Энергетическая установка.
Линкоры типа "Шарнхорст" проектировались в эпоху чрезмерного увлечения скоростью и поэтому имели большую
мощность механизмов. Как и их предшественники - броненосные корабли типа "Дойчланд" - они соответствовали
принципу "быть быстрее, чем более сильный противник, и сильнее, чем более быстрый".
Германские инженеры потратили много сил и времени на создание действительно удачных дизельных установок для
своих броненосных кораблей. Дизели обеспечивали малый расход топлива и огромную дальность плавания, позволяя
подолгу оставаться в море без дозаправок. Но это преимущество нельзя было реализовать на корабле со скоростью
30 узлов и ограниченным местом под энергетическую установку. Разработка дизелей для такой высокой скорости надолго бы затянула постройку кораблей. Единственной альтернативой была паротурбинная установка, поскольку Кораблестроительный отдел возражал против применения комбинации дизелей и турбозубчатых агрегатов. В то время турбинные установки с высоким давлением и температурой пара успешно эксплуатировались на новых лайнерах компании.
Уже несколько лет успешно работали береговые электростанции, где генераторы использовали пар с высокими параметрами. Все это, в принципе, не обещало трудностей при использовании аналогичных установок на боевых кораблях.
Однако, инженер-механики флота, невзирая на все достоинства таких установок, указывали на опасность их обслуживания. Расставить все точки над "i" могли только всесторонние испытания, но времени на их проведение не было. Адмирал Редер решил лично вмешаться в этот вопрос и приказал рискнуть поставить на новые корабли установки с высокими параметрами пара.
Котлы.
Работы над созданием судовых высоконапорных котлов с целью экономии объема и веса велись в Германии с середины 20-х годов. Если в иностранной практике рабочее давление пара не превышало 25 атм., немцы добились успешного применения нескольких типов прямоточных высоконапорных котлов с рабочим давлением до 100 атм.
В отличие от обычных водотрубных котлов с естественной циркуляцией, в которых вода до превращения в пар делает несколько ходов по контуру циркуляции, в прямоточном котле испарение происходит за один цикл. Подаваемая насосом питательная вода последовательно проходит через экономайзерную, испарительную и пароперегревательную секции котельной трубки, превращаясь в пар заданных параметров. Подача воды под давлением позволяет делать котельные трубки сложной конфиrрации, что позволяет делать котел более легким и компактным, но усложняет его обслуживание, в частности, замену трубок.
Впервые высоконапорный котел Бенсона (рабочее давление 70 атм., температура пара 425'С) был установлен на пароходе "Укермарк" компании "ГАПАГ". В 1935 году компания "Норддойчер ллойд" ввела в эксплуатацию на своей восточно-азиатской линии три парохода, оснащенных высоконапорными котлами системы Бенсона "Потсдам" и Вагнера "Шарнхорст" и "Гнейзенау" с рабочим давлением 83 и 46 атм. соответственно.
Первым боевым кораблем, оснащенным высоконапорными котлами системы Бенсона стала яхта "Грилле", вступившая в строй 19 мая 1935 года. На большей части эскортных кораблей типа "F" были установлены котлы Ла Монта (70 атм.), а на F-7 и F-8 - котлы Бенсона с увеличенным рабочим давлением (110 атм.). Наконец, в феврале 1936 года на учебно-артиллерийском корабле "Бруммер" начали "военную службу" котлы Вагнера (70 атм.). Несмотря на отсутствие всесторонних данных по эксплуатации высоконапорных котлов в морских условиях, командование Кригсмарине приняло волюнтаристское решение об оснащении ими всех строящихся кораблей.
Параметры пара на "Шарнхорсте" и "Гнейзенау" - рабочее давление 58 атмосфер и температура перегретого пара 480 градусов - оказались намного выше, чем на всех их современниках, исключая "Бисмарк" и "Тирпиц".
Пар вырабатывали 12 трехколлекторных котлов с перегревателем и экономайзером типа Бауэр-Вагнер производства
фирмы "Дешимаг" из Бремена, а три турбоагрегата проектной мощностью на валах 125 000 л.с. в действительности
развивали 160 000 л.с. От первоначально запланированных пяти коллекторных котлов с двумя перегревателями и двумя экономайзерами каждый отказались из-за их чрезмерной сложности.
Вся энергетическая установка на этих кораблях оказалась легче и компактнее, чем дизельная равной мощности. Одна
ко расход топлива был выше, и для той же дальности требовался больший его запас. Ограничения по водоизмещению и
приоритет броневой защиты заставили отказаться от большой дальности плавания. Но и оставшийся запас топлива и
высокая скорость его использования создавали проблемы с остойчивостью, так как опорожнение нефтяных цистерн
ослабляло эффективность ПТЗ. Поскольку немцы не любили компенсировать расход топлива в цистернах соленой
забортной водой (не считая бортовых цистерн, входящих в ПТЗ, да и то в случаях крайней необходимости), следовало
найти какой-то другой выход. Решили расположить бортовые топливные цистерны как можно выше, чтобы с их опорожнением остойчивость корабля повышалась.
Впервые появившийся на "Адмирале Шеере" нефте-водяной сепаратор, позволявший принимать в топливные цистерны водяной балласт, стали применять на всех германских кораблях. Для увеличения дальности плавания бортовые внешние и внутренние балластные цистерны заполнялись, хотя бы частично топливом. Но нижние носовые топливные цистерны сначала оставляли пустыми, чтобы устранить "врожденный" дифферент на нос. По этой же причине топливо из носовых цистерн расходовали в первую очередь. Остойчивость этих кораблей не всегда улучшалась с расходом топлива, поэтому временами приходилось пользоваться забортным балластом.
Пространство энергетической установки было хорошо разделено на отсеки, каждый турбоагрегат стоял в изолированном отделении (16,5-метровом среднем и 15-м бортовых), а 12 котлов располагались по четыре квадратом в трех отсеках - XII, ХI и IХ, причем между двумя кормовыми имелся пустой отсек Х. Котлы оснащались системой автоматического управления типа "Аскания" и двойными ротационными форсунками Зааке. При рабочем давлении 58 кг/см2 (максимальное 68 кг/см2) и температуре перегретого пара 480'С их паропроизводительность составляла 54 т/ч. Рабочий вес одного котла - 55 т, в том числе 4,5 т воды, рабочая площадь 388 м2, площадь пароперегревателя 130 м2, площадь нагрева воздуха 800 м2, емкость 132,4 м3. Циркуляция воды - естественная. Общий КПД котлов достигал 81%. Высота котлов 6 685 мм была слишком большой и над броневой палубой пришлось делать выступ над отсеками IХ-ХII.
- схема расположения узлов и агрегатов энергетической установки линкоров.