Большая часть бытовой техники, одежды, электроники и прочих товаров из-за рубежа доставляются в страну по морю на кораблях. На палубе огромных барж возвышаются горы тяжёлых контейнеров, весит всё это тысячи тонн, а само судно приводится в движение одним-единственным мотором, который напрямую вращает винт. Правда, этот мотор по-настоящему огромный. Фактически это такой же ДВС, что и в автомобиле, но чуть в больших масштабах.
Глобальный торговый флот
На заре становления современного торгового флота перевозчики пришли к однозначному выводу: за один раз нужно перевозить как можно больше товаров, чтобы окупить рейс и сделать его рентабельным. Правда, для огромного корабля нужен был мощный мотор, причём экономичный и с большим КПД, в противном случае вся прибыль ушла бы только на покупку топлива. Поразмыслив над проблемой, инженеры решили установить на транспортный корабль один, но сверхмощный двигатель, и причины для этого были весомыми: один большой мотор занимал меньше места и тратил меньше топлива, чем два маломощных. Интересно, что созданный для этих целей мотор имел впечатляющую эффективность, и учитывая его объём, позволял экономить миллионы только на топливе.
Для торгового флота техническая революция началась в первой половине прошлого века, когда громоздкие турбины начали заменять на более современные дизельные двигатели. В 1950-1960 годах началась эра активных контейнерных перевозок и международной торговли, а огромные дизели превратились в стандарт. И интересно, что сейчас немалая часть подобных моторов создаются европейскими инжиниринговыми компаниями, такими как MAN Energy Solutions и WinGD (бывшее подразделение финской Wärtsilä). Но производят их в основном в Южной Корее, Японии и Китае, где на судостроительных верфях строятся сами супертанкеры. Создание одного такого мотора занимает многие месяцы, а его цена достигает 30 миллионов долларов. Впрочем, огромный дизель интересен сам по себе.
1. Габариты городского здания
Wärtsilä-Sulzer RTA96-C – самый известный в мире 14-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Его высота составляет 13,5 метров, что можно сравнить с четырехэтажным жилым домом, а длина превышает 26 метров. Весит всё это более 2300 тонн без топлива и смазки. Его коленчатый вал ковали из цельных стальных заготовок, а весит он около 300 тонн. При этом вес каждого отдельного поршня составляет 5,5 тонны. Для установки и работы настолько большого и тяжёлого механизма требуется очень прочная основа.
2. Хрупкая конструкция
Интересно, что в отличие от обычных автомобильных двигателей, судовые работают по двухтактному циклу. Конструкция их тоже особенная: учитывая размеры двигателя, невозможно просто увеличить масштаб и создать аналогичный ДВС, только большой. Из-за огромного веса и столь же большой нагрузки конструкция просто сломается. Яркий тому пример – поршень с ходом 2,5 метра, который невозможно напрямую соединить с шатуном, поскольку боковое давление разоружило бы цилиндр.
3. Дизельный тихоход
Эти двигатели чрезвычайно тихоходные и работают на очень низких частотах. В обычном режиме они работают со скоростью всего от 60 до 100 оборотов в минуту, что даже сравнивать нельзя с работой обычного автомобильного мотора. Настолько низкую скорость вращения пришлось установить ради совместной работы с гребным винтом: вал подключен непосредственно к двигателю, поэтому скорость вращения выбиралась оптимальная для него. Между ними нет ни редукторов, ни коробок передач, всё это сделано ради надёжности и эффективности.
4. Топливо – не бензин и не солярка
Огромный размер двигателя заставил инженеров искать более дешёвое и безопасное топливо. При таких объёмах использовать дизель или бензин не представлялось возможным: это было чрезвычайно дорого и взрывоопасно. В итоге они свой выбор остановили на так называемом тяжёлом мазуте, который по своей сути является остаточным продуктом нефтеперегонки, то есть фактически отходами производства. Вот только в обычном своём состоянии мазут напоминает густую липкую пасту, её невозможно просто так залить в бак или подать в цилиндры. По этой причине её предварительно нагревают до 130-140 градусов Цельсия.
5. Запуск воздухом
Запуск двигателя величиной с дом стал отдельной проблемой: столкнуть с места детали весом в сотни тонн при помощи электрического стартера невозможно. Инженерам пришлось искать альтернативный способ запуска, и они придумали использовать сжатый воздух. По этой причине на борту установили мощные компрессоры и огромные баллоны, в которых воздух хранится при давлении около 30 бар. В момент запуска сжатый воздух подаётся прямо в цилиндры и толкает поршни, благодаря чему двигатель и совершает первые ходы, и только после этого начинается подача мазута.
6. Аппетит океанского титана
Ни один двигатель в мире не может сравниться с судовыми, а обычные автомобильные ДВС с ними даже стыдно сравнивать. 14-цилиндровый мотор на максимальной мощности выдаёт 107-108 тысяч лошадиных сил. Вот только за подобную производительность приходится платить большую цену: масштаб расхода ресурсов крайне велик. За один час работы двигатель потребляет в среднем от шести до семи тысяч литров тяжёлого топлива, а за сутки непрерывного хода цистерны могут полегчать на 200-250 тонн. Несмотря на это, такой способ грузоперевозок был и остаётся самым экологически чистым и дешёвым.
7. Сборка внутри корабля
Сборка подобного двигателя – это отдельная проблема, которую приходится решать экстремальными методами. Построить двигатель где-нибудь на заводе, а потом просто привести его и установить невозможно: ни одна дорога не выдержит подобного груза. Поэтому двигатель приходится собирать непосредственно на месте, в корпусе собираемого корабля. Фактически будущие контейнеровозы строятся вокруг собственного мотора.
8. Океан масла и вечная работа
Для работы подобного двигателя требуется такой же большой объём масла – физику никто не отменял. В системе в один момент времени может находиться от сорока до шестидесяти тысяч литров специального моторного масла. Интересно, что у него есть ещё одна дополнительная функция: учитывая масштабы проблемы, его используют в качестве теплоносителя для отвода излишков тепла от двигателя. При этом масло никогда полностью не меняют, как в автомобиле. Вместо этого на борту установили мощную центрифугу и сепараторы, чтобы очищать масло в промышленных масштабах. Поэтому вместо замены масло врем от времени просто доливают.
Несмотря на столь огромные расходы, огромные грузовые корабли-контейнеровозы всё равно массово используются. Впрочем, это не единственная их проблема: во время плавания они зачастую теряют часть своего груза, и контейнеры потом находят очень далеко от маршрута.
