Шотландский морской котел
Судовой котел «Шотландский» (или просто котел «Шотландский» ) — это конструкция парового котла, наиболее известная благодаря использованию на судах.
Общая компоновка представляет собой приземистый горизонтальный цилиндр. В нижней части корпуса котла находится одна или несколько крупных цилиндрических топок. малого диаметра Над ним расположено множество дымовых труб . Газы и дым из печи проходят в заднюю часть котла, затем возвращаются через небольшие трубки вверх и выходят из дымохода. Концы этих многочисленных труб закрыты дымовой камерой снаружи корпуса котла. [ 1 ]
Котел Scotch представляет собой жаротрубный котел , в котором горячие дымовые газы проходят через трубы, установленные внутри резервуара с водой. Таким образом, он является потомком более раннего котла Ланкашира и, как и Ланкашир, использует несколько отдельных печей, чтобы обеспечить большую площадь нагрева при заданной мощности печи. Он отличается от Ланкашира в двух отношениях: используется множество трубок малого диаметра (обычно 3 или 4 дюйма [75 или 100 мм] в диаметре каждая) для увеличения соотношения площади нагрева к поперечному сечению. Во-вторых, общая длина котла уменьшается вдвое за счет складывания газового тракта обратно на себя.
Камера сгорания
[ редактировать ]
Дальний конец печи представляет собой закрытую коробку, называемую камерой сгорания , которая простирается вверх и соединяется с дымовыми трубами.
Передняя стенка камеры сгорания поддерживается от давления пара самими трубками. Задняя поверхность удерживается стержнями через заднюю обшивку котла. Над камерой сгорания и трубами находится открытое пространство для сбора пара. Длинные стержни большего размера проходят через это пространство по всей длине котла, поддерживая концы корпуса котла.
При наличии нескольких печей для каждой печи имеется отдельная камера сгорания. Несколько небольших котлов все-таки соединили их в одну камеру, но эта конструкция более слабая. Более серьезной проблемой является риск изменения направления тяги, когда выхлопные газы из одной печи могут дуть назад и вылетать из соседней, травмируя работающих перед ней кочегаров.
Происхождение
[ редактировать ]
Первый зарегистрированный котел сопоставимой формы был использован в железнодорожном локомотиве Хакворта класса «Уилберфорс» 1830 года. [ 2 ] У него был длинный цилиндрический корпус котла, похожий на его более ранний с обратным дымоходом « Ройял Джордж » , но с обратным дымоходом, замененным множеством небольших дымовых труб, что так эффективно продемонстрировал Стефенсон на своей « Ракете » годом ранее. Была использована новая особенность — полностью внутренняя камера сгорания. Однако, в отличие от более позднего котла Scotch, он поддерживался собственными опорами, а не опорами через стенки корпуса котла. Это позволило снять всю сборку внешней трубной пластины, топочной трубы, камеры сгорания и дымовых труб с корпуса котла как один блок, что упростило производство и обслуживание. Несмотря на то, что это ценная особенность, она стала непрактичной для камер большего диаметра, для которых требовалась поддержка корпуса.
Варианты
[ редактировать ]Количество печей
[ редактировать ]Типичной практикой для кораблей было наличие двух топок в каждом котле. Котлы меньшего размера могли иметь только один, котлы большего размера обычно имели три. Ограничением размера котла был объем работы, который мог выполнить каждый кочегар, растопив одну печь на человека. [ 1 ] Более крупные корабли (то есть все, что выше самых маленьких) будут иметь много котлов.
Как и в случае с ланкаширским котлом , печь для прочности часто гофрировали. У разных производителей были свои собственные способы изготовления этих гофр, что привело к их классификации для целей технического обслуживания под широкими названиями: Лидс , Моррисон, Фокс , Первс или Браун. [ 3 ]
Мокрая спина и сухая спина
[ редактировать ]
Типичной конструкцией является «мокрая задняя часть», при которой задняя поверхность камеры сгорания имеет водяную рубашку в качестве поверхности нагрева.
Вариант с «сухой спинкой» имеет заднюю часть камеры сгорания в виде открытой коробки, окруженной или окруженной только оболочкой из листового металла. [ 4 ] [ 5 ] Это упрощает конструкцию, но и значительно теряет эффективность. Он используется только для небольших котлов, где капитальные затраты превышают затраты на топливо. Хотя котел Scotch в настоящее время редко является основным парогенератором на судне, небольшие конструкции с сухой обдувкой, такие как Minipac, [ 6 ] все еще встречаются для удовлетворения второстепенных потребностей в порту с холодными основными котлами.
Одним из интересных вариантов конструкции сухого типа стал патент на сжигание топлива, склонного к золе. [ 7 ] Задняя часть камеры сгорания используется в качестве точки доступа к золоотделителю, удаляющему золу перед трубками малого диаметра.
Двусторонний
[ редактировать ]В двухсторонней конструкции два котла размещаются спина к спине, при этом задняя стенка корпуса котла удаляется. Камеры сгорания и дымовые трубы остаются отдельными. Такая конструкция позволяет сэкономить некоторый вес конструкции, но также делает котел длиннее и усложняет установку на корабль. По этой причине они широко не использовались, хотя расположение нескольких односторонних котлов вплотную друг к другу было обычным явлением. [ 4 ]
Инглис
[ редактировать ]« Инглис » [ 8 ] Модификация добавляет дополнительную камеру сгорания, в которой дополнительный один большой дымоход возвращается из задней части котла в переднюю. Таким образом, поток через несколько трубок идет спереди назад, поэтому выхлоп находится сзади. Несколько печей будут использовать одну камеру сгорания. [ 4 ]
Основным преимуществом Inglis является дополнительная площадь нагрева, которую он добавляет при сопоставимом объеме корпуса, примерно на 20%. [ 9 ] На удивление это не от дополнительной камеры сгорания, а от удлинения узких дымовых труб. Теперь они могут проходить по всей длине корпуса котла, а не только на более коротком расстоянии от внутренней камеры сгорания до передней трубной доски. Несмотря на это преимущество, оно используется редко.
Использование на кораблях
[ редактировать ]
Судовой котел Scotch получил почти универсальное применение в период расцвета паровых двигателей, особенно для наиболее совершенных поршневых двигателей, таких как двигатели тройного расширения . Это продолжалось с конца эпохи стоговых котлов низкого давления в середине 19-го века до начала 20-го века и появления паровых турбин высокого давления, с водотрубными котлами таких как Ярроу .
Большим или быстроходным кораблям может потребоваться очень много котлов. На « Титанике » было 29 котлов: 24 двухсторонних и 5 односторонних поменьше. Котлы большего размера имели диаметр 15 футов 9 дюймов (4,80 м) и длину 20 футов (6,1 м), длина меньших - 11 футов 9 дюймов (3,58 м). На всех концах было три гофрированные печи Моррисона диаметром 3 фута 9 дюймов (1,14 м), всего 159 печей и рабочее давление 215 фунтов на квадратный дюйм (1480 кПа). [ 10 ]
Некоторые теплоходы , оснащенные двигателями внутреннего сгорания, также имели котлы Scotch. Так называемые котлы-утилизаторы обогревались горячими выхлопными газами главных двигателей. Примером могут служить дизельные пассажирские суда класса «Монте», построенные в Германии в 1920-х годах и оснащенные двумя котлами каждый. Образовавшийся пар использовался для вспомогательного оборудования. [ 11 ]
Примеры работы на борту судна
[ редактировать ]По состоянию на 2010 год на судах используются многочисленные котлы Scotch, и могут быть построены новые котлы для замены котлов с истекшим сроком службы. Примеры сохранившихся паровых лодок, в которых используются котлы Scotch, включают:
- Паровой буксир / тендер Дэниел Адамсон, построенный в 1903 году, полностью отреставрированный и курсирующий по реке Уивер в Чешире и Манчестерскому судоходному каналу, имеет один угольный шотландский котел, работающий от трех печей. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
- Паровой буксир Mayflower , Бристольский промышленный музей
- Балтимор , 1906 год, в Балтиморском промышленном музее , является старейшим действующим паровым буксиром в США. [ 15 ]
- Пароход Shieldhall, базирующийся в Саутгемптоне , Великобритания, находится в полной эксплуатации и имеет два котла Scotch, работающие на жидком топливе. [ 16 ]
- Пароходный ледокол «Штеттин» , работающий на двух угольных котлах.
- Паровой дрифтер «Лидия Ева» , базирующийся в Лоустофте или Грейт-Ярмуте. Полностью рабочий шотландский котел, работающий на угле. [ 17 ]
- Паровой буксир Керне постройки 1913 года. Управляется в Ливерпуле Обществом охраны парового буксира Керне. Один угольный морской котел Scotch с мокрой задней стенкой и двумя топками. Максимальное рабочее давление 180 фунтов на квадратный дюйм (1200 кПа). [ 18 ]
- Пароход Trafik был построен в 1892 году в Стокгольме, Швеция, компанией Bergsunds Mekaniska Verkstad в качестве пассажирского и грузового судна на озере Шведиск Веттерн и с портом приписки Хьо . Оборудование и котел — оригинальные, изготовленные для корабля в Стокгольме. [ 19 ]
- Нефтяной паровой буксир « Каннинг» , построенный в 1954 году. Сначала базировался в Ливерпуле, но с 1966 года работал в доках Суонси и теперь является там частью Национального музея на набережной .
Ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с судовыми котлами Scotch, на Викискладе?
- ^ Jump up to: а б Руководство Стокера (изд. 1912 г.). Адмиралтейство , через HMSO, через Эйр и Споттисвуд. 1901.
- ^ Снелл, Дж. Б. (1971). Железные дороги: Машиностроение . Лонгман. стр. 55–56. ISBN 978-0582127937 .
- ^ Малек, Мохаммад А. (2004). Проектирование, обследование и ремонт энергетических котлов . МакГроу Хилл Профессионал. п. 261. ИСБН 978-0071432023 .
- ^ Jump up to: а б с К. Н. Харрис (1974). Модели котлов и котлостроение . КАРТА. ISBN 978-0852423776 .
- ^ Малек, Энергетические котлы , стр.244.
- ^ Военно-морская инженерная практика . Том. 1. Королевский флот , через HMSO . 1971 [1959]. п. 11. ISBN 978-0117702233 .
- ^ США 5558046 , Schoppe, Fritz & Pröstler, Josef, «Жаротрубный котел», опубликован 24 сентября 1996 г., передан Фрицу Шоппе.
- ^ «Бизнес и история – John Inglis Co. Limited» . Университет Западного Онтарио. Архивировано из оригинала 12 января 2010 г.
- ^ Милтон, Дж. Х. (1961) [1953]. Морские паровые котлы (2-е изд.). Ньюнес.
- ^ МакКласки, Том (1998). Анатомия Титаника . Лондон: КНР. п. 65. ИСБН 978-1856484824 .
- ^ «Закон о торговом мореплавании, протокол суда 1894 г. (№ 7933)» (PDF) . Местная история и морской цифровой архив, городской совет Саутгемптона. 27 июня 1954 года . Проверено 20 апреля 2018 г.
- ^ Браун, Пол (2010). Исторические корабли: Выжившие . Страуд, Глочестершир: Эмберли. ISBN 9781848689947 . LCCN 2010525184 . Проверено 26 июня 2020 г.
- ^ «Дэниел Адамсон» . Национальные исторические корабли Великобритании. 2018 . Проверено 26 июня 2020 г.
- ^ «Дэнни — Полная история» . Общество охраны природы Дэниела Адамсона. 2020 . Проверено 26 июня 2020 г.
- ^ «Паровой буксир Балтимор » .
- ^ «СС Шилдхолл» .
- ^ «Лидия Ева» .
- ^ "с/с КЕРНЕ" .
- ^ «С/С Хьо Трафик» .