым прикидкам отечественных специалистов в области безопасности, которые считают, что в 60 кг перегретой воды содержится энергии, как в 1 кг тротила. Путем не сложных действий получаем, что в одном отделении потенциально может рвануть почти 100 кг.

В рамках одного отделения много, а вот для целого корабля класса линкор - маловато, даже если предположить, что взрыв одного отделения сможет спровоцировать последовательный взрыв еще 2-х, то...все равно недостаточно, чтобы его утопить...

Вкратце подытожим - тепловой взрыв паровых котлов возможен в случае боевых повреждений, но для кораблей класса линкоров он не может уничтожить судно, но станет хорошей предпосылкой для его дальнейшего уничтожения противником из-за потери хода и прочих внутренних повреждений.
Вот как-то так.

[Produm]

За интересную тему и расширение своего кругозора поставил +

Только совет по оформлению, чуть читабельнее. Абзацы, несколько картинок и всё вообще будет, "на зэкс"

 

[anonym_aaONGdRWto1J]

Обдуманно давно и без профильной службы и учебы.

Пришел к тем же выводам.

Даже безнаказанно избиваемый корабль гибнул не от котлов, а от затопления и последующего взрыва котла.Хотя последующий взрыв вообще не имеет значения, когда корабль уже под водой.

Но плюс.

[own3d_by]

Прочитал с удовольствием, интересно. Молодчина, жирный плюс тебе

[Samurai_Monk]

Жора, как всегда кратко, емко и интересно. Спасибо

 

[RenamedUser_32274653]

Очень полезная инфа для расширения кругозора. +

[Yalomishte]

Спасибо за статью, читал с удовольствием   Интересная аналитика. Не стоит забывать и о том, что машинное отделение таких кораблей еще и бронировалось соответственно, чтоб уменьшить шансы боевых повреждений. 

[__Flesh_]

Очень интересно и познавательно, спасибо за статью.

[udachi_Billi_Bonsu]

к паровым котлам отношения не имел,а вот один интересный чудо-аппарат у меня взрывался , не знаю как там с кораблями а вот на даче у меня кухню нормально разнесло 

 

[GeorgeK30]

За интересную тему и расширение своего кругозора поставил +

Только совет по оформлению, чуть читабельнее. Абзацы, несколько картинок и всё вообще будет, "на зэкс"

подредактировал

 

Спасибо за статью, читал с удовольствием   Интересная аналитика. Не стоит забывать и о том, что машинное отделение таких кораблей еще и бронировалось соответственно, чтоб уменьшить шансы боевых повреждений. 

 

ну по приложенному плану видно - что котельные разделены, поэтому то как раз катастрофических последствий быть и не должно

 

Так вот нарыл еще статистики, были случаи катастроф именно из-за тепловых взрывов котлов и в 70-е годы уже. Вообще не думал, что тема зайдет с интересом, можно в принципе тему энергоустановок развить - там по материалам поле не паханное.

[Yalomishte]

ну по приложенному плану видно - что котельные разделены, поэтому то как раз катастрофических последствий быть и не должно

 

Так вот нарыл еще статистики, были случаи катастроф именно из-за тепловых взрывов котлов и в 70-е годы уже. Вообще не думал, что тема зайдет с интересом, можно в принципе тему энергоустановок развить - там по материалам поле не паханное.

Тему можно и нужно развивать, я сам одно время хотел вести статьи на тему технического устройства кораблей, но хоть и механик по профессии, я все же далек от корабельной тематики. Хорошо если этим займется человек более близко знакомый с этим. Буду рад если вы продолжите в том же духе, а еще лучше если вы захотите писать свои статьи через наш журнал "Главный Калибр" Считайте это предложением 

[GeorgeK30]

Тему можно и нужно развивать, я сам одно время хотел вести статьи на тему технического устройства кораблей, но хоть и механик по профессии, я все же далек от корабельной тематики. Хорошо если этим займется человек более близко знакомый с этим. Буду рад если вы продолжите в том же духе, а еще лучше если вы захотите писать свои статьи через наш журнал "Главный Калибр" Считайте это предложением 

 

можно подумать на эту тему

[3OJlOTA9l_PbI6KA]

Жора, умничка. Очень интересно.

[anonym_lDnSF2n5MdfV]

"Закину удочку" (подкину темку для будущей темки).

Поинтересуйтесь вопросом, как вообще паровой котел/пар приводит в движение судно. Там нааааамного более интереснее все, чем процесс и условия образования пара в котле.

Для начала раздумий немного подскажу: паровые котлы на судах гораздо эффективнее дизельных энергоустановок (КПД повыше будет), а вот по долговечности (моторесурсу) намного уступают последним.......

Дерзайте.

 

[RenamedUser_31474683]

Не зря корабли с паром называли самовары. Не обязательно взрыв котла, достаточно порыва магистрального трубопровода и огромное кол во пара

моментально выбросит в машинное отделение. А это ошпаренные люди, большие температуры, время на отключение и ликвидацию аварии.

Поистинне, опасный труд турбинистов и машинистов ( хорошо хоть уже время угля прошло, то и десятки тонн угля, перекиданного за вахту )

[GeorgeK30]

"Закину удочку" (подкину темку для будущей темки).

Поинтересуйтесь вопросом, как вообще паровой котел/пар приводит в движение судно. Там нааааамного более интереснее все, чем процесс и условия образования пара в котле.

Для начала раздумий немного подскажу: паровые котлы на судах гораздо эффективнее дизельных энергоустановок (КПД повыше будет), а вот по долговечности (моторесурсу) намного уступают последним.......

Дерзайте.

 

водохим подготовка - долговечность напрямую зависит от качества воды в котле, опреснители *** - через 3-4 месяца останавливай котел на ремонт, а то и раньше

хотя да - тематика интересная, будем развивать

[anonym_lDnSF2n5MdfV]

водохим подготовка - долговечность напрямую зависит от качества воды в котле, опреснители *** - через 3-4 месяца останавливай котел на ремонт, а то и раньше

хотя да - тематика интересная, будем развивать

 

Верно, но и не совсем.

Там дело не столько в самом котле, сколько в ГТУ (газо-турбинной установке). Турбина состоит из большого числа лопаток расположеных на валу, на которые воздействует пар. Создавая на лопатки турбины давление, пар приводит в движение вал и тем самым приводит в движение судно. Самым "больным местом" (или одним из самых "больных мест") являются именно лопатки турбины......

Вобщем так я сам сейчас все Вам и опишу. Итак довольно много уже расписал. 

Развивайте дальше, как Вы сами выше и написали.

[PoMkA_stalnoj]

Спасибо ТС , оч познавательно !!! Плюсую однозначно .

[panda_pandus]

GeorgeK30 (20 Окт 2015 - 13:45) писал:

Почему же собственно котел может бабахнуть? В случае нарушения его герметичности: механическое повреждение (попадание снаряда в котел) - давление сбросится и вся вода разом перейдет в состояние пара, причем с одного куба воды получится 1700!!!! кубов пара, чем больше была температура воды и быстрее сброс давления, тем катастрофичнее последствия...

В котле "Бисмарка" вода нагревалась до температуры примерно в 160 градусов, объем 4,85 тонны...из них, зная схему котла можно прикинуть, что в перегретом состоянии находится примерно 2/3, т.е. 2910 кг, которые могу превратиться разово в 4 млн 947 тыс кубиков пара, страшно себе представить, что они могут натворить в замкнутом пространстве машинно-котельного отделения, а с учетом того, что котлы стояли попарно, то это количество надо умножить на 2.

 

Если бы все было так, как написано, то и ядерную бомбу изобретать бы не потребовалось - можно бы было просто взорвать котел.  Не отрицаю, что бабахнувший котел может натворить бед, но не могу видеть, когда так обращаются с физикой

 

1. 2910 кг воды - это не 2910 кубометров, а 2.91 кубометра, так что они теоретически могут превратиться в 4930 кубометров пара, а не в эти страшные миллионы. 

 

2. Перегретая вода не перейдет в состояние пара вся. На то, чтобы превратить воду в пар, затрачивается огромная энергия, которая называется "теплота парообразования". Для воды удельная теплота парообразования равна 2260000 Джоулей на килограмм - столько энергии затратится на испарение килограмма воды. Удельная же теплоемкость воды (энергия, которая затрачивается на ее нагрев) равна 4200 Джоулей на килограмм на градус (или же ровно 1 калория). 

 

Если вода перегрета до 160 градусов, то на каждый ее килограмм приходится 4200 * 60 = 252000 Дж излишней энергии, которая и пойдет на превращение воды в пар. Этой энергии хватит, чтобы испарить 252000 / 2260000 = 0.11 кг. Получается, при взрыве котла только 11% перегретой воды превращаются в пар, остальные 89% превращаются в не перегретую воду (с температурой 100 градусов). Так что делим еще примерно на десять и получаем, что 2910 кг перегретой воды превратятся всего лишь в 4930 * 0.11 =  542 кубометра пара. 

 

 

[Shrimpbowl]

 

Если бы все было так, как написано, то и ядерную бомбу изобретать бы не потребовалось - можно бы было просто взорвать котел.  Не отрицаю, что бабахнувший котел может натворить бед, но не могу видеть, когда так обращаются с физикой

 

1. 2910 кг воды - это не 2910 кубометров, а 2.91 кубометра, так что они теоретически могут превратиться в 4930 кубометров пара, а не в эти страшные миллионы. 

 

2. Перегретая вода не перейдет в состояние пара вся. На то, чтобы превратить воду в пар, затрачивается огромная энергия, которая называется "теплота парообразования". Для воды удельная теплота парообразования равна 2260000 Джоулей на килограмм - столько энергии затратится на испарение килограмма воды. Удельная же теплоемкость воды (энергия, которая затрачивается на ее нагрев) равна 4200 Джоулей на килограмм на градус (или же ровно 1 калория). 

 

Если вода перегрета до 160 градусов, то на каждый ее килограмм приходится 4200 * 60 = 252000 Дж излишней энергии, которая и пойдет на превращение воды в пар. Этой энергии хватит, чтобы испарить 252000 / 2260000 = 0.11 кг. Получается, при взрыве котла только 11% перегретой воды превращаются в пар, остальные 89% превращаются в не перегретую воду (с температурой 100 градусов). Так что делим еще примерно на десять и получаем, что 2910 кг перегретой воды превратятся всего лишь в 4930 * 0.11 =  542 кубометра пара.