Энергетическая установка
Еще в 1929 году французские специалисты пришли к выводу, что новые линкоры должны иметь высокую скорость – не менее, чем у находящихся в строю линейных крейсеров. Проектирование и постройка "Дюнкерка" показали, что такой скорости можно достичь без существенного снижения наступательных и оборонительных элементов корабля и что механизмы большой мощности можно сосредоточить в достаточно компактных отделениях, дав им мощную защиту.
Котлы. Первоначально для получения 29,5- узловой скорости при номинальной мощности 150000 л.с. планировалось использовать 6 котлов того же типа, что устанавливались на лидерах эсминцев типа "Могадор". Однако из-за перегрузки решили остановиться на совершенно новых котлах Сюраль-Индрэ, в которых топочные газы на выходе из пакета трубок использовались для предварительного нагрева подаваемого воздуха, а сгорание топлива происходило под давлением. В результате увеличившаяся скорость топочных газов вела к лучшему отсосу продуктов сгорания, обеспечивая лучшее использование и экономию топлива. Увеличение скорости теплообмена позволило уменьшить размеры котла (6,9x1,5 м при высоте 4,65 м) и повысить его тепловой к.п.д. Объем котельных отделений снижался на 30%. Уменьшению габаритов котлов способствовало и их конструктивное исполнение. Вместо привычной "треугольной" схемы (в поперечном сечении коллекторы образовывали треугольник с паровым вверху) французы применили вертикальную: все три коллектора находились в одной вертикальной плоскости (верхний – паровой имел вдвое больший диаметр, чем нижние – водяные) и соединялись друг с другом большим числом изогнутых трубок. Перегретый до 350°С пар под давлением до 27 атм. (25 атм. на выходе из перегревателя) подавался к турбинам. Горелки котлов действовали под давлением 2 атм., скорость топочных газов повышалась с помощью двух вентиляторов типа Рато на каждый котел. Вентиляторы вращались со скоростью 4000-5000 об./мин., а их приводные турбины работали на продуктах сгорания. Т.к. вентиляторы работали при высоких температурах, для увеличения общей эффективности в цикл был добавлен экономайзер. После разжигания котлов вентиляторы приводились в действие валом вспомогательной паровой турбины до тех пор, пока на гребных валах не развивалась достаточная мощность. Дополнительный нагрев подаваемого в топки воздуха (со 121 до 138°С) обеспечивало сжатие его вентиляторами. Тепловой к.п.д. описанного процесса составлял 82% по сравнению с обычными 70-75%.
Особое внимание было уделено конструкции дымовой трубы. На стадии эскизного проектирования сравнивались варианты с неподвижной трубой и шарнирной. Достоинством последней являлась возможность отвода дыма и газов в сторону от корабля, но конструкция ее оказалась слишком сложной и тяжелой. В результате неподвижная труба получила резкий наклон в корму, что стало одной из наиболее заметных внешних характеристик этих кораблей. В передней части трубы находились воздухозаборники для выдувания газов вверх и очистки надстройки. За счет пропускания газов через маленькие отверстия в нижней части обтекателя трубы увеличили их скорость, что' позволило обойтись без специальных выдувателей копоти.
Турбины. Каждый из четырех турбоагрегатов системы Парсонс состоял из турбин низкого (1,25 атм.), среднего (10 атм.) и высокого давления (27 атм.) переднего хода и низкого давления (4 атм.) заднего хода и работал на одноступенчатый зубчатый редуктор.
Суммарная проектная мощность переднего хода составляла 150000 метрических л.с., перегрузочная 180000.
Котлы и турбины размещались всего лишь в четырех водонепроницаемых отсеках: по три котла в каждом КО (отсек "К" – котлы №10, 11 и 12, "М" – №20, 21, 22) и по два турбоагрегата в каждом МО (отсеки "L" и "N"). Для предотвращения несимметричного затопления продольной переборки в этих отсеках не было. Так что попадание в любой из них однозначно лишало корабль половины мощности. Передние три котла и два турбоагрегата приводили в действие внешние валы, задние – внутренние. КО проектировались так, чтобы любое из них могло действовать на оба МО.
Скорость и дальность плавания. Для определения оптимального сочетания размерений корабля с точки зрения получения максимально возможной скорости в Парижском опытовом бассейне провели всесторонние испытания восьми моделей. Эксперименты проводились для условий нормальной (40900 т водоизмещения при 2900 т нефти) и полной (45000 т и 6300 т соответственно) нагрузок и дали следующие результаты: 30-узловая скорость достигалась при мощности 121000 м.л.с. (норм.) или 135000 м.л.с. (полная), 32- узловая 165000 или 180000, 33-узловая – 194000 или 212000 м.л.с. На непродолжительных испытаниях, проведенных верфью в июне 1940 года, "Ришелье" при водоизмещении 43500 т и перегрузочной мощности в 178000 м.л.с. развил 32,6 узла, а при максимальной мощности без форсировки в 157000 м^Л.с. – 31,9 узла. После модернизации на верфи Нью-Йорка, увеличившей водоизмещение и осадку, скорость уменьшилась незначительно – всего до 31,6 узла. Более основательные испытания удалось провести с ноября 1951 по февраль 1952 года. Тогда, в частности, при водоизмещении 41902 т и мощности 137160 м.л.с. удалось достичь скорости 30,38 узла – совсем неплохо для 12-летнего ветерана. "Жан Бар" на 2-часовых испытаниях 7 февраля 1949 года развил 32,06 узла при мощности 176442 л.с.
Столь прекрасные скоростные характеристики удалось получить за счет сочетания 242-метровой длины с острыми обводами корпуса, обеспечивавшими малое сопротивление на высоких ходах (призматический коэффициент 0,58). Впрочем, французы всегда были мастерами проектирования подводной части корпуса своих кораблей, вызывая зависть у моряков даже "владычицы морей" еще со времен парусного флота.
А ведь научно подобранные обводы кроме высокой скорости гарантировали и большую дальность плавания. При запасе топлива, увеличенном позднее до 6905 т за счет использования дифферентовочных цистерн (в ущерб системе контр-затопления), и чистом днище "Ришелье" мог пройти 30-узловым ходом 3300 миль, 20-узловым – 7750 миль, а 12-узловым – 10000 миль. В тропических водах, где максимально достижимой скоростью, да и то при чистом днище, являлась 29-узловая, а к.п.д. и мощность паровых турбоустановок падала за счет снижения вакуума в холодильниках, дальность составляла 3400 миль на 29 узлах, 6750 на 20 или 8250 миль на 15 узлах. В тех условиях обрастание днища происходило интенсивнее, снижая показатели дальности довольно заметно 5600 миль на 20 узлах или 3800 на 25 узлах. "Жан Бар" с запасом нефти 6805 т имел дальность в умеренном климате 8832 мили на 16 узлах, 7671 на 20 или 3181 милю на 30 узлах.
Винты и руль. Корабли имели по 4 винта диаметром 4,88 м (шаг 5,22 м), скорость вращения которых для получения наилучшего возможного пропульсивного коэффициента пришлось уменьшить до 230 об./мин. (на "Дюнкерке" 270 об./мин.). Два вала каждого борта поддерживались одним кронштейном. Большой полубалансирный руль площадью 51 м имел максимальный угол перекладки 30°. Мощные рулевые машины могли повернуть его на полный угол всего за 15 секунд. Наличие только одного руля, расположенного, естественно, по ДП, т.е. не в струе винтов, было серьезным недостатком. Кроме того, что корабль получался неманевренным и имел большой диаметр циркуляции, он мог лишиться управления всего лишь после одного попадания торпедой. Опыт войны на примере "Бисмарка" и "Хией" показал, к каким трагическим последствиям это может привести даже в остальном почти неповрежденный корабль.
Генераторы. Как и на "Дюнкерке", потребление электроэнергии предполагалось во много раз больше, чем на предыдущих французских кораблях. Электроприводы имели: шпили, рулевое устройство, краны, вентиляторы, холодильное оборудование, оборудование камбузов и кладовых, часть отопительной системы, грузовые тали и краны, элеваторы боезапаса, башни ГК и СК. В носовом МО (отсек "L") и в отсеке "О" позади кормового МО имелось по блоку из 4 турбогенераторов мощностью 750 кВт каждый (по 2 генератора на общем валу), в отсеке "Н" между башнями ГК – три блока дизель-генераторов по 1000 кВт каждый (также на одном валу по два генератора – всего 6), а еще два дизель-генератора по 150 кВт, расположенные на главной палубе, служили в качестве аварийных. Суммарная мощность генераторов на "Ришелье" составляла 9300 кВт. Бортовые электрические системы работали в основном на переменном токе напряжением 230 В, но для некоторого оборудования вырабатывался и постоянный. Для питания 380- мм башен требовался ток под напряжением 460 В, что достигалось специальной последовательной коммутацией генераторов.