Пройдя сквозь последнюю водонепроницаемую переборку в машинное отделение, каждый паропровод заканчивался быстродействующим аварийным стопорным краном, который можно было закрыть за несколько секунд в случае разрыва магистрали. Перед аварийными кранами между магистралями имелся перекрестный трубопровод, чтобы паром из любой магистрали можно было питать сразу обе машины или только одну, когда вторую выводили из работы. От аварийных кранов пар попадал в два больших сепаратора (по одному для каждой машины), дренировавших пар от конденсата и жестких частиц осадка, которые могли образовываться в паропроводах. От сепараторов пар шел к «главным клапанам» или дроссельным заслонкам.
Две перевернутые
[10] разнонаправленные поршневые машины тройного расширения с прямым действием
[11] системы Джерроу, Шлика и Твиди
[12], давали проектную мощность по 15 000 л.с. Каждая машина высотой около 12 м вращала боковые валы, на которых сидели винты с тремя накладными лопастями диаметром по 7,162 м. При движении вперед машина правого борта вращала винт по часовой стрелке, а машина левого борта – против часовой стрелки. Станина одной поршневой машины весила 195 т, каждая колонна (по восемь на машину) – 21 т. Один цилиндр высокого давления весил 50 т, один коленчатый вал – 118 т. Каждая машина в сборе весила 1000 т.
Термин «поршневой» происходит от механического движения поршней в цилиндрах машины, которые двигаются вверх и вниз, т. е. возвратно-поступательно. Движение каждого поршня посредством штока передается большому коленчатому валу под ним. На деле принцип действия этих массивных двигателей схож с работой двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей. Отличие состоит в том, что рабочий ход поршню сообщают не газы, расширяющиеся после сгорания топлива в цилиндре, а пар, используемый в тех же целях.
Имеется еще одно значительное отличие. В двигателе автомобиля поршень осуществляет рабочий ход только в одном направлении, а в паровой машине – в обоих, поскольку поршни в последних имеют две рабочие поверхности (поршни двойного действия). Это означает, что сначала пар попадает на одну рабочую поверхность поршня, двигая его вверх, а затем на другую поверхность, двигая поршень вниз. Кроме того, у паровой машины нет «тактов», свойственных работе автомобильного двигателя. Любое движение поршня является рабочим ходом, в конце которого расширенный пар выпускается незадолго до того, как свежий пар попадает на другую поверхность для нового движения поршня в противоположном направлении.
Управление машинами осуществлялось с контрольного мостика, который именовали «стартовой платформой». Она располагалась между двумя машинами под колоннами передних цилиндров низкого давления. Отсюда механики управляли поступлением пара и направлением вращения валов машин. Во время входа и выхода из порта на платформе присутствовал главный механик с двумя старшими механиками и тремя помощниками. Главный механик стоял в центре и следил за выполнением приказов, поступавших по машинным телеграфам с ходового мостика. Двое старших механиков работали с узлами управления паровыми машинами, а один из их помощников регистрировал в журнале по электрическим часам время поступления и приказы главного механика и капитана. Двое других помощников «отзванивали» исполнение приказов по машинным телеграфам, установленным чуть дальше за контрольным мостиком.
Для пуска паровой машины тройного расширения механик открывал дроссельную заслонку, которой регулировался объем подаваемого пара. Штоки поршней впускных клапанов через расширительную кулису приводились в действие тягой коленчатого вала, состоявшей из двух эксцентриков (один для прямого хода, второй для обратного). Эта система именуется парораспределительным кулисным механизмом Стефенсона.
Механизм позволял управлять как направлением вращения коленчатого вала, так и подачей пара в цилиндры. При перемещении кулисы в крайнее положение один из эксцентриков высвобождался, а второй проворачивал коленчатый вал на угол опережения (для прямого или обратного хода винта). Если кулиса переводилась в центральное положение, оба эксцентрика получали равносильное воздействие, прекращая подачу пара в цилиндр и останавливая паровую машину даже при полностью открытом дросселе. В других положениях кулисы подача пара в цилиндр отсекалась в некоторой промежуточной точке хода поршня. При этом уже впрыснутый пар расширялся в цилиндре до максимума, что позволяло снизить его потребление при выработке требуемой мощности (например, на полном ходу точку отсечки обычно выбирали равной 40–45 % хода поршня).
Для реверсирования и установки точки отсечки для каждого парового двигателя применялась отдельная парогидравлическая машина прямого действия «Браун», которая одновременно приводила в действие рычаги, соединенные с расширительными кулисами клапанов всех цилиндров. Кроме того, эта же машина управляла клапанами отсечения пара от турбины. Для выполнения реверса вначале нужно было остановить паровые машины (10–20 сек. с момента получения соответствующего приказа с мостика), затем изменить направление их движения (30–50 сек.) и отсечь пар от турбины (еще 10 сек.).
После пуска машины дроссель, установленный у впускного клапана первого, самого маленького цилиндра высокого давления диаметром «всего» 1,3 м, впускал в него порцию пара под давлением 151 т/м2 с температурой 201 °С. После расширения пара в цилиндре и продвижения его вверх или вниз пар «слабел». Имея на выходе из цилиндра давление 55 т/м2 и температуру 161 °С, пар направлялся в цилиндр среднего давления диаметром 2,13 м. Здесь процесс повторялся, пар снова «слабел» и под давлением в 17 т/м2 подавался в два цилиндра низкого давления. Поскольку один и тот же пар расширялся в них трижды, поршневые машины «Титаника» имели тип тройного расширения.
Поршни с ходом в 1,9 м толкали коленчатый вал с силой, равной 15 000 лошадям – столько могут дать примерно сто двигателей современных автомобилей, но на частоте лишь 75–83 об/мин, – намного медленнее, чем в автомобиле (в котором коленчатый вал вращается даже на холостом ходу с частотой почти 1000 об/мин). Как в случае автомобильного двигателя, каждый цилиндр отрабатывал с небольшой разницей во времени, чтобы проворачивать коленчатый вал непрерывно и согласованно. При частоте оборотов, равной 75, одна машина потребляла пара до 2,8 т/мин.
Покинув оба цилиндра низкого давления диаметром по 2,46 м, пар имел давление лишь 6,33 т/м2 (87 °С), т. е. почти в два раза ниже нормального атмосферного давления (около 10,33 т/м2). Это происходило из-за необычайно сильного вакуума, порождаемого на выходе из цилиндра охлаждением пара, уходившего в конденсаторы. Казалось, что уже на этом этапе энергия пара исчерпана полностью, но на самом деле он содержал скрытый ее запас, который можно было «выжать» с помощью турбины низкого давления.
