(41) В 1907 году, в период перехода кораблей японского Императорского флота на турбинную силовую установку, японцы столкнулись с теми же трудностями, что и во флотах других стран. Наиболее важная из них - несоответствие эффективности турбин и винтов. КПД турбинных установок повышался с увеличением числа оборотов, в то время как прямая передача такой высокой скорости вращения на гребные валы уменьшала кпд винтов. Другой трудностью оставалась низкая эффективность турбин на малых и крейсерских ходах.
В то время японцы использовали два типа турбин: "Parsons" и "Curtis" - собственного производства, но по лицензии фирм. Использовались также и импортные механизмы.
Первую из вышеназванных проблем до появления турбозубчатых агрегатов во время Первой мировой войны, можно было решить только уменьшением числа оборотов роторов турбин громадного диаметра, имеющих прямую передачу вращения на валы. Однако уменьшение числа оборотов турбин снижало величину к.п.д. и увеличивало расход топлива, делая установку неэкономичной. В целом же этот путь решения проблемы был явно неперспективным, и поэтому требовалось кардинально новое решение, которым и стало появление турбозубчатых агрегатов.
Тем не менее вплоть до начала Первой мировой войны в японском флоте зубчатые агрегаты конструкторы применяли довольно ограниченно. Это коснулось даже дредноутов "Hyuga" и "Ise", на которых каждый из двух турбоагрегатов состоял из двух главных турбин высокого и низкого давления, установленных последовательно на одном валу, а также из двух крейсерских турбин высокого и низкого давления, установленных на другом валу параллельно (через зубчатую передачу) позади турбины низкого давления. На четырех эсминцах типа "Isokaze", четырех типа "Momo" и шести типа "Nara" также применялись крейсерские турбины с зубчатой передачей, с тем или иным вариантом расположения относительно главных турбин, напрямую вращавших гребной винт.
В ходе Первой мировой войны японцы стали применять турбозубчатые агрегаты и для главных турбин. Впервые подобное решение проблемы эффективности энергетической установки использовали на четырех кораблях "Программы 1916 года" (см. прим. 5). Зубчатые передачи позволили уменьшить общие габариты агрегатов и, в то же время, увеличить частоту вращения турбин низкого давления до 2000 оборотов в минуту, а турбин высокого давления до 3000 в в минуту.
Вторую из названных проблем в турбинных агрегатах "Parsons'a" решали с помощью турбины крейсерского хода, размещенной, как уже говорилось, последовательно с главной турбины высокого или низкого давления. На больших режимах хода крейсерская турбина отключалась байпасным клапаном (как, например, на "Mogami", "Yahagi", "Yamakaze", "Umikaze" и др.). Другим вариантом решения проблемы ("Kongo", "Hiei", "Kirishima" и др.) было добавление специальной малоскоростной крейсерской ступени на выходе главной турбины высокого давления. При необходимости ступень также перекрывалась байпасом. В турбинах "Curtis'a" крейсерские турбины не использовались, так как мощность агрегата регулировалась изменением числа групп сопел, открытых для прохода пара на первой ступени турбины. Этот принцип использовался на "Ibuki", "Aki", "Kawachi", "Settsu", "Hirado", "Chikuma", "Haruna", "Fuso", "Yamashiro".
Следующим шагом повышения экономичности установок в японском флоте стало уже упоминавшееся применение зубчатых передач для крейсерских турбин.
На турбозубчатых агрегатах проблему эффективности крейсерских режимов вплоть до разработки проекта 7500-тонных крейсеров японцы решали двумя способами: крейсерская ступень ("Cruising Stage") и ответвление ("Branched").
Крейсерская ступень ("Cruising Stage" - Junko Danraku Shiki), по существу, представляла собой развитие ранее используемой системы Parsons'a. Каждый агрегат состоял из параллельно установленных турбин высокого и низкого давления подключенных на один вал через зубчатую передачу, причем в передней части турбины высокого давления имелись одна или две ступени крейсерского хода. На экономической скорости корабля свежий пар последовательно проходил через крейсерские ступени, а затем поступал в турбину низкого давления. На высоких скоростях крейсерские ступени отключались байпасом.
Турбины с одной крейсерской ступенью (ichi dan) устанавливались на "Tenryu", "Tatsuta", "Tanikaze", "Kawakaze", кораблях типа "Minekaze" (15 единиц), типа "Momi" (21 ед.) и типа "Wakatake" (8 ед.). Турбины с двумя крейсерскими ступенями (ni dan) установлены на типах "Kaga", "Yubari", "Kinu", "Jintsu", "Kamikaze" (9 ед.) и "Mutsuki" (12 ед.).
Вариант с "ответвлением" ("Branched" type - Bunryu Shiki) разработан в 1916-1917 годах фирмой "Gijutsu Honbu" (отсюда название "тип Gihon") как чисто японский проект ("home-made") турбины для установки на новых линкорах и 5500-тонных крейсерах. Турбоагрегаты (в каждом по одной турбине высокого и низкого давления, с передачей на один вал, без крейсерской турбины), скомпонованные по принципу "Three branched" ("три направления"), установлены на "Mutsu" и "Nagato". После прохождения через одну ступень турбины высокого давления пар мог посредством внутриступенчатого клапана идти по трем направлениям к разным ступеням турбин высокого и низкого давления. На малом ходу второе и третье направления перекрывали так, что пар мог достичь турбины низкого давления, пройдя, соответственно, все ступени турбины высокого давления (так называемое последовательное питание паром). На больших ходах пар принудительно разделялся на три направления (параллельное питание).
Вариант с "ответвлением" - в комбинации совмещения главной турбины с крейсерской - опробовался на двенадцати 5500-тонных крейсерах (за исключением "Kinu" и "Jintsu"). На них одна турбина высокого давления и одна турбина низкого давления работали через редуктор на один вал, причем крейсерская турбина была установлена (последовательно) на одном валу с турбиной высокого давления. Этот же вариант применили на линейных крейсерах "Akagi" и "Amagi". Здесь две турбины высокого давления и две низкого давления работали через редуктор на один вал. Крейсерская турбина устанавливалась (последовательно) на едином валу с одной из турбин высокого давления. На малых ходах пар также последовательно поступал через ступени, а на больших скоростях распределялся параллельно.