Борьба за «Голубую ленту». Морской паровой двигатель


Паровые двигатели и появление первых военных пароходов

Внедрение парового двигателя со временем начало сказываться и на внешнем облике судов. Мачты все еще сохранялись, однако вскоре они стали служить лишь для крепления огней и подъема флагов, а позже — как носители антенн и опоры грузовых стрел.

СодержаниеСвернуть

  • Турбина против поршня
  • Военные пароходы

В 1829 году американцы Галлоуэй и Морган взамен круглых ввели гребные колеса в форме многоугольника. Однако это новшество слабо помогло — тот год вошел в историю судостроения главным образом благодаря другому выдающемуся изобретению. Памятуя об обломившемся Архимедовом винте, английский изобретатель Джозеф Рассел обрезал его до предела и придумал удачный двухлопастной гребной винт. Он был поставлен на паровое судно «Чиветта», которое сразу развило рекордную скорость хода в 6 узлов, то есть шесть морских миль в час, или около 12 км/ч!

Еще одно замечательное изобретение тех лет — водонепроницаемые переборки. Сошед­ший с верфи в 1834 году «Гарри Гоуен» имел корпус, разделенный такими переборками на отсеки, что мог уже не особенно бояться пробоин. Даже после заполнения водой нескольких отсеков пароход еще был способен оставаться на плаву.

В 1840 году компания «Кунард Лайн» организовала и первое регулярное сообщение между Америкой и Европой. Эти пароходы получили название почтовых, поскольку, кроме пассажиров и обычных грузов, стали возить еще и почту.

Еще тридцать лет спустя в обиход стали входить и специализированные пассажирские пароходы с большим количеством кают.

Пароход «Грейт Бритн»

Первым металлическим, а не деревянным винтовым пароходом, предназначавшимся для трансатлантических рейсов, был «Грейт Бритн», сошедший со стапеля в 1843 году в Бостоне. Он мог принять 600 тонн груза и 60 пассажиров, а расстояние от Ливерпуля до Нью-Йорка прошел менее чем за 15 суток.

Мир охватил азарт соперничества. Именно в эти годы заговорили о «Голубой ленте Атлантики» — специальном призе, которым стали награждать суда, совершавшие рейс через Атлантику за наименьшее время. Так на новом уровне возродились гонки «чайных» клипе­ров.

Состязания в скорости на приз «Голубой ленты» всячески подхлестывались конку­рентной борьбой за первенство в строительстве судовых двигателей. Выжать еще несколько узлов означало не что иное, как поставить на судно еще более мощную машину, а поскольку без постоянного расширения машинного отделения это было невозможно, корпуса судов приходилось строить все больших размеров.

В 1862 году Джон Элдер из Глазго поставил на корабль четырехцилиндровую паровую машину. Снабженный ею «Уайт Стар Лайн» получил в 1871 году «Голубую ленту», развив среднюю скорость в 14,5 узла.

Турбина против поршня

Поршневые машины уверенно завоевывали Атлантику, и неизвестно, как бы пошли дела дальше, если бы ранним июньским утром 1894 года не случился такой казус.

Маленький игрушечный пароходик длиной в два фута (около 70 см) с захватывающей дух скоростью пронесся по пруду, обратив в панику плескавшихся в нем уток. С берега это зрелище, довольно посмеиваясь, наблюдал мужчина лет тридцати. Эту модель построил он сам, как и двигатель, при помощи которого маленькое судно развило необычайно высокую скорость.

При этом Чарлзу Парсонсу — так звали конструктора-любителя — крупно повезло: на пробег его кораблика по воде обратил внимание офицер из Британского адмиралтейства. И вскоре изобретатель получив возможность построить более крупное судно.

Баркас «Турбиния»

Так что всего три года спустя на Спитхейдском рейде, где регулярно проходили гонки быстрейших миноносцев Великобритании, оказался и 30-метровый баркас «Турбиния». Конечно, он выглядел невзрачно по сравнению с боевыми кораблями. Зато, когда прогремел стартовый выстрел, карлик тут же вырвался вперед и уверенно сохранил лидерство до побед­ного финиша. Далеко за кормой остался самый быстрый миноносец, развивавший скорость в 24 узла. Ведь сама малютка «Турбиния» промчалась со средней скоростью в 37 узлов!

Турбина стала лидером высоких скоростей на воде.

А пару лет спустя Парсонс сконструировал новую радиальную турбину, мощностью около 2000 л. с. И именно турбинное судно «Мавритания», водоизмещением 30 705 т, заво­евало «Голубую ленту» в 1907 году и удерживало ее рекордно долгий срок — 22 года.

Военные пароходы

Понятное дело, корабли нового типа тут же заинтересовали военных. Кстати, первый боевой пароход, «Демологос», был построен в США все тем же Робертом Фултоном. Он был спущен на воду в 1814 году и предназначался для войны между Англией и США.

Он нес на борту 20 артиллерийских орудий, но был столь неуклюж и малоподвижен, развивая с помощью гребного колеса скорость всего 5 миль в час, что до театра военных действий так и не добрался. И погиб в 1829 году в результате случайной аварии.

Первым винтовым военным пароходом стал французский «Наполеон». Таковы гри­масы истории — император отверг пароход Фултона, но тем не менее первый паровой линкор носил его имя. Корабль построил в 1850 году известный изобретатель Станислав Дюпюи де Лом. Водоизмещение корабля составляло 1870 тонн, скорость — 13,5 узла, а на борту разме­щалось 90 орудий.

Для защиты же от вражеского огня военные корабли стали обшивать броневыми листами. Так, во Франции в 1861 году был спущен на воду «Глуар», а в Британии годом позднее — «Уориор». Разница между ними была в том, что «француз» под броней оставался деревянным, а вот «англичанин» был уже стальным.

Сражение между пароходами «Монитор» и «Мерримэг»

В 1862 году, во время Гражданской войны в США между Севером и Югом, состоялось и первое сражение с участием броненосцев. За северян сражался «Монитор», а за южан — «Мерримэг». Поединок закончился вничью; противники разошлись, не нанеся друг другу существенных повреждений.

С тех пор наряду с линкорами стали строить и броненосные крейсера, которые были вооружены слабее, но зато обладали большей скоростью и маневренностью. Появились также легкие крейсера, которые были призваны бороться с миноносцами — небольшими скоростными кораблями, которые несли на себе новинку того времени — самодвижущиеся мины-торпеды.

Серьезным испытанием для броненосцев стала Русско-японская война 1904-1905 годов. В Цусимском проливе прежде всего из-за бестолкового командования была разгром­лена одна из лучших эскадр русского флота.

Впрочем, это сражение показало и техническое несовершенство бро

sea-man.org

Морской паровой двигатель • ru.knowledgr.com

Морской паровой двигатель - паровой двигатель, который используется, чтобы привести в действие судно или лодку. Эта статья имеет дело, главным образом, с морскими паровыми двигателями типа оплаты, которые использовались от начала парохода в начале 19-ого столетия к их прошлым годам крупномасштабного изготовления во время Второй мировой войны. Оплачивающие паровые двигатели были прогрессивно заменены в морских заявлениях в течение 20-ого столетия паровыми турбинами и дизельными двигателями.

История

Первый коммерчески успешный паровой двигатель был развит Томасом Ньюкоменом в 1712. Улучшения парового двигателя, ясно показанные Джеймсом Уоттом в более поздней половине 18-ого столетия очень, повысили эффективность парового двигателя и позволили более компактные машинные меры. Успешная адаптация парового двигателя к морским применениям в Англии должна была бы ждать до почти столетие спустя после Ньюкомена, когда шотландский инженер Уильям Симингтон построил "первый практический пароход в мире", Шарлотта Дандас, в 1802. В 1807 американский Роберт Фултон построил первый в мире коммерчески успешный пароход, просто известный как Северный Речной Пароход, и двинулся на большой скорости двигателем Уотта.

Успех следующего Фултона, технология парохода развилась быстро с обеих сторон Атлантики. Пароходы первоначально имели малую дальность и не были особенно мореходными из-за их веса, нехватки лошадиной силы и тенденции сломаться, но они были наняты успешно вдоль рек и каналов, и для коротких поездок вдоль побережья. Первое успешное трансатлантическое пересечение пароходом произошло в 1819 когда пересечено под парусом от Саванны, Джорджия в Ливерпуль, Англия. Первый пароход, который сделает регулярные трансатлантические перекрестки, был колесным пароходом в 1838.

Поскольку 19-ое столетие прогрессировало, морской паровой двигатель и технология парохода, развитая рядом с ним. Толчок весла постепенно уступал пропеллеру винта и введению железа и более поздних стальных корпусов, чтобы заменить традиционный деревянный корпус, позволенный суда, чтобы вырастить когда-либо большие, требующие растения энергии пара, которые были все более и более сложны и сильны.

Типы морского парового двигателя

Большое разнообразие оплаты морских паровых двигателей было развито в течение 19-ого столетия. Два главных метода классификации таких двигателей механизмом связи и цилиндрической технологией.

У

самых ранних морских двигателей была та же самая цилиндрическая технология (простое расширение, см. ниже), но много различных методов поставки власти к коленчатому валу (то есть механизм связи) использовались. Таким образом ранние морские двигатели классифицированы главным образом согласно их механизму связи. Некоторые общие механизмы связи были рычагом стороны, шпилем, гуляющим лучом и прямым действием (см. следующие разделы).

Однако, паровые двигатели могут также быть классифицированы согласно их цилиндрической технологии (простое расширение, составное, кольцевое и т.д.). Можно поэтому иногда находить примеры двигателей, которые были классифицированы под обоими методами, такими как составной гуляющий луч (состав, являющийся цилиндрической технологией и гуляющим лучом, являющимся методом связи). В течение долгого времени, поскольку большинство двигателей стало прямым действием, но цилиндрические технологии становились более сложными, двигатели начали классифицироваться исключительно согласно их цилиндрической технологии вместо этого.

Некоторые типы, с которыми более обычно сталкиваются, морского парового двигателя перечислены в следующих разделах. Обратите внимание на то, что не все эти термины, возможно, были использованы исключительно относительно морских заявлений.

Двигатели классифицированы механизмом связи

Рычаг стороны

Двигатель рычага стороны был первым типом парового двигателя, который будет широко принят для морского использования в Европе. В первые годы паровой навигации рычаг стороны был наиболее распространенным типом морского двигателя для внутреннего водного пути и прибрежного обслуживания в Европе, и это осталось много лет привилегированным двигателем для океанского обслуживания с обеих сторон Атлантики.

Рычаг стороны был адаптацией самой ранней формы парового двигателя, двигателя луча. У типичного двигателя рычага стороны была пара тяжелых горизонтальных железных лучей, известных как рычаги стороны, каждый обеспеченный в центре булавкой около основы двигателя, позволяя рычагам вертеться через ограниченную дугу. Машинный цилиндр стоял вертикально между этой парой рычагов в одном конце с поршневым прутом, приложенным к горизонтальному крейцкопфу, от каждого конца которого вертикальный прут, известный как прут стороны, расширил вниз каждую сторону цилиндра, чтобы соединиться до конца рычага стороны на той же самой стороне. Дальние концы этих двух рычагов стороны были связаны с друг другом горизонтальным crosstail, от которого расширил единственный, общий шатун, который управлял коленчатым валом, поскольку рычаги качались вверх и вниз вокруг центральной булавки.

Главные неудобства двигателя рычага стороны были то, что это было большим и тяжелым, и для внутреннего водного пути и прибрежного обслуживания, это было скоро заменено более легкими и более эффективными проектами. Это осталось доминирующим машинным типом для океанского обслуживания через большую часть первой половины 19-ого столетия, однако, из-за его относительно низкого центра тяжести, который дал судам больше стабильности в тяжелых морях. Это был также общий ранний машинный тип для военных кораблей, так как его относительно низкая высота сделала его менее восприимчивым к боевым повреждениям.

Двигатель рычага стороны был двигателем гребного колеса и не подходил для того, чтобы вести пропеллеры винта. Последнее судно, построенное для трансатлантического обслуживания быть оснащенным двигателем рычага стороны, было пароходом весла Линии Cunard, рассмотрел анахронизм, когда это поступило в эксплуатацию в 1862.

File:Side-lever двигатель 1849.jpg | двигатель Рычага стороны

File:Engines RMS Аравии и RMS Persia.jpg | двигатель Рычага стороны RMS Персии (1855)

File:Engine Парохода Весла Leven, Дамбартон - geograph.org.uk - 174441.jpg | Ранний двигатель рычага стороны Нейпира от PS Leven, демонстрирующийся в Дамбартоне, Шотландия

</галерея>

Кузнечик

Двигатель кузнечика или 'полурычага' был вариантом двигателя рычага стороны. Двигатель кузнечика отличается от обычного рычага стороны в этом, местоположение центра рычага и шатуна более или менее полностью изменено с центром, расположенным в одном конце рычага вместо центра, в то время как шатун присоединен к рычагу между цилиндром в одном конце и центром в другом.

Главные преимущества двигателя кузнечика были дешевизной строительства и надежности с типом, который, как сказали, потребовал меньшего количества обслуживания, чем какой-либо другой тип морского парового двигателя. Другое преимущество состоит в том, что двигатель мог быть легко начат с любого положения заводной рукоятки. Как обычный двигатель рычага стороны, однако, двигатели кузнечика ставились в невыгодное положение их весом и размером. Они, главным образом, использовались в маленьком судне, таком как речные суда и рывки.

Крейцкопф (квадрат)

Двигатель крейцкопфа, также известный как квадрат, лесопилка или двигатель конструкции в форме треугольника, был типом двигателя гребного колеса, используемого в Соединенных Штатах. Это был наиболее распространенный тип двигателя в первые годы американской паровой навигации.

Двигатель крейцкопфа описан как наличие вертикального цилиндра выше коленчатого вала с поршневым прутом, обеспеченным к горизонтальному крейцкопфу, от каждого конца которого, на противоположных сторонах цилиндра, расширил шатун, который вращал его собственный отдельный коленчатый вал. Крейцкопф работал в пределах вертикальных гидов, которые позволили собранию поддержать правильный путь, когда это переместилось. Альтернатива двигателя называет "конструкцию в форме треугольника" по-видимому полученной из формы структур, поддерживающих этих гидов. У некоторых двигателей крейцкопфа был больше чем один цилиндр, когда поршневые пруты обычно все связывались с тем же самым крейцкопфом. Необычной особенностью ранних примеров этого типа двигателя была установка flywheels&mdash;geared к crankshafts&mdash;which, думались необходимые, чтобы гарантировать гладкую операцию. Эти механизмы могли очевидно быть очень шумными в операции.

Поскольку цилиндр был помещен выше коленчатого вала в этом типе двигателя, это имело высокий центр тяжести и поэтому считалось неподходящим для океанского обслуживания, так, чтобы его использование было в основном ограничено судами, сгибающими внутренние водные пути. Поскольку морские двигатели устойчиво выросли и стали более тяжелыми через курс столетия, высокий центр тяжести квадратных двигателей крейцкопфа стал все более и более непрактичным, приведение к их отказу к 1840-ым в пользу ходьбы излучает двигатель.

Название этого двигателя может иногда приводить к беспорядку, поскольку "крейцкопф" - также альтернативное название двигателя шпиля (см. ниже). Много источников таким образом предпочитают относиться к нему его неофициальным названием "квадратного" двигателя, чтобы избежать беспорядка. Дополнительно, морской крейцкопф или квадратный двигатель, описанный в этой секции, не должны быть перепутаны с термином "квадратный двигатель" в применении к двигателям внутреннего сгорания, который в последнем случае относится к двигателю, скука которого равна своему удару.

File:Square морской пар engine.jpg | Модель крейцкопфа или "квадратного" двигателя, показывая местоположение машинного цилиндра выше коленчатого вала; также поршневой прут, крейцкопф, шатуны и гребные колеса

File:Crosshead схема мотора PS Belle.jpg | Диаграмма типичного двигателя крейцкопфа парохода реки Гудзон (вид сбоку)

File:PS нью-йоркский пароход 1836 года Stanton.jpg | пароход весла 1836 года Нью-Йорк. Между гребными колесами высокий квадрат или двигатель "конструкции в форме треугольника", в пределах которого может быть замечен длинный поршневой прут, около вершины его удара, делая "T" с горизонтальным крейцкопфом

</галерея>

Гуляющий луч

Гуляющий луч, также известный как "вертикальный луч", "верхний луч", или просто "сияют", был другой ранней адаптацией двигателя луча, но его использование было ограничено почти полностью Соединенными Штатами. После его введения гуляющий луч быстро стал самым популярным машинным типом в Америке для внутреннего водного пути и прибрежного обслуживания, и у типа, оказалось, была замечательная долговечность с гуляющими двигателями луча, все еще иногда производимыми уже в 1940-ых. В морских заявлениях сам луч был вообще укреплен с железными распорками, которые дали ему характерную алмазную форму, хотя поддержки, на которых отдохнувший луч часто строились из древесины. Адъективная "ходьба" была применена, потому что луч, который повысился высоко над палубой судна, мог быть замечен работающий, и ее движение раскачивания было (несколько причудливо) уподоблено гуляющему движению.

Гуляющие двигатели луча были типом двигателя гребного колеса и редко использовались для того, чтобы привести пропеллеры в действие. Они использовались прежде всего для судов и лодок, работающих в реках, озерах и вдоль береговой линии, но были менее популярным выбором для морских судов, потому что большая высота двигателя сделала судно менее устойчивым в тяжелых морях. Они имели также ограниченное использование в военном отношении, потому что двигатель был выставлен вражескому огню и мог таким образом быть легко выведен из строя. Их популярность в Соединенных Штатах была должна прежде всего к факту, что гуляющий двигатель луча хорошо подошел для лодок мелкого проекта, которые работали в мелких прибрежных и внутренних водных путях Америки.

Гуляющие двигатели луча остались нравящимися американским судоходным линиям и операциям по экскурсии прямо в начало 20-ого столетия. Хотя гуляющий двигатель луча был технически устаревшим в более позднем 19-ом столетии, это осталось нравящимся пассажирам парохода экскурсии, которые ожидали видеть "гуляющий луч" в движении. Были также технические причины сохранения гуляющего двигателя луча в Америке, поскольку было легче построить, требуя меньшей точности в ее строительстве. Древесина могла использоваться для главной структуры двигателя по намного более низкой цене, чем типичная практика использования железа castings для более современных машинных проектов. Топливо было также намного более дешевым в Америке, чем в Европе, таким образом, более низкая эффективность ходьбы сияет, двигатель был меньшим количеством соображения. Кораблестроитель Philadelphian Чарльз Х. Вызовите судороги обвинил общую нехватку Америки конкурентоспособности с британской судостроительной промышленностью в 19-ом столетии второй половины на консерватизм американских внутренних кораблестроителей и владельцев судоходной линии, которые упорно цеплялись за устаревшие технологии как гуляющий луч и его связанное гребное колесо после того, как они были оставлены в других частях мира.

File:Walking луч engine.jpg | Основная диаграмма ходьбы излучает двигатель

File:USS Делавэр (1861).jpg |. "Гуляющий луч судна алмазной формы" может ясно быть замечен посередине судна

</галерея>

Шпиль

Двигатель шпиля, иногда называемый двигателем "крейцкопфа", был ранней попыткой покончить с понятием луча, характерным и для гуляющего луча и для типов рычага стороны, и придумать меньший, более легкий, более эффективный дизайн. В двигателе шпиля вертикальное колебание поршня не преобразовано в горизонтальное движение раскачивания как в двигателе луча, но вместо этого используется, чтобы переместить собрание, составленное из крейцкопфа и двух прутов, через вертикального гида наверху двигателя, который в свою очередь вращает шатун коленчатого вала ниже. В ранних примерах типа собрание крейцкопфа было прямоугольным в форме, но в течение долгого времени это было усовершенствовано в удлиненный треугольник. Треугольное собрание выше машинного цилиндра дает двигателю свою характерную форму "шпиля", отсюда имя.

Двигатели шпиля были высокими как гуляющие двигатели луча, но намного более узкими со стороны, экономя и пространство и вес. Из-за их высоты и высокого центра тяжести, они были, как гуляющие лучи, которые, как полагают, менее подходили для океанского обслуживания, но они остались очень популярными в течение нескольких десятилетий, особенно в Европе, для внутреннего водного пути и прибрежных судов.

Двигатели шпиля начали появляться в пароходах в 1830-ых, и тип был усовершенствован в начале 1840-ых британским кораблестроителем Дэвидом Нэпиром. Двигатель шпиля постепенно заменялся различными типами действующего прямым образом двигателя.

Сиамский язык

Сиамский двигатель, также называемый "двойным цилиндром" или "двойным цилиндром" двигатель, был другой ранней альтернативой двигателю рычага стороны или лучу. У этого типа двигателя было два идентичных, вертикальных машинных цилиндра, устроенные бок о бок, чьи поршневые пруты были присоединены к общему, T-образному крейцкопфу. Вертикальная рука крейцкопфа простиралась вниз между этими двумя цилиндрами и была приложена в основании и к шатуну коленчатого вала и к направляющему блоку, который скользил между вертикальными сторонами цилиндров, позволяя собранию поддержать правильный путь, когда это переместилось.

Сиамский двигатель был изобретен британским инженером Джозефом Модслеем (сын Генри), но хотя он изобрел его после своего колеблющегося двигателя (см. ниже), он не достиг того же самого широко распространенного принятия, как это было только незначительно меньшим и легче, чем двигатели рычага стороны, он был разработан, чтобы заменить. Это, однако, использовалось в ряде военных кораблей середины столетия, включая первый военный корабль, оснащенный пропеллером винта.

File:Siamese engine.jpg | Основная диаграмма сиамского двигателя

File:Annular морской пехотинец engine.jpg | Диаграмма кольцевого двигателя (см. ниже) с сиамским механизмом связи

File:Siamese двигатель НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Retribution.jpg | сиамский двигатель НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Возмездия (1844)

</галерея>

Прямое действие

Есть два определения действующего прямым образом двигателя, с которым сталкиваются в литературе 19-ого столетия. Более раннее определение применяет термин "прямое действие" к любому типу двигателя кроме луча (то есть гуляющего луча, рычага стороны или кузнечика) двигатель. Более позднее определение только использует термин для двигателей, которые применяют их власть непосредственно к коленчатому валу через поршневой прут и/или шатун. Если не указано иное, эта статья использует более позднее определение.

В отличие от рычага стороны или двигателя луча, действующий прямым образом двигатель мог быть с готовностью приспособлен, чтобы привести в действие или гребные колеса или пропеллер. Так же как предлагая более низкий профиль, действующие прямым образом двигатели имели преимущество того, чтобы быть меньшими и весящими значительно меньше, чем двигатели рычага стороны или луч. Королевский флот нашел, что в среднем действующий прямым образом двигатель (раннее определение) весил на 40% меньше и потребовал машинного отделения только две трети размер этого для рычага стороны эквивалентной власти. Одно неудобство таких двигателей - то, что они были более склонными к износу и таким образом потребовали большего количества обслуживания.

Колебание

Колеблющийся двигатель был типом действующего прямым образом двигателя, который был разработан, чтобы достигнуть дальнейших сокращений объема двигателя и веса. Колеблющимся двигателям соединили поршневые пруты непосредственно к коленчатому валу, обходясь без потребности в шатунах. Чтобы достигнуть этой цели, машинные цилиндры не были неподвижны как в большинстве двигателей, но обеспечили в середине цапфами, которые позволили самим цилиндрам вертеться назад и вперед как вращаемый коленчатый вал, следовательно термин колебание. Пар поставлялся и исчерпал через цапфы. Колеблющееся движение цилиндра обычно использовалось, чтобы выстроить в линию порты в цапфах, чтобы направить паровую подачу и выхлоп к цилиндру в правильные времена. Однако, отдельные клапаны могут обеспечиваться, управляться колеблющимся движением. Это позволяет выбору времени быть различным, чтобы позволить экспансивную работу. (Как, например, двигатель в ФУНТЕ судна весла Krippen.) Это ставит под угрозу преимущество простоты, но все еще сохраняет преимущество компактности.

Первый запатентованный колеблющийся двигатель был построен Джозефом Модслеем в 1827, но тип, как полагают, был усовершенствован Джоном Пенном. Колеблющиеся двигатели остались популярным типом морского двигателя в течение большой части 19-ого столетия.

File:Maudsley колеблясь engine.jpg | Модель Maudslay колеблющийся двигатель

File:Oscillating двигатели гребного колеса НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Черного Eagle.jpg | Колеблющиеся двигатели гребного колеса НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Черного Орла. Колеблющиеся двигатели могли использоваться, чтобы вести или гребные колеса или пропеллеры.

File:TMW 676 - Паровой двигатель с колебанием cylinders.jpg | Колеблющийся двигатель, построенный в 1853 J. & А. Блайтом Лондона для австрийского парохода весла Орсова

</галерея>

Ствол

Двигатель ствола, другой тип действующего прямым образом двигателя, был первоначально развит как средство сокращения высоты двигателя, сохраняя длинный удар (длинный удар считали важным в это время, потому что это уменьшило напряжение на компонентах). У ранних примеров двигателей ствола были вертикальные цилиндры; однако, было быстро понято, что тип был достаточно компактен, чтобы быть положенным горизонтально через киль. В этой конфигурации это было очень полезно для флотов, поскольку у этого был профиль достаточно низко, чтобы соответствовать полностью ниже ватерлинии судна, где это будет максимально безопасно от вражеского огня. Тип был вообще произведен для военной службы Джоном Пенном.

У

этого типа двигателя был горизонтальный цилиндр, через центр которого передал цилиндрический "ствол" или проход, содержащий шатун. Стены ствола были или прикреплены к поршню или сняты как одна часть с ним и двинулись вперед-назад с ним. Рабочая часть цилиндра была кольцевой или кольцевой со стволом, проходящим через центр самого цилиндра.

Двигатели ствола были довольно распространены на военных кораблях середины 19-ого столетия и должны были также быть найдены в коммерческих судах, где хотя оценено за их компактный размер и низкий центр тяжести, они оказались дорогими, чтобы работать. Двигатели ствола, однако, оказались плохо приспособленными к более высоким давлениям котла, которые стали распространенными в последней половине 19-ого столетия и были оставлены в пользу других решений.

Обычно большие двигатели, маленькое вело массовое производство, высокая революция, версия с высоким давлением была произведена для крымской войны. В том, чтобы быть довольно эффективным, тип сохранился в более поздних канонерских лодках. Оригинальный двигатель ствола типа канонерской лодки существует в Западном австралийском Музее во Фримантле. После понижения в 1872, это было поднято в 1985 от и может теперь быть перевернуто вручную. Режим работы Двигателя Ствола, иллюстрируя его компактный характер может быть рассмотрен на веб-сайте проекта Xantho.

File:Trunk машинная иллюстрация, от Джонсона 1918.jpg | иллюстрация двигателя Ствола

File:HMS Bellerophon engine.jpg | Срезанное представление о двигателе ствола, показывая (слева) машинный цилиндр, кольцевой поршень и сборку багажников и шатун в стволе

File:HMS ствол Воина engine.jpg | Смотрящий вниз на двигатель ствола. Шатун может быть замечен появляющийся из ствола в праве.

</галерея>

Вибрирующий рычаг

Вибрирующий рычаг или двигатель полуствола, был разработкой обычного двигателя ствола, задуманного шведско-американским инженером Джоном Эрикссоном. Ericsson нуждался в маленьком, сдержанном двигателе как двигатель ствола, чтобы привести в действие мониторы американского Федерального правительства, тип военного корабля, разработанного во время американской гражданской войны, у которой было очень мало пространства для обычной силовой установки. Сам двигатель ствола был, однако, неподходящим с этой целью, потому что превосходство веса было на стороне двигателя, содержащего цилиндр и ствол, проблема, за которую нельзя было дать компенсацию на маленьких военных кораблях монитора.

Ericsson решил эту проблему, помещая два горизонтальных цилиндра спина к спине в середине двигателя, работая два "вибрирующих рычага", один на каждой стороне, которая посредством шахт и дополнительных рычагов вращала расположенный в центре коленчатый вал. Вибрирующие двигатели рычага позже использовались в некоторых других военных кораблях и торговых судах, но их использование было ограничено судами, построенными в Соединенных Штатах и в родной стране Ericsson Швеция, и поскольку у них было немного преимуществ перед более обычными двигателями, были скоро вытеснены другими типами.

Назад действие

Действующий на спину двигатель, также известный как двигатель шатуна возвращения, был другим двигателем, разработанным, чтобы иметь очень сдержанную позицию. Действующий на спину двигатель был в действительности измененным двигателем шпиля, положенным горизонтально через киль судна вместо того, чтобы стоять вертикально выше его. Вместо треугольного собрания крейцкопфа, найденного в типичном двигателе шпиля, однако, действующий на спину двигатель вообще использовал ряд двух или больше удлиненных, параллельных поршневых прутов, заканчивающихся в крейцкопфе, чтобы выполнить ту же самую функцию. Термин "заднее действие" или "шатун возвращения" происходит из факта, что шатун "возвращается" или возвращается из стороны двигателя напротив машинного цилиндра, чтобы вращать расположенный в центре коленчатый вал.

Назад действующие двигатели были другим типом двигателя, популярного и в военных кораблях и в коммерческих судах в середине 19-ого столетия, но как много других машинных типов в эту эру быстро изменяющейся технологии, они были в конечном счете оставлены для других решений. Есть только один действующий на спину двигатель, который, как известно, был все еще в existence&mdash;that ТВ Эмери Райс (прежде), теперь главная центральная часть показа в американском Музее Торгового флота.

File:Emory Рисовая схема мотора заднего действия - detail.jpg | Диаграмма действующего на спину двигателя

File:HMS Agincourt engine.jpg | двигатель шатуна Возвращения НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Agincourt (1865)

</галерея>

Вертикальный

Поскольку пароходы выросли устойчиво в размере и тоннаже через курс 19-ого столетия, потребности в сдержанной позиции, низкие двигатели центра тяжести, соответственно уменьшенные. Освобождаемый все более и более от этих ограничений дизайна, инженеры смогли вернуться к более простым, более эффективным и более легко поддержанным проектам. Результатом было растущее господство так называемого "вертикального" двигателя (более правильно известный как вертикальный перевернутый прямой действующий двигатель).

В этом типе двигателя цилиндры расположены непосредственно выше коленчатого вала с поршневыми собраниями прута/шатуна, формирующими более или менее прямую линию между двумя. Конфигурация подобна тому из современного двигателя внутреннего сгорания (заметные различия, являющиеся, что паровой двигатель удваивает действие, см. ниже, тогда как двигатель внутреннего сгорания производит власть только в нисходящем ударе). Вертикальные двигатели иногда упоминаются как "молоток", "подделайте молоток" или двигатели "парового молота", из-за их примерно подобной внешности к другой общей паровой технологии 19-ого столетия, паровому молоту.

Вертикальные двигатели прибыли, чтобы заменить почти любой тип морского парового двигателя к завершению 19-ого столетия. Поскольку они стали настолько общими, вертикальными двигателями, обычно не упоминаются как таковые, но вместо этого упомянуты основанные на их цилиндрической технологии, то есть как состав, тройное расширение, учетверенное расширение и т.д. Нужно отметить, что термин "вертикальный" для этого типа двигателя неточен, так как технически любой тип парового двигателя "вертикальный", если цилиндр вертикально ориентируется. Двигатель, описанный как "вертикальный", как должно поэтому предполагаться, не имеет вертикальный перевернутый действующий прямым образом тип, если термин "вертикальный" не дисквалифицирован.

File:Hammer engine.jpg | Диаграмма простого двигателя "молотка"

File:USS Висконсин (BB-9) двигатели cropped.JPG | Вертикальный тройной двигатель расширения ВОЕННОГО КОРАБЛЯ США Висконсин (BB-9). Типичное вертикальное машинное расположение цилиндра, поршневого прута, шатуна и коленчатого вала может ясно быть замечено в этой фотографии.

</галерея>

Двигатели классифицированы цилиндрической технологией

Простое расширение

Простой двигатель расширения - паровой двигатель, который расширяет пар только через одну стадию, которая должна сказать, всеми ее цилиндрами управляют при том же самом давлении. Так как это было безусловно наиболее распространенным типом двигателя в ранний период морского машинного развития, с термином "простое расширение" редко сталкиваются; скорее двигатель, как предполагается, является простым расширением, если не указано иное.

Состав

Составной двигатель - паровой двигатель, который управляет цилиндрами больше чем через одну стадию, то есть, на различных уровнях давления. Составные двигатели были методом повышения эффективности. Вплоть до разработки составных двигателей паровые двигатели использовали пар, только однажды перерабатываемый назад к котлу, но составной двигатель перерабатывает пар в одно или более больших, более низких давлений вторые цилиндры сначала, чтобы использовать больше его тепловой энергии. Составные двигатели могли формироваться, чтобы или увеличить экономику судна или ее скорость. Хотя вообще говоря составной двигатель может относиться к паровому двигателю с любым числом цилиндров различного давления, термин обычно относится к двигателям, которые расширяют пар только через две стадии, то есть тем, которые управляют цилиндрами при только двух различных давлениях (или "двойное расширение" двигатели).

Обратите внимание на то, что составной двигатель (включая многократные двигатели расширения, см. ниже), может иметь больше чем один набор цилиндров переменного давления. Например, у двигателя могло бы быть два цилиндра, работающие при давлении x и двух действиях при давлении y, или один цилиндр, работающий при давлении x и трех действиях при давлении y. Что делает, прийти к соглашению (или двойное расширение) в противоположность многократному расширению случается так, что есть только два давления, x и y.

Первый составной двигатель, который, как полагают, был установлен в судне, был то, который соответствовал Генри Экфорду американским инженером Джеймсом П. Аллером в 1824. Однако, много источников приписывают "изобретение" морского составного двигателя Джону Элдеру Глазго в 1850-ых. Элдер сделал улучшения составного двигателя, который сделал его безопасным и экономичным для пересекающих океан путешествий впервые.

Тройное или многократное расширение

Тройной двигатель расширения - составной двигатель, который расширяет пар на трех стадиях, то есть двигатель, у которого есть цилиндры, работающие при трех различных давлениях. Учетверенный двигатель расширения расширяет пар на четырех стадиях и так далее.

Многократное производство двигателей расширения продолжалось хорошо в 20-ое столетие. Все 2,700 судов Свободы, построенных Соединенными Штатами во время Второй мировой войны, были приведены в действие двигателями тройного расширения, потому что способность США произвести паровые турбины и дизели была все еще ограничена. Крупнейший производитель тройных двигателей расширения во время войны был Железными Работами Джошуа Хенди. К концу войны приведенные в действие турбиной суда Победы были произведены в растущих числах.

File:Triple двигатель расширения animation.gif | Мультипликация типичного вертикального двигателя тройного расширения

File:HendyMarineEngine.JPG | Джошуа Хенди утраивают двигатель расширения

File:Triple Пар Расширения Engine.jpg | тройной двигатель расширения на Лидии Еве (паровая бродяга)

</галерея>

Кольцевой

Кольцевой двигатель - необычный тип двигателя, у которого есть кольцевой (кольцевой) цилиндр. Некоторые ранние составные двигатели американского новаторского инженера Джеймса П. Аллера имели кольцевой тип с меньшим цилиндром высокого давления, помещенным в центр большего, кольцевого цилиндра низкого давления. Двигатели ствола были другим типом кольцевого двигателя. Третий тип кольцевого морского двигателя, который иногда производился, использовал сиамский соединительный механизм двигателя, но вместо двух отдельных цилиндров, имел единственный цилиндр кольцевой формы, обернутый вокруг вертикальной руки крейцкопфа (см. диаграмму).

Другие условия

С

некоторыми другими условиями сталкиваются в морской машинной литературе периода. Эти термины, упомянутые ниже, обычно используются вместе с один или больше основных машинных упомянутых выше условий классификации.

Простой

Простой двигатель - двигатель только с одним цилиндром. Вплоть до приблизительно середины 19-ого столетия у большинства судов были двигатели только с одним цилиндром (хотя у некоторых судов был больше чем один двигатель). Простые двигатели - всегда также простые двигатели расширения при необходимости.

Дважды действие

Двойной действующий двигатель - двигатель, где пар применен к обоим вверх и вниз по удару поршня. Более ранние паровые двигатели применили пар только в одном направлении, позволяя импульсу или силе тяжести возвращать поршень в свое стартовое место, но двойной действующий двигатель использует пар, чтобы вызвать поршень в обоих направлениях, таким образом увеличивая RPM и власть. Как термин "простое расширение", с термином "двойное действие" нечасто сталкиваются в литературе, так как почти все морские двигатели имели двойной действующий тип.

Вертикальный, горизонтальный, наклоненный, инвертированный

Эти термины относятся к ориентации машинного цилиндра. Вертикальный цилиндр стоит вертикально с его поршневым прутом, работающим выше его. Перевернутый цилиндр (или "вертикальный перевернутый" цилиндр) могут считаться вертикальным цилиндром, помещенным вверх тормашками. С наклоненным или горизонтальным типом цилиндр и поршень помещены в наклонную поверхность или горизонтально. Наклоненный перевернутый цилиндр - перевернутый цилиндр, работающий в наклонной поверхности. Эти термины все вообще использованы вместе с машинными типами выше. Таким образом можно иметь горизонтальный действующий прямым образом двигатель или перевернутый гуляющий луч, и так далее.

Наклоненные и горизонтальные цилиндры могли быть очень полезными в военный кораблях, поскольку их ориентация держала машинный профиль максимально низко и таким образом менее восприимчивый к повреждению. Они могли также использоваться в скромном судне или держать центр тяжести судна ниже. Кроме того, наклоненные или горизонтальные цилиндры имели преимущество сокращения количества вибрации в сравнении с вертикальным цилиндром.

Приспособленный

Снабженный приводом двигатель или "приспособленный винт" поворачивают пропеллер при различном уровне к RPM двигателя. Ранние морские двигатели пропеллера были снабжены приводом вверх, который должен сказать, что пропеллер был приспособлен, чтобы бежать в более высоком RPM, чем сам двигатель. Поскольку двигатели стали быстрее и более сильными через последнюю часть 19-ого столетия, левередж часто обходился без, и пропеллер бежал в том же самом RPM как двигатель.

См. также

Сноски

  • Американское общество инженеров-механиков (1978): Джошуа Хенди Ирон Уоркс - информационная брошюра.
  • Buell, Август К. (1906): мемуары Чарльза Х. Судорога, J. B. Lippincott Co., Филадельфия и Лондон, pp. 92–93.
  • Chatterton, Э. Кебл (1910): Пароходы и их История, страница 132, Cassell and Company Ltd.
  • Dumpleton, Бернард (2002): История Парохода Весла, Книги Интеллекта (Великобритания), ISBN 978-1841508016.
  • Evers, Генри (1873): пар и паровой двигатель: земля, морской пехотинец и локомотив, Уильям Коллинз, Sons & Co., Лондон и Глазго.
  • Лиса, Стивен (2003): Трансатлантический: Сэмюэль Кунард, Isambard Brunel, и Большие Атлантические Пароходы, HarperCollins, ISBN 978-0-06-019595-3.
  • Жаркое, Генри (1896): история североатлантической паровой навигации: с некоторым счетом ранних судов и судовладельцев, Сэмпсона Лоу, Marston & Co., Лондон.
  • Харви, Стивен (2007): Это Началось С Парохода: американская Сага, Authorhouse, p. 55, ISBN 978-1425967192
  • Хилтон, Джордж В. (2002): Озеро Мичиган Пэссенджер Стимерс, издательство Стэндфордского университета, p. 59, ISBN 978-0804742405.
  • Kludas, Арнольд (2000?): Сделайте запись Прерывателей Североатлантического: Лайнеры Высшей награды 1838–1952, Клюшка для гольфа, Inc., Вашингтон, округ Колумбия, ISBN 1 57488-328-3.
  • Laxton, Фредерик Уильям (1855): Инженер-строитель и Журнал Архитектора, включенный с Архитектором, Томом XVIII, Джоном Ноттом, Лондоном.
  • Маклехоз, Джеймс (1906): Мемуары и портреты ста мужчин Глазго, которые умерли в течение прошлых тридцати лет и в их жизнях, сделали много, чтобы сделать город, каково это теперь, James MacLehose & Sons, Глазго, p. 118, как воспроизведено Глазго Цифровая Библиотека.
  • Maginnis, Артур Дж. (1900): атлантический паром: его суда, мужчины и работа, Whittaker and Co., Лондон и Нью-Йорк.
  • Мюррей, Роберт (1858): элементарный трактат на морских двигателях и пароходах: вместе с практическими замечаниями по власти винта и продвижения как используемая в королевском и торговом флоте, изданном Дж. Вилом.
  • Seaton, Альберт Эдвард (1885): Руководство Морской Разработки - Включение Проектирования, Строительства И Работы Морской Машины, 4-ого Выпуска, Charles Griffin & Co., Лондон.
  • Sennett, Ричард и Орэм, сэр Генри Дж. (1918): морской паровой двигатель: трактат для технических студентов, молодых инженеров, и чиновников королевского флота и коммерческого морского пехотинца, Лонгмэнса, Green & Co., Лондон, Нью-Йорк, Бомбея и Калькутты.
  • Сазерленд, Джон Лестер (2004): Пароходы Глостера и Северного Берега, The History Press, ISBN 9781596290006, стр 31-32.
  • Thurston, Роберт Генри (1883): История Роста Парового двигателя, переизданный 2001 Adamant Media Corporation, ISBN 9781402162053.
  • Опека, J. H.: (1864): Популярный Трактат на Паре и его Применение к Полезным Искусствам, Особенно к Навигации, Д. ван Нострэнду, Нью-Йорк, p. 60.

Внешние ссылки

ru.knowledgr.com

Морской толчок • ru.knowledgr.com

Морской толчок - механизм, или система раньше производила толчок, чтобы переместить судно или лодку через воду. В то время как весла и паруса все еще используются на некоторых лодках меньшего размера, самые современные суда продвигаются механическими системами, состоящими из двигателя или двигателя, поворачивающего пропеллер, или менее часто, в самолетах насоса, рабочем колесе. Морская разработка - дисциплина, касавшаяся процесса инженерного проектирования морских двигательных установок.

Морские паровые двигатели были первыми механическими двигателями, используемыми в морском толчке, но были главным образом заменены двухтактником или четырехтактными дизельными двигателями, бортовыми моторами и газотурбинными двигателями на более быстрых судах. Ядерные реакторы, производящие пар, используются, чтобы продвинуть военные корабли и ледоколы, и были попытки использовать их к коммерческим судам власти. Электродвигатели использовались на субмаринах и электроходах и были предложены для энергосберегающего толчка. Недавнее развитие в заправленных двигателях сжиженного природного газа (LNG) получает признание для их низкой эмиссии и преимуществ стоимости.

Источники энергии

Предварительная механизация

До применения угольного парового двигателя к судам в начале 19-го века, весла или ветер использовались, чтобы помочь толчку судна. Торговые суда преобладающе использовали парус, но во время периодов, когда военно-морская война зависела от судов, закрывающихся поршню или бороться врукопашную, гранка была предпочтена для их маневренности и скорости. Греческие военно-морские флоты, которые боролись во время Пелопоннесской войны, использовали триремы, также, как и римляне в Сражении Акция. Развитие военно-морского артиллерийского дела с 16-го века вперед означало, что маневренность заняла второе место к весу широкой поверхности; это привело к господству приведенного в действие парусом военного корабля за следующие три века.

В современные времена человеческий толчок найден, главным образом, на маленьких лодках или как вспомогательный толчок на парусных шлюпках. Человеческий толчок включает полюс толчка, греблю и педали.

Толчок парусом обычно состоит из паруса, поднятого на вертикальной мачте, поддержанной пребыванием и управляемой линиями, сделанными из веревки. Паруса были доминирующей формой коммерческого толчка до конца девятнадцатого века и продолжали использоваться хорошо в двадцатый век на маршрутах, где ветер гарантировали, и уголь не был доступен, такой как в южноамериканской торговле нитратом. Паруса теперь обычно используются для отдыха и гонок, хотя экспериментальные системы паруса, такие как бумажные змеи/члены королевской семьи, turbosails, rotorsails, wingsails, ветряные мельницы и собственная система бакена бумажного змея SkySails использовались на больших современных судах для топливных сбережений.

Оплата паровых двигателей

Разработка пароходов с поршневым двигателем была сложным процессом. Ранние пароходы были заправлены древесиной, более поздними углем или горючим. Ранние суда использовали строгий или гребные колеса стороны, в то время как более поздние использовали пропеллеры винта.

Первый коммерческий успех накопился к Северному речному Пароходу Роберта Фалтона (часто называемый Клермоном) в США в 1807, сопровождаемый в Европе 45-футовой Кометой 1812. Паровой толчок прогрессировал значительно по остальной части 19-го века. Известные события включают паровой конденсатор поверхности, который устранил использование морской воды в котлах судна. Этот разрешенный более высокий пар давления, и таким образом использование более высокой эффективности многократное расширение (состав) двигатели. Как средства передачи власти двигателя, гребные колеса уступили более эффективным пропеллерам винта.

Паровые турбины

Паровые турбины были заправлены углем или, позже, горючее или ядерная энергия. Морская паровая турбина, разработанная сэром Чарльзом Алджерноном Парсонсом, подняла отношение власти к весу. Он достиг рекламы, демонстрируя его неофициально в 100-футовом Turbinia в Spithead Naval Review в 1897. Это облегчило поколение высокоскоростных лайнеров в первой половине 20-го века и отдало устаревший паровой двигатель оплаты; сначала в военных кораблях, и позже в торговых судах.

В начале 20-го века, тяжелое горючее вошло в более общее употребление и начало заменять уголь в качестве предпочтительного топлива в пароходах. Ее большие преимущества были удобством, уменьшенной рабочей силой удалением потребности в оппортунистах и истопниках, и уменьшили пространство, необходимое для топливных бункеров.

Во второй половине 20-го века возрастающие топливные затраты почти привели к упадку паровой турбины. Самые новые суда приблизительно с 1960 были построены с дизельными двигателями. Последним главным пассажирским судном, построенным с паровыми турбинами, был Fairsky, начатый в 1984. Точно так же много пароходов были перемоторными, чтобы улучшить топливную экономичность. Одним высоким примером профиля был 1968, построенный Королева Елизавета 2, которому заменили ее паровые турбины дизельно-электрическим заводом толчка в 1986.

Самый новый - строят суда с паровыми турбинами, суда специалиста, такие как суда с ядерной установкой и определенные торговые суда (особенно перевозчики Сжиженного природного газа (LNG) и угля), где груз может использоваться в качестве топлива бункера.

Перевозчики СПГ

Новые перевозчики СПГ (высокая область роста отгрузки) продолжают строиться с паровыми турбинами. Природный газ сохранен в жидком состоянии в криогенных судах на борту этих судов, и небольшое количество 'выпаривает' газ, необходим, чтобы поддержать давление и температуру в судах в рамках работы пределами. 'Выпаривать' газ обеспечивает топливо для котлов судна, которые обеспечивают пар для турбин, самый простой способ иметь дело с газом. Технология, чтобы управлять двигателями внутреннего сгорания (измененные морские двухтактные дизельные двигатели) на этом газе улучшилась, однако, такие двигатели начинают появляться в перевозчиках СПГ; с их большей тепловой эффективностью сожжено меньше газа. События были также сделаны в процессе перепревращения в жидкость, 'выпаривают' газ, позволяя ему быть возвращенным к криогенным бакам. Финансовая прибыль на СПГ потенциально больше, чем стоимость горючего морского сорта, сожженного в обычных дизельных двигателях, таким образом, процесс пересжижения начинает использоваться на продвигаемых перевозчиках СПГ дизельного двигателя. Другим фактором, ведя изменение с турбин на дизельные двигатели для перевозчиков СПГ является нехватка квалифицированных мореходных инженеров турбины пара. С отсутствием приведенных в действие судов турбины в других судоходных секторах и быстрого повышения размера международного флота СПГ, недостаточно были обучены удовлетворить требованию. Может случиться так, что дни пронумерованы для морских паровых турбинных двигательных установок, даже при том, что все кроме шестнадцати из заказов на новые перевозчики СПГ в конце 2004 были для продвигаемых судов турбины пара.

Паровые турбины с ядерной установкой

В этих судах ядерный реактор нагревает воду, чтобы создать пар, чтобы вести турбины. Из-за низких цен на дизельное топливо, ядерный толчок редок кроме некоторого военно-морского флота и судов специалиста, таких как ледоколы. В крупных авианосцах пространство, раньше используемое для бункеровки судна, могло быть использовано вместо этого к авиационному топливу бункера. В субмаринах способность бежать погруженный на высокой скорости и в родственнике, тихом в течение многих длительных периодов, держит очевидные преимущества. Несколько крейсеров также использовали ядерную энергию; с 2006 единственные, остающиеся в обслуживании, являются российским Кировским классом. Пример невоенного судна с ядерным морским толчком - ледокол класса Arktika с. Коммерческие эксперименты такой как НЕ УТОЧНЕНО Саванна до сих пор оказались неэкономными по сравнению с обычным толчком.

Недавно, есть некоторый возобновившийся интерес к коммерческой ядерной отгрузке. Грузовые суда с ядерной установкой могли более низкие цены, связанные с выделениями углекислого газа и путешествием на более высоких скоростях круиза, чем обычный дизель привел суда в действие.

Оплата дизельных двигателей

Самые современные суда используют дизельный двигатель оплаты в качестве своей движущей силы, из-за их операционной простоты, надежности и экономии топлива по сравнению с большинством других механизмов движущей силы. Вращающийся коленчатый вал может быть непосредственно соединен с пропеллером с медленными двигателями скорости через коробку передач сокращения для двигателей средней и высокой скорости, или через генератор переменного тока и электродвигатель в дизельно-электрических судах. Вращение коленчатого вала связано с распредвалом или гидравлическим насосом на интеллектуальном дизеле.

Судовой дизель оплаты сначала вошел в употребление в 1903, когда дизельный электрический rivertanker Вандал был помещен на службу Branobel. Дизельные двигатели скоро предложили большую эффективность, чем паровая турбина, но много лет имели низшее отношение власти к пространству. Появление turbocharging, однако, ускорило их принятие, разрешив большие удельные веса власти.

Дизельные двигатели сегодня широко классифицированы согласно

  • Их операционный цикл: двухтактный двигатель или четырехтактный двигатель
  • Их строительство: крейцкопф, ствол или отклоненный поршень
  • Их скорость
  • Медленная скорость: любой двигатель с максимальным операционным 300 оборотами в минуту (об/мин) до скорости, хотя самый большой двухтактник медленные дизельные двигатели скорости работают ниже 120 об/мин. У некоторых очень длинных двигателей удара есть максимальная скорость приблизительно 80 об/мин. Самые большие, наиболее мощные двигатели в мире - медленная скорость, двухтактник, дизели крейцкопфа.
  • Средняя скорость: любой двигатель с максимальной операционной скоростью в диапазоне 300-900 об/мин. У многих современных четырехтактных средних дизельных двигателей скорости есть максимальная операционная скорость приблизительно 500 об/мин.
  • Высокая скорость: любой двигатель с максимальной операционной скоростью выше 900 об/мин.

Самые современные большие торговые суда используют или медленную скорость, двухтактник, двигатели крейцкопфа, или среднюю скорость, четырехтактную, двигатели ствола. Некоторые суда меньшего размера могут использовать скоростные дизельные двигатели.

Размер различных типов двигателей - важный фактор в отборе, что будет установлено в новом судне. Медленные двухтактные двигатели скорости намного более высоки, но требуемый след меньше, чем необходимый для эквивалентно номинальных четырехтактных средних дизельных двигателей скорости. Поскольку пространство выше ватерлинии находится в большом почете в пассажирских судах и паромах (особенно с автомобильной палубой), эти суда имеют тенденцию использовать многократные средние двигатели скорости, приводящие к более длинному, более низкому машинному отделению, чем необходимый для двухтактных дизельных двигателей. Многократные установки двигателя также дают избыточность в случае механического отказа одного или более двигателей и потенциал для большей эффективности по более широкому диапазону условий работы.

Поскольку пропеллеры современных судов в их самом эффективном на операционной скорости самых медленных дизельных двигателей скорости, для судов с этими двигателями не обычно нужны коробки передач. Обычно такие двигательные установки состоят из или одной или двух шахт пропеллера каждый с его собственным двигателем прямого привода. Суда, продвигаемые дизельными двигателями средней или высокой скорости, могут иметь один или два (иногда больше) пропеллеры, обычно с одним или более двигателями, ведя каждую шахту пропеллера через коробку передач. Где больше чем один двигатель снабжен приводом в единственную шахту, каждый двигатель наиболее вероятно проедет сцепление, позволяя двигатели, не используясь разъединяться от коробки передач, в то время как другие продолжают бежать. Эта договоренность позволяет обслуживанию быть выполненным в то время как полным ходом, даже далекий от порта.

Двигатели СПГ

Судоходные компании обязаны выполнять Международную морскую организацию (IMO) и Международную конвенцию для Предотвращения Загрязнения от Судов (МАРПОЛ) правила эмиссии. Двухтопливные двигатели заправлены или морским дизелем сорта, тяжелым горючим или сжиженным природным газом (LNG). У Морского Двигателя СПГ есть многократные топливные варианты, позволяя судам перевезти транзитом, не полагаясь на один тип топлива. Исследования показывают, что СПГ является самым эффективным из топлива, хотя ограниченный доступ к СПГ, питающему станции, ограничивает производство таких двигателей. Суда предоставляющие услуги в промышленности СПГ были модифицированы с двухтопливными двигателями и, как доказывали, были чрезвычайно эффективными. Выгода двухтопливных двигателей включает топливо и эксплуатационную гибкость, высокую эффективность, низкую эмиссию и эксплуатационные преимущества стоимости.

Двигатели сжиженного природного газа предлагают морскую промышленность транспортировки с безвредной для окружающей среды альтернативой, чтобы обеспечить власть судам. В 2010, STX, Финляндия и Линия Викинга подписали соглашение начать строительство на том, что будет самым большим безвредным для окружающей среды паромом круиза. В 2013 будет закончено строительство 1376 NB. Согласно Линии Викинга, судно NB 1376 будет прежде всего питаться сжиженным природным газом. Эмиссия окиси азота NB 1376 судна будет почти нолем, и зеленовато-желтая эмиссия окиси будет на по крайней мере 80% ниже стандартов Международной морской организации (IMO).

Прибыль компании от снижений налогов и эксплуатационных преимуществ стоимости привела к постепенному росту расхода топлива СПГ в двигателях.

Газовые турбины

Много военных кораблей, построенных с 1960-х, использовали газовые турбины для толчка, как имеют несколько пассажирских судов, как судно на подводных крыльях с реактивным двигателем. Газовые турбины обычно используются в сочетании с другими типами двигателя. Последний раз королеве Мэри 2 установили газовые турбины в дополнение к дизельным двигателям. Из-за их плохой тепловой эффективности в низкой власти (выполнение круиза) производит, это характерно для судов, используя их, чтобы иметь дизельные двигатели для выполнения круиза с газовыми турбинами, зарезервированными для того, когда более высокие скорости необходимы, однако, в случае пассажирских судов, главная причина для установки газовых турбин состояла в том, чтобы позволить сокращение эмиссии в чувствительных экологических областях или в то время как в порту. Некоторые военные корабли и несколько современных круизных кораблей также использовали паровые турбины, чтобы повысить эффективность их газовых турбин в комбинированном цикле, где отбросное тепло от выхлопа газовой турбины используется, чтобы вскипятить воду и создать пар для приведения в действие паровой турбины. В таких комбинированных циклах тепловая эффективность может быть тем же самым или немного больше, чем тот из одних только дизельных двигателей; однако, сорт топлива, необходимого для этих газовых турбин, намного более дорогостоящий, чем необходимый для дизельных двигателей, таким образом, производственные затраты еще выше.

Винты

Морские пропеллеры также известны как «винты». Есть много изменений морских систем винта, включая близнеца, вращение мятежника, управляемую подачу и винты стиля носика. В то время как суда меньшего размера имеют тенденцию иметь единственный винт, у даже очень больших судов, таких как танкеры, контейнеровозы и сухогрузы могут быть единственные винты по причинам топливной экономичности. У других судов могут быть парная вещь, трижды или учетверенные винты. Власть передана от двигателя до винта посредством шахты пропеллера, которая может или не может быть связана с коробкой передач.

Гребные колеса

Гребное колесо - большое колесо, обычно строившееся из стальной структуры, на внешний край которой приспособлены многочисленные лезвия весла (названный плаваниями или ведрами). Нижняя четверть или так колеса едет под водой. Вращение гребного колеса производит толчок, отправьте или назад как требуется. Более продвинутые проекты гребного колеса показали украшающие методы, которые сохраняют каждое лезвие весла ориентированным ближе на вертикальный, в то время как это находится в воде; это увеличивает эффективность. Верхняя часть гребного колеса обычно прилагается в колесном кожухе, чтобы минимизировать плескание.

Гребные колеса были заменены винтами, которые являются намного более эффективной формой толчка. Тем не менее, у гребных колес есть два преимущества перед винтами, делая их подходящими для судов в мелких реках и ограниченных водах: во-первых, они, менее вероятно, будут забиты препятствиями и обломками; и во-вторых, когда вращение мятежника, они позволяют судну разворачивать свою собственную вертикальную ось. У некоторых судов был единственный винт в дополнение к двум гребным колесам, чтобы получить преимущества обоих типов толчка.

Плавание

Цель парусов состоит в том, чтобы использовать энергию ветра продвинуть судно, сани, правление, транспортное средство или ротор.

Водная гусеница

Раннее необычное средство толчка лодки было водной гусеницей. Это переместило серию весел на цепях вдоль днища лодки, чтобы продвинуть его по воде и предшествовало разработке гусеничных машин. Первая водная гусеница была развита Desblancs в 1782 и продвинута паровым двигателем. В Соединенных Штатах первая водная гусеница была запатентована в 1839 Уильямом Ливенуортом Нью-Йорка.

Плавучесть

Подводные планеры преобразовывают плавучесть, чтобы толкать, используя крылья, или позже форму корпуса (Планер SeaExplorer). Плавучесть сделана альтернативно отрицательной и положительной, произведение зуба - видело профили.

См. также

  • Эксперимент (лошадь привела лодку в действие)
,
  • Недорожный двигатель
  • Ветер помог толчку
  • Ядерный морской толчок
  • Толчок Интернэл-Драйв
  • Интегрированный электрический толчок
  • Объединенная атомная энергия и паровой толчок
  • На корме толчок
  • Независимый от воздуха толчок

ru.knowledgr.com

Морские суда прошлого

Первыми средствами передвижения, на которых люди пересекали водные преграды во время своих переселений или во время охоты, были, по всей вероятности, более или менее примитивные плоты. Плоты существовали, без сомнения, уже в каменном веке. Большим прогрессом явилась в конце среднего каменного века лодка, выдолбленная из ствола дерева, - челн. С течением времени и с дальнейшим развитием производительных сил лодки и плоты становились все лучше, больше и надежнее. Больше всего сведений мы имеем о развитии судостроения в районе Средиземного моря, хотя, разумеется, параллельно развивались судостроительная техника и судоходство на реках и морях других частей света. Самыми древними из известных нам считаются лодки и суда Древнего Египта. По Нилу и по морям, омывающим Египет, ходили разнообразные плавучие средства: сначала плоты и лодки из дерева и папируса, а позднее и суда, на которых можно было совершать далекие морские путешествия, как например, знаменитая экспедиция во времена 18-й династии в страну Пунт (Рипт - вероятно, Сомали или даже Индия) примерно в 1500 г. до н. э.

Древнеегипетская речная гребная лодка из папируса

Ввиду незначительной прочности папируса в качестве продольного подкрепления использовали толстую веревку, натянутую между короткими мачтами, носом и кормой. Лодками управляли с помощью весла, расположенного на корме. Древнеегипетские морские суда, как и речные суда, ходившие в те времена по Нилу, были плоскодонными. В результате этого, а также из за отсутствия шпангоутов и недостаточной прочности строительного материала (папируса или низкорослых деревьев, акант) мореходность морских судов Древнего Египта была очень низкой. Эти суда, ходившие вдоль побережья Средиземного моря или по спокойным водам Красного моря, приводились в движение веслами и рейковым парусом.

Старинное египетское судно с рейковым парусом

Египетские торговые и военные суда почти не отличались друг от друга, только военные суда были быстроходнее. Не следует забывать, что военные походы и торговля были тесно взаимосвязаны. Однако египтян (жителей долины Нила) нельзя назвать хорошими мореходами. Их заслуги в области судостроения и далеких морских путешествий относительно скромные. Первыми начали строить торговые морские суда жители острова Крит. Как утверждают некоторые исследователи древности, они применили киль и шпангоуты, что увеличило прочность корпуса судна. Для движения судна критяне использовали как весла, так и прямоугольный парус. Предполагают, что отчасти благодаря именно этим техническим усовершенствованиям Крит стал первой морской державой на Средиземном море. Время ее расцвета приходится на XVII — XIV в. до н. э. Способ постройки судов со шпангоутами у критян позаимствовали финикийцы. Финикийцы жили на восточном побережье Средиземного моря, в стране, богатой кедровыми лесами, которые давали отличный судостроительный материал. На своих судах финикийцы совершали военные и торговые походы в самые отдаленные места современного им мира. Как писал Геродот в начале VII в. н. э., финикийские суда огибали Африку с востока на запад. Это свидетельствует о большой мореходности судов: на своем пути им приходилось огибать мыс Доброй Надежды, где часто штормило. Хотя по размерам и прочности финикийские суда значительно превосходили египетские, их форма существенно не изменилась. Как свидетельствуют сохранившиеся барельефы, впервые на носу финикийского военного судна появились тараны для потопления вражеских судов.

Финикийское парусное судно

Морские суда Древней Греции и, позднее, Рима представляли собой модификации финикийских судов. Торговые суда были преимущественно широкие и тихоходные, они обычно приводились в движение парусом и управлялись большим рулевым веслом, расположенным в корме. Военные суда были узкими и приводились в движение с помощью весел. Кроме того, они были вооружены прямоугольным, укрепленным на длинной рее главным парусом и маленьким парусом, укрепленным на наклонной мачте. Эта наклонная мачта является предшественницей бушприта, который появится на парусных судах значительно позднее и будет нести дополнительные паруса, облегчающие маневрирование. Вначале на каждом борту военного судна устанавливался один ярус весел, но с увеличением размеров и веса судов над первым ярусом весел появился второй, а еще позже - третий. Это объяснялось стремлением повысить скорость, маневренность и силу удара тарана о вражеский корабль. Один ярус гребцов располагался под палубой, два других - на палубе. Так выглядел самый популярный тип военного корабля древности, который начиная с VI века до н. э. называли триерой.

Триеры составляли основу греческого флота, участвовавшего в битве у острова Саламин (480 г. до н. э.). Длина триер составляла 30—40 м, ширина 4—6 м (включая опоры для весел), высота надводного борта примерно 1,5 м. На корабле насчитывалось сто и более гребцов, в большинстве случаев рабов; скорость достигала 8—10 уз. Древние римляне не были хорошими моряками, однако Пунические войны (1-я война— 264—241 гг. до н. э.; 2-я война— 218—210 гг. до н. э.) убедили их в необходимости иметь свой собственный военный флот, чтобы победить карфагенян. Римский военный флот того времени состоял из триер, построенных по греческому образцу.

Примером римской триеры такого типа может служить корабль, изображенный на рисунке. Он имеет приподнятую в корме палубу, а также своего рода башню, в которой командир и его помощник могли найти надежное укрытие. Нос заканчивается тараном, обитым железом. Для облегчения ведения боя на море римляне изобрели так называемый «ворон» - абордажный мостик с металлическим грузом в форме клюза, который опускался на вражеское судно и по которому римские легионеры могли перейти на него. В битве при Акциуме (31 г. до н. э.) римляне применили новый тип судна - либурн. Это судно значительно меньше триеры, оснащено таранами, имеет один ярус весел и прямоугольный поперечный парус. Главные преимущества либурнов - хорошие поворотливость и маневренность, а также быстроходность. На основе сочетания конструктивных элементов триер и либурнов была создана римская гребная галера, которая с некоторыми изменениями сохранилась до XVII в. н. э.

Совершенствование гребных военных судов с дополнительным парусным вооружением носило характер скачков. Потребность в этих судах возрастала, например, во время военных походов. С конца XII до XIV в. галеры появились в Атлантическом океане и в Северном море. Но главным районом действия галер было, как и прежде, Средиземное море; их дальнейшему развитию во многом способствовали венецианцы. Галеры в легком боевом исполнении служили военными кораблями, в тяжелом - военными транспортами. Они использовались также в качестве торговых судов. Недостатком галер был многочисленный экипаж. Так, на одну галеру длиной до 40 м требовалось 120—180 гребцов (а при двух ярусах весел - 240—300 гребцов). Если учесть команду, необходимую для обслуживания руля и паруса, и команду на камбузе, то в сумме получалось намного более 500 человек. Такая галера имела осадку примерно 2 м и высоту надводного борта 1—1,5 м. На средневековых галерах одно весло обслуживали 2—5 гребцов; масса весла при длине 10—12 м составляла до 300 кг. Кроме весел, галеры оснащались вспомогательным парусом. Позднее стали устанавливать две, а затем и три мачты, а прямоугольный парус был заменен косым, заимствованным у арабов Средиземноморья. В ходе дальнейшего развития начали строить суда, представляющие собой комбинацию галеры и парусного судна. Такие суда назывались галеасами. Галеасы были больше галер: длина самых больших достигала 70 м, ширина 16 м, водоизмещение 1000 т; экипаж составлял 1000 человек. Они использовались в качестве как военных, так и торговых судов.

Галеас

Независимо от развития судоходства в Средиземном море развивалось судоходство и в Северной Европе, где уже в ранние века жили прекрасные мореходы - викинги. Суда викингов представляли собой открытые деревянные лодки с симметричной формой фор- и ахтерштевня; на этих судах можно было ходить как вперед, так и назад. Суда викингов приводились в движение веслами (на рисунке они не показаны) и прямым парусом, укрепленным на мачте примерно посередине судна.

Суда викингов имели шпангоуты и продольные связи. Характерным признаком их конструкции был способ соединения шпангоутов и других балок с наружной обшивкой, которая состояла обычно из очень длинных деревянных планок, проходящих от одного штевня до другого и расположенных внакрой. Самые большие суда викингов, которые по носовому украшению и форме головы дракона назывались «драконами», имели длину 45 м и примерно 30 пар весел. Несмотря на трудности плавания по бурным северным морям на открытых беспалубных судах, викинги очень скоро проникли из Скандинавии на побережье Англии и Франции, дошли до Белого моря, завоевали Гренландию и Голландию и в конце X в. проникли в Северную Америку.

Древнерусский коч ледового класса был настоящим покорителем северных морей

При феодализме параллельно с развитием торговли в Северной Европе продолжало развиваться судостроение. Большие торговые суда XII и XIII вв., называемые нефами, имели одинаковую форму носа и кормы. Они приводились в движение исключительно поперечным парусом, установленным на мачте посередине судна. С конца XII в. в носу и в корме появились так называемые башни. Вначале это были, вероятно, боевые мостики (возможно, остаток римского моста), которые с течением времени переместились к носу и к корме и превратились в бак и ют. Рулевое весло находилось обычно на правом борту.

Неф

Ганзейские купцы, в руках которых концентрировалась европейская торговля в период с XIII по XV в., обычно перевозили свои товары на коггах. Это были прочные высокобортные одномачтовые суда с почти вертикальным фор- и ахтер-штевнями. Постепенно на коггах появились маленькие башнеобразные надстройки в носу, относительно большие надстройки в корме и своеобразные «вороньи гнезда» на вершине мачты. В качестве основного признака, который отличает когг от нефа, можно назвать шарнирный руль с румпелем, расположенный в диаметральной плоскости судна. Благодаря этому улучшились маневренные качества судна.

Одномачтовый когг

Примерно до XIV в. судостроение в северных областях Западной Европы развивалось независимо от судостроения Средиземноморья. Если руль, размещенный в плоскости симметрии судна, стал самым большим достижением в искусстве судостроения и мореплавания Севера, то введенный на Средиземном море треугольный парус, который в наше время называют латинским, позволил ходить круче к ветру, чем это было возможно при прямоугольном парусе. Благодаря контактам между севером и югом в XIV в. возник новый тип судна - каравелла, трехмачтовое судно с латинскими парусами и шарнирным рулем. Со временем на носовой мачте стали устанавливать поперечный парус.

Каракка эпохи Колумба

Следующим типом судна, который появился в конце XV в., была каракка. У этого судна были значительно сильнее развиты бак и ют. Каракки оснащались шарнирным рулем и парусами обоих типов. На носовой мачте находился прямой парус, на средней мачте -один-два прямых паруса, а на кормовой мачте - латинский парус. Позднее стали устанавливать наклонную носовую мачту - бушприт с маленьким прямым парусом. С появлением каравелл и каракк стали возможны далекие плавания, такие как путешествие Васко де Гама, Колумба, Магеллана и других мореплавателей к неизвестным землям. «Санта Мария», флагманский корабль Колумба, по всей вероятности, был караккой. Он имел длину 23 м, ширину 8,7 м, осадку 2,8 м и команду из 90 человек. Корабль относился к судам средней величины (например, корабль «Петер фон ля Рошель», построенный в 1460 г., имел длину 12 м). В дальнейшем типичная кормовая надстройка каракк была заменена надстройкой, которая ступенями поднималась к корме. Добавилась мачта (иногда наклонная), увеличилось число парусов. Преимущественное применение получили прямые паруса, лишь на корме устанавливался гафельный парус. Так возник галион, который в XVII и XVIII вв. стал основным типом военного корабля. Наиболее распространенным типом торгового судна того времени был флейт, у которого корпус сужался кверху. Его мачты были выше, а реи короче, чем у судов, строившихся раньше. Такелаж был такой же, как на галионах.

Флейт

Мощные торговые компании, находившиеся под опекой государства (английская Вест-Индийская компания, основанная в 1600 г., или голландская Ост-Индийская компания, основанная в 1602 г.), стимулировали постройку судов нового типа, которые называли «ост-индийскими». Эти суда были не очень быстроходными. Их полные обводы и высокие борта обеспечивали очень большую грузоподъемность. Для защиты от пиратов торговые суда вооружали пушками. На мачтах ставили по три, а позднее по четыре прямых паруса, на кормовой мачте - косой гафельный парус. В носу обычно были латинские, а между отдельными мачтами - трапециевидные паруса. Эти суда по сходству с военным кораблем аналогичного вида и с таким же такелажем называют также фрегатами.

Фрегат

Значительным достижением в парусном судостроении явилось создание клиперов. Клиперы были узкими судами (отношение длины к ширине составляло примерно 6,7 м) с развитым вооружением и с грузоподъемностью 500—2000 т. Они отличались большой скоростью. Известны так называемые «чайные гонки» этого периода, во время которых клиперы с грузом чая на линии Китай - Англия достигали скорости 18 уз.

Чайный клипер

В начале XIX в. после многих тысяч лет господства парусного флота на судах появился новый тип двигателя. Это была паровая машина - первый механический двигатель. В 1807 г. американец Роберт Фултон построил первое судно с паровой машиной «Клермонт»; оно ходило по реке Гудзон. Особенно хорошо показал себя пароход при плавании против течения. Так началась эра парового двигателя на речных судах. В морском судоходстве паровой двигатель стали применять позднее. В 1818 г. на паруснике «Саванна» была установлена паровая машина, которая приводила в движение гребные колеса. Судно использовало паровую машину только при коротком переходе через Атлантику. Впервые пересекло Северную Атлантику почти исключительно с помощью механического привода судно «Сириус» - паровой парусник постройки 1837 г., корпус которого был еще деревянный.

Паровое судно - Сириус

С этого времени началось развитие механического привода для морских судов. Большие гребные колеса, работе которых мешало морское волнение, в 1843 г. уступили место гребному винту. Он впервые был установлен на пароходе «Грейт Бритайн». Сенсацией явилось огромное по тем временам судно «Грейт Истерн» длиной 210 м и шириной 25 м, построенное в 1860 г.. Это судно имело два гребных колеса диаметром по 16,5 м и винт диаметром более 7 м, пять труб и шесть мачт общей площадью 5400 м2, на которых можно было ставить парус. Судно располагало помещениями для 4000 пассажиров, трюмами на 6000 т груза и развивало скорость 15 уз.

Грейт Бритайн

Грейт Истерн

Следующий шаг в области развития судового привода был сделан в конце XIX и начале XX в.; в 1897 г. на судне «Турбиния» впервые была установлена паровая турбина, позволившая достичь невиданной до тех пор скорости 34,5 уз. Построенное в 1906 г. британское пассажирское судно «Мавритания» (длина 241 м, ширина 26,8 м, грузоподъемность 31 940 рег. т, экипаж 612 человек, 2335 пассажирских мест) было оснащено турбинами общей мощностью 51 485 кВт. Во время перехода через Атлантику в 1907 г. оно развило среднюю скорость 26,06 уз и завоевало символическую награду за быстроходность — «Голубую ленту», которую удерживало 22 года.

Мавритания

Во втором десятилетии XX в. на морских судах начали использовать дизели. В 1912 г. на грузовом судне «Зеландия» грузоподъемностью 7400 т было установлено два дизеля общей мощностью 1 324 кВт.

seaships.ru

Составной паровой двигатель • ru.knowledgr.com

Составная единица парового двигателя - тип парового двигателя, где пар расширен на двух или больше стадиях.

Типичная договоренность относительно составного двигателя состоит в том, что пар сначала расширен в цилиндре с высоким давлением (HP), тогда бросив высокую температуру и проигрывающее давление, это исчерпывает непосредственно в один или несколько больших цилиндров низкого давления (LP) объема. Двигатели многократного расширения используют дополнительные цилиндры, прогрессивно более низкого давления, чтобы извлечь дальнейшую энергию из пара.

Изобретенный в 1781, эта техника сначала использовалась на корнуоллском балансирном двигателе в 1804. Приблизительно в 1850 составные двигатели были сначала введены в Ланкаширские текстильные заводы.

Составные системы

Есть много составных систем и конфигураций, но есть два основных типа, согласно тому, как HP и ходы поршня LP поэтапно осуществлены и следовательно в состоянии ли выхлоп HP пройти непосредственно от HP до LP (составы Вульфа) или требует ли колебание давления промежуточного «буферного» пространства в форме паросборника или трубы, известной как приемник (составы приемника).

В единственном расширении (или 'простой') паровой двигатель, пар высокого давления входит в цилиндр через клапан сокращения (архаично известный как регулятор). Поршень спускает цилиндр, и когда это приблизительно в 25%-33% его удара, клапан сокращения закрывается, и пар расширяется, выдвигая поршень до конца его удара, выпускной клапан открывает и удаляет исчерпанный пар к атмосфере, или к конденсатору. Поскольку пар расширяется в двигателе высокого давления, его температурных снижениях; потому что никакая высокая температура не выпущена от системы, это известно как адиабатное расширение и результаты в паре, входящем в цилиндр при высокой температуре и уезжающем при низкой температуре. Это вызывает цикл нагревания и охлаждения цилиндра с каждым ударом, который является источником неэффективности. Паровой предел, используя клапан понижения составляет меньше чем 30% удара. Раннее сокращение заставляет поворачивающийся момент на шахте быть более неравным, требуя, чтобы большее маховое колесо сгладило это.

Сложение процентов двигателей

Метод, чтобы уменьшить величину этого нагревания и охлаждения был изобретен в 1804 британским инженером Артуром Вульфом, который запатентовал его двигатель состава высокого давления Вульфа в 1805. В составном двигателе пар высокого давления от котла сначала расширяется в цилиндре с высоким давлением (HP) и затем входит в один или несколько последующих цилиндров более низкого давления (LP). Полное расширение пара происходит через многократные цилиндры и, поскольку есть меньше расширения в каждом цилиндре, меньше высокой температуры потеряно паром в каждом. Это уменьшает величину цилиндрического нагревания и охлаждения, увеличивая эффективность двигателя.

Есть другие преимущества: поскольку диапазон температуры меньше, цилиндрическое уплотнение уменьшено. Потеря из-за уплотнения ограничена цилиндром LP. Перепад давлений находится меньше в каждом цилиндре, таким образом, есть меньше паровой утечки в поршне и клапанах. Поворачивающийся момент более однороден, настолько балансирующий легче, и может использоваться меньшее маховое колесо. Только меньший цилиндр HP должен быть построен, чтобы противостоять самому высокому давлению, таким образом уменьшив полный вес. Точно так же компоненты подвергаются, чтобы меньше напрячься, так может быть легче. Части оплаты двигателя легче уменьшают колебания двигателя.

Состав мог быть начат в любом пункте в цикле, и в случае механической неудачи состав мог быть перезагружен, чтобы действовать как простое, и таким образом продолжать бежать.

Получить равный труд из более низкого пара давления требует большего цилиндрического объема, поскольку этот пар занимает больший объем. Поэтому скука, и часто удар, увеличены в цилиндрах низкого давления, приводящих к большим цилиндрам.

Двойное расширение (обычно просто известный как 'состав') двигатели расширяет пар на двух стадиях. Пары могут быть дублированы, или работа большого цилиндра LP может быть разделена через два меньших цилиндра, с одним цилиндром HP, исчерпывающим в любой цилиндр LP, дав расположение с 3 цилиндрами, где цилиндр и поршневой диаметр всех трех о том же самом создании масс оплаты, легче балансировать.

Составы с двумя цилиндрами могут быть устроены как:

  • Поперечный состав – цилиндры бок о бок.
  • Тандемный состав – цилиндры непрерывны, ведя общий шатун
  • Угловой состав – цилиндры устроены в vee (обычно под углом на 90 °) и ведут общую заводную рукоятку.

Принятие сложения процентов было широко распространено для постоянных промышленных единиц, где потребность была для увеличенной власти при уменьшении стоимости, и почти универсальна для морских двигателей после 1880. Это широко не использовалось в железнодорожных локомотивах, где это часто воспринималось, как сложный и неподходящее для резкой железнодорожной операционной среды и ограниченного пространства, предоставленного мерой погрузки (особенно в Великобритании). Сложение процентов никогда не было распространено на британских железных дорогах и не использовало вообще после 1930, но использовалось ограниченным способом во многих других странах.

Однако первая успешная попытка управлять более тяжелым, чем воздух самолетом с неподвижным крылом исключительно на энергии пара произошла в 1933, когда Джордж и Уильям Беслер преобразовали Воздушный биплан Путешествия 2000 года, чтобы управлять на составном углом паровом двигателе V-близнеца на 150 л. с. их собственного дизайна вместо обычного ВОЛА Curtiss 5 действующими или радиальными бензиновыми двигателями авиации, это будет обычно использовать.

Многократные двигатели расширения

Это - логическое расширение составного двигателя (описанный выше), чтобы разделить расширение еще на большее количество стадий, чтобы увеличить эффективность. Результат - двигатель многократного расширения. Такие двигатели используют или три или четыре стадии расширения и известны как тройные - и двигатели расширения четверки соответственно. Эти двигатели используют серию цилиндров двойного действия прогрессивно увеличивающегося диаметра и/или удара и следовательно объема. Эти цилиндры разработаны, чтобы разделить работу на три или четыре равных части, один для каждой стадии расширения. Изображение к праву показывает мультипликацию двигателя тройного расширения. Пар едет через двигатель слева направо. Грудь клапана для каждого из цилиндров налево от соответствующего цилиндра.

История

Ранняя работа

  • 1781 – Джонатан Хорнблауэр, внук одного из строителей двигателя Ньюкомена в Корнуолле, запатентовал состав двойного цилиндра, оплачивающий балансирный двигатель в 1781. Ему препятствовали развить его далее Джеймсом Уоттом, который утверждал, что его собственные патенты были нарушены.
  • 1804 – Метод, чтобы уменьшить величину непрерывного нагревания и охлаждения парового двигателя единственного расширения, который приводит к неэффективности, был изобретен британским инженером Артуром Вульфом. Вульф запатентовал своего постоянного Вульфа составной двигатель высокого давления в 1805.

Двойное расширение

  • 1845 – Уильям Макногт (Глазго) создал метод фиксации дополнительного цилиндра с высоким давлением в пределах существующего балансирного двигателя. Сделать так включенное использование длинной трубы, чтобы соединить цилиндры и дополнительный набор клапанов, чтобы уравновесить их. В действительности это действовало как грудь получения, и был изобретен новый тип состава. Эта система позволила больший контроль парового потребления и сокращений. Двигатель можно было замедлить или дросселем, который уменьшил давление пара, или регулируя сокращение на любом цилиндре. Последний был более эффективным, поскольку никакая власть не была потеряна. Цикл был более гладким, поскольку эти два цилиндра не были в фазе.
  • 1865 СС Агамемнон (1865) был начат, оборудован составным паровым двигателем на 300 л. с. Двигатель был разработан Альфредом Холтом, ее владельцами. Эффективность получила, позволил этому судну пересечь под парусом 8 500 миль перед загрузкой угля. Это сделало ее конкурентоспособной на маршрутах между Китаем и Великобританией.
  • Понимание термодинамики вместо того, чтобы верить в calorics

Многократное расширение

  • 1861 – Дэниел Адамсон вынул патент для двигателя многократного расширения с тремя или больше цилиндрами, связанными с одним лучом или коленчатым валом. Он построил двигатель тройного расширения для Виктории Миллз, Дукинфилд, который открылся в 1867.
  • 1871 – Чарльз Нормэнд, Гавра соответствовал двигателю тройного расширения к лодке реки Сены в 1871.
  • 1872 – Сэр Ф Дж Брэмвелл сообщил, что составные морские двигатели, работающие в 45 фунтах на квадратный дюйм к 60 фунтам на квадратный дюйм, потребляли от 2 фунта до 2,5 фунтов за обозначенную лошадиную силу.
  • 1881 - Александр Карнеги Кирк построил Абердин SS, первое главное судно, которое будет успешно приведено в действие тройным двигателем расширения.

Заявления

Перекачка двигателей

Двигатели завода

Хотя первые заводы вела гидроэнергия, как только паровые двигатели были приняты, изготовитель больше не должен был помещать заводы проточной водой. Хлопок, вращающийся, потребовал, чтобы еще более крупные заводы выполнили требование, и это заставило владельцев требовать все более и более мощные двигатели. Когда давление котла превысило 60 фунтов на квадратный дюйм, составные двигатели достигли термодинамического преимущества, но это были механические преимущества более гладкого удара, который был решающим фактором в принятии составов. В 1859 было 75,886 ihp (обозначенная лошадиная сила) двигателей в заводах в Манчестерской области, которой 32,282 ihp был обеспечен составами, хотя только 41 189 ihp были произведены от котлов, управляемых в более чем 60 фунтах на квадратный дюйм.

Чтобы сделать вывод, между 1 860 и 1 926 всеми Ланкаширскими заводами велись составами. Последний построенный состав был Бакли и Тейлором для Уая № 2 завода, Шоу. Этот двигатель был поперечным составным дизайном к 2,500 ihp, ведя 24 фута, 90-тонному маховому колесу, и работал до 1965.

Морские заявления

В морской среде общее требование было для автономии и увеличило операционный диапазон, поскольку суда должны были нести свои угольные поставки на борту. Старый морской котел таким образом больше не соответствовал и должен был быть заменен закрытой пресноводной схемой с конденсатором. Следствием 1880 вперед был двигатель многократного расширения, используя три или четыре стадии расширения (трижды - и двигатели расширения четверки). Эти двигатели использовали серию цилиндров двойного действия прогрессивно увеличивающегося диаметра и/или удара (и следовательно объем) разработанный, чтобы разделить работу на три или четыре как соответствующие, равные части для каждой стадии расширения. Где пространство в большом почете, два меньших цилиндра большого объема суммы могли бы использоваться для стадии низкого давления. У двигателей многократного расширения, как правило, были устроенные действующие, но различные другие формирования цилиндров, использовались. В конце 19-го века, балансирование Yarrow-Schlick-Tweedy 'система' использовалось на некоторых морских двигателях тройного расширения. Двигатели Y-S-T разделили стадии расширения низкого давления между двумя цилиндрами, один в каждом конце двигателя. Это позволило коленчатому валу быть лучше уравновешенным, приведя к более гладкому, быстрее отвечающему двигателю, который бежал с меньшим количеством вибрации. Это сделало двигатель тройного расширения с 4 цилиндрами нравящимся большим пассажирским лайнерам (таким как Олимпийский класс), но было в конечном счете заменено фактически паровой турбиной без вибраций.

Развитие этого типа двигателя было важно для его использования в пароходах как, исчерпав к конденсатору, который вода могла быть исправлена, чтобы накормить котлом, который был неспособен использовать морскую воду. Наземные паровые двигатели могли просто исчерпать большую часть своего пара, поскольку подача воды была обычно легко доступна. До и во время Второй мировой войны, двигатель расширения доминировал над морскими заявлениями, где высокая скорость судна не была важна. Это было, однако, заменено паровой турбиной, когда скорость требовалась, например в военных кораблях и океанских лайнерах. НА СЛУЖБЕ ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВА ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ВЕЛИКОБРИТАНИИ Толстое сукно 1905 было первым главным военным кораблем, который заменит доказанную технологию двигателя оплаты с тогда новой паровой турбиной.

Применение к железнодорожным локомотивам

Для железнодорожных приложений локомотива главная выгода, разыскиваемая от сложения процентов, была экономикой в топливе и потреблении воды плюс большая мощность / отношение веса из-за температуры и снижения давления, имеющего место по более длительному циклу, это приводящее к увеличенной эффективности; дополнительные воспринятые преимущества включали более ровный вращающий момент.

В то время как проекты для составных локомотивов еще могут датировать патент Джеймса Сэмюэля 1856 года для «непрерывного локомотива расширения», практическая история железнодорожного сложения процентов начинается с проектов Анатоуля Маллета в 1870-х. Локомотивы Маллета управлялись в Соединенных Штатах до конца пара магистрали Норфолком и Западной Железной дорогой. Проекты Альфреда Жоржа де Глехна во Франции также видели значительное использование, особенно в восстанавливании Андре Шапелона. Большое разнообразие составных проектов попробовали приблизительно в 1900, но большинство было недолгим в популярности, из-за их сложности и ответственности обслуживания. В 20-м веке супернагреватель был широко принят, и подавляющее большинство паровозов было простым расширением (с некоторыми составными локомотивами, преобразованными в простой).

Примечания

См. также

  • Составная турбина
  • Двигатель Willans

Библиография

*

*

*

Внешние ссылки

  • Северное общество двигателя завода в музее паровых машин Болтона

ru.knowledgr.com

Паровые двигатели морских судов - Инфо

Как в старых судовых энергетических установках с паровыми машинами, так и в современных с паровыми турбинами, в качестве рабочего тела используется водяной пар. Поскольку пресную воду на судах можно перевозить только в ограниченном количестве, в данном случае применяют замкнутую систему циркуляции воды и пара. Упрощенная схема такой циркуляции дана на рисунке. Получаемый в парогенераторе пар под определенным давлением (на рисунке пароперегреватель не обозначен) поступает по трубопроводу в турбину. (В энергетических установках старых конструкций на месте турбины находилась поршневая паровая машина.) В турбине пар расширяется и его давление понижается. На практике величина его составляет около 49 гПа. В турбине тепловая энергия пара преобразуется в механическую. Достигнутая при этом высокая частота вращения ротора паровой турбины за счет редуктора снижается до частоты вращения гребного винта. С целью сохранения в турбине необходимого для преобразования энергии соотношения между давлением и температурой следует искусственно поддерживать непрерывное уменьшение объема отработавшего пара турбины. Это осуществляется с помощью конденсатора, включенного в схему непосредственно за турбиной. Отработавший пар пропускается через систему труб, охлаждаемых морской водой, и при этом конденсируется. Конденсат забирается из конденсатора с помощью конденсатного насоса. На выходе конденсат имеет температуру 25—30°С. В современных турбинных установках температура испарения воды в парогенераторе при давлении от 5,9 до 6,9 МПа составляет от 274 до 284°С. Согласно этому к парогенератору следовало бы вместе с топливом подвести столько тепловой энергии, чтобы температура конденсата поднялась до соответствующей давлению температуры испарения, тогда вода испарилась бы и пар перегрелся. Для того чтобы уменьшить количество необходимой тепловой энергии и использовать тепловые резервы в энергетической установке (теплоту отработавшего пара вспомогательных механизмов и т. д.), конденсат нагревается вначале в подогревателе низкого давления, а затем в подогревателе высокого давления. Расположенный между подогревателями питательный насос должен повышать давление воды так, чтобы оно несколько превышало давление в парогенераторе. Подогретая вода нагнетается в парогенератор. На этом циркуляция воды и пара судовой паротурбинной установки замыкается. Разумеется, при работе энергетической установки возникают определенные потери пара или воды, однако они незначительны и возмещаются водой из цистерны или испарителей.

В каждой паротурбинной установке к системе циркуляции воды и пара относятся следующие главные машины и установки: парогенератор, двигатель (паровая поршневая машина или паровая турбина с редуктором), конденсатор, конденсатный и питательный насосы, подогреватель питательной воды. Данный перечень не включает в себя все механизмы и устройства судовой энергетической установки. Так, для обслуживания главного парогенератора необходимы следующие системы:

— топливная, представляющая собой устройство для предварительной обработки, т. е. для очистки, подогрева и подачи топлива;

Для обслуживания главной турбины служат системы смазки паровпускных клапанов, а также система пуска. К конденсатору подключены система водяного охлаждения (на морской воде), деаэрационная установка и система подачи конденсатной воды в питательную систему главного парогенератора. Ко всем указанным выше системам, которые обслуживают главные двигатели и так называемые общесудовые механизмы, относятся насосы, компрессоры, вентиляторы, фильтры, сепараторы, маслоотделители, подогреватели, охладители, конденсаторы, испарители и т. д.

Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки

1 — парогенератор; 2 — турбина; 3 — редуктор; 4 — гребной винт; 5 — конденсатор; 6 — конденсатный насос; 7 — подогреватель низкого давления; 8 — питательный насос; 9 — подогреватель высокого давления

Источники: http://seaships.ru/steamengine.htm

master-informa.ru