Морский паровой двигатель

Периодическая диаграмма вырезанной уставки парового двигателя с тройным экспертом, примерно в 1918 году. Эта конкретная диаграмма иллюстрирует возможные места отсечения двигателя, после того, как Лузитании катастрофа и другие дали понять, что это была важная функция безопасности.

Морский паровой двигатель - это паровой двигатель , который используется для питания корабля или лодки . Эта статья посвящена в основном с морскими паровыми двигателями по возвращению , которые использовались с самого начала парохода в начале 19-го века до последних лет их крупномасштабного производства во время Второй мировой войны . В течение 20 -го века в морских применениях в течение 20 -го века были постепенно заменены паровые двигатели и морские дизельные двигатели .

История

Первый коммерчески успешный паровой двигатель был разработан Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Улучшения парового двигателя, вызванные Джеймсом Уоттом, в более поздней половине 18 -го века значительно повышенной эффективности парового двигателя и позволили более компактному расположению двигателя. Успешная адаптация парового двигателя к морским приложениям в Англии должна была бы ждать почти столетие после Ньюкомен, когда шотландский инженер Уильям Симингтон построил мировой «Первый практический пароход », Шарлотту Дандас , в 1802 году. Соперничающие изобретатели Джеймс Рамси и Джон Фитч были первыми, кто построил пароходы в Соединенных Штатах. Рамси продемонстрировал свой дизайн парохода в 1787 году на реке Потомак; Тем не менее, Фитч выиграл соперничество в 1790 году после того, как его успешный тест привел к пассажирской службе на реке Делавэр. В 1807 году американский Роберт Фултон построил первую в мире коммерчески успешную пароход, просто известный как пароход Северной реки , и питался двигателем ватта.

После успеха Фултона технология Steamboat быстро развивалась по обе стороны Атлантики . Первоначально паровые каты имели короткий диапазон и не были особенно морожеными из -за их веса, низкой мощности и склонности к разрушению, но они успешно использовались вдоль рек и каналов, а также для коротких поездок вдоль побережья. Первый успешный трансатлантический переход на пароходе произошел в 1819 году, когда Саванна отплыла из Саванны, штат Джорджия в Ливерпуль, Англия . Первым пароходом, проведенным регулярным трансатлантическим пересечением, был боковой пароход Great Western в 1838 году.

По мере развития 19 -го века морские паровые двигатели и технология пароходов разработаны рядом друг с другом. Движение весла постепенно уступило место винтовому винту , а внедрение железа и более поздних стальных корпусов для замены традиционного деревянного корпуса позволило корабли расти все больше, что требует пастовых электростанций, которые стали все более сложными и мощными.

Типы морского парового двигателя

Анимация типичного вертикального тройного экспертного двигателя

В течение 19 -го века было разработано широкое разнообразие поршневых морских паровых двигателей. Два основных метода классификации таких двигателей - механизм соединения и технологии цилиндра .

ряд различных методов поставки мощности в коленчатый вал Большинство ранних морских двигателей имели одинаковую технологию цилиндров (простое расширение, см. Ниже), но использовался (то есть механизм соединения). Таким образом, ранние морские двигатели классифицируются в основном в соответствии с их механизмом связи. Некоторые общие механизмы соединения были побочным уровнем, шпиль, ходячим лучом и прямым действием (см. Следующие секции).

Тем не менее, паровые двигатели также могут быть классифицированы в соответствии с технологией цилиндров (простое экспертное, соединение, кольцевое и т. Д.). Поэтому можно найти примеры двигателей, классифицированных по обоим методам. Двигатель может быть составным типом луча ходьбы, соединение является технологией цилиндров, а луча для ходьбы является методом соединения. Со временем, поскольку большинство двигателей стали прямым действием, но технологии цилиндров стали более сложными, люди начали классифицировать двигатели исключительно в соответствии с технологией цилиндров.

Более часто встречаются типы морских паровых двигателей в следующих разделах. Обратите внимание, что не все эти условия являются исключительными для морских приложений.

Двигатели, классифицированные по механизму соединения

Боковой рычаг

Двигатель бокового рычага был первым типом парового двигателя, широко принятого для морского использования в Европе . В первые годы паровой навигации (от C1815) побочный рычаг был наиболее распространенным типом морского двигателя для внутреннего водного и прибрежного обслуживания в Европе, и в течение многих лет оставался предпочтительным двигателем для океана по обе стороны Атлантика .

Боковой рычаг был адаптацией самой ранней формы парового двигателя, двигателя луча . Типичный двигатель бокового рычага имел пару тяжелых горизонтальных железных балок, известных как боковые рычаги, которые соединены в центре к нижней части двигателя с штифтом. Это соединение позволило ограниченной дуге для поворота рычагов. Эти рычаги расширились на стороне цилиндра на каждую сторону нижней части цилиндра вертикального двигателя. Поршневой стержень, подключенный вертикально к поршне, простирался из вершины цилиндра. Этот стержень, прикрепленный к горизонтальной перекрестной переключению, соединенной на каждом конце к вертикальным стержням (известным как боковые ходы). Эти стержни соединены с рычагами на каждой стороне цилиндра. Это сформировало соединение рычагов с поршнем на стороне цилиндра двигателя. Другая сторона рычагов (противоположный конец поворота рычага к цилиндру) были подключены друг к другу с горизонтальной перекрестной передачей. Этот переход, в свою очередь, подключен и управлял одной шатуном , который повернул Коленчатый вал . Вращение коленчатого вала было обусловлено рычагами, которые со стороны цилиндра были вызваны вертикальными колебаниями поршня.

Основным недостатком двигателя бокового рычага было то, что он был большим и тяжелым. Для внутренних водных и прибрежных служб, более легкие и более эффективные конструкции вскоре заменили его. Он оставался доминирующим типом двигателя для океанического обслуживания в течение большей части первой половины 19 -го века, однако из -за его относительно низкого центра тяжести , что дало кораблям больше стабильности в тяжелых морях. Это был также общий ранний тип двигателя для военных кораблей, Поскольку его относительно низкая высота сделала его менее восприимчивым к боевым повреждениям. Из первого парового сосуда Королевского флота в 1820 году до 1840 года вступило в эксплуатацию 70 паровых судов, большинство с двигателями бокового рычага, используя максимальное давление 4PSI. Низкое давление в паре продиктовало большие размеры цилиндра для двигателей бокового рычага, хотя эффективным давлением на поршне была разница между давлением котла и вакуумом в конденсаторе.

Двигатель бокового рычага представлял собой двигатель весла и не подходил для вождения винтовых винтов . Последним кораблем, построенным для трансатлантического обслуживания, у которого был двигатель бокового рычага, был Cunard Line , RMS RMS Scootia Scotia который считался анахронизмом, когда он вошел в службу в 1862 году.

• 
  Двигатель бокового рычага SS Pacific (1849)
• 
  Двигатель бокового рычага RMS Persia (1855)
• 
  Модель двойных двигателей бокового рычага в 1836 году реке Ruby 1836 года на Ruby Ruby
• 
  Ранний двигатель бокового рычага Napier от PS Leven , выставленного в Dumbarton , Шотландия

Кузнечик

Диаграмма двигателя кузнечика

Дополнительная информация: двигатель луча кузнечика

Кузнечик или «полупродажа» Двигатель был вариантом бокового двигателя. Двигатель кузнечика отличается от обычного бокового рычага тем, что местоположение рычага Pivot и соединительного стержня более или менее обратно, причем шар Рычай между цилиндром на одном конце и поворотом на другом.

Главными преимуществами двигателя кузнечика была дешевичность строительства и надежности, причем тип, который, как утверждается, требует меньшего обслуживания, чем любой другой тип морского парового двигателя. Другое преимущество заключается в том, что двигатель можно легко запустить с любой позиции кривошита. Однако, как и обычный двигатель бокового рычага, двигатели кузнечика были обездолимыми из-за их веса и размера. Они использовались в основном в небольших водных судах, таких как речные лодки и буксиры .

Crosshead (квадрат)

Двигатель Crosshead, также известный как квадрат , лесопилка или двигатель A-Frame , представлял собой тип двигателя байдера, используемого в Соединенных Штатах. Это был самый распространенный тип двигателя в первые годы американской паровой навигации.

Двигатель перекрестки описывается как имеющий вертикальный цилиндр над коленчатым валом, с поршневым стержнем, прикрепленным к горизонтальной перекрестной перегородке, с каждого конца которого, на противоположных сторонах цилиндра, расширил соединительный стержень, который повернул свой собственный отдельный коглевой вал. Crosshead переместился в пределах вертикальных направляющих, так что сборка поддерживала правильный путь по мере его движения. Альтернативное название двигателя-«А-рамка»-преимущественно полученное из формы кадров, которые поддерживали эти гиды. У некоторых двигателей Crosshead было более одного цилиндра, и в этом случае поршневые стержни обычно были связаны с одной и той же перекрестной головой. Необычной особенностью ранних примеров этого типа двигателя стала установка маховиков , которые приведены к коленчатым валам, которые считались необходимыми для обеспечения плавной работы. Эти шестерни часто были шумными в эксплуатации.

Поскольку цилиндр находился над коленчатым валом в двигателе этого типа, он имел высокий центр тяжести и поэтому был признан непригодным для обслуживания океана. Это в значительной степени ограничивало его судами, построенными для внутренних водных путей. По мере того, как морские двигатели неуклонно и тяжелее в течение 19 -го века, высокий центр тяжести двигателей квадратных перекрестных голов становился все более непрактичным, и к 1840 -м годам строители судов отказались от них в пользу двигателя ходьбы.

Название этого двигателя может вызвать путаницу, так как «Crosshead» также является альтернативным названием для двигателя Steeple (ниже). Таким образом, многие источники предпочитают ссылаться на него неформальным названием «квадратного» двигателя, чтобы избежать путаницы. Кроме того, морская перекрестная голова или квадратный двигатель, описанный в этом разделе, не следует путать с термином « квадратный двигатель », применяемый к двигателям внутреннего сгорания , что в последнем случае относится к двигателю, чье отверстие равно его ходу .

• 
  Модель перекрестного или «квадратного» двигателя, показывающего расположение цилиндра двигателя над коленчатым валом; Также поршневый стержень, перекрестная голова, шатуны и весло -шиш
• 
  Диаграмма типичного двигателя Crosshead River River River (вид на сторону)
• 
  1836 Paddle Steamer New York . Между паддллевыми колесами находится высокий квадратный или «A-Frame» двигатель, внутри которого можно увидеть длинный поршневой стержень, возле вершины своего хода, делая «T» с горизонтальной перекрестной головкой

Ходячий луч

Ходячий луч, также известный как «вертикальный луч», «верхний луч», или просто «луч», был еще одной ранней адаптацией двигателя луча, но его использование было почти полностью ограничено Соединенными Штатами. После его введения, ходячий луч быстро стал самым популярным типом двигателя в Америке для внутреннего водного и прибрежного обслуживания, и этот тип оказался замечательным долговечностью, причем двигатели для ходьбы все еще иногда производятся еще в 1940 -х годах. В морских применениях сама луч был, как правило, усиливался железными стойками, которые придают ему характерную форму алмаза, хотя опоры, на которых отдыхал луч, часто построены из дерева. Прилагательное «ходьба» была применена, потому что луч, который поднялся высоко над палубой корабля, можно было увидеть, и его качающее движение было (несколько причудливо) сравнивалось с ходьбой.

Двигатели для ходьбы были типом двигателя весла и редко использовались для питания хопеллеров. Они использовались в основном для кораблей 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 стабильным в тяжелых морях. Они также имели ограниченное использование в военном отношении, потому что двигатель подвергался воздействию вражеского огня и, таким образом, мог быть легко отключен. Их популярность в Соединенных Штатах была связана, прежде всего, тот факт, что двигатель ходячих лучей был хорошо подходит для неглубоких черновых лодок, которые работали на мелководье Америки на мелководье прибрежных и внутренних водных путей.

Двигатели ходьбы оставались популярными среди американских судоходных линий и экскурсионных операций прямо в начале 20 -го века. Несмотря на то, что двигатель ходячих лучей технически устарел в более позднем 19 -м веке, он оставался популярным среди пассажиров экскурсионных пароходов, которые ожидали увидеть «ходячий луч» в движении. Были также технические причины для сохранения двигателя ходьбы в Америке, так как его было легче построить, что требовало меньшей точности в его конструкции. Древесина может быть использована для основной рамы двигателя, по гораздо более низкой цене, чем типичная практика использования железных отливок для более современных конструкций двигателя. Топливо было также намного дешевле в Америке, чем в Европе, поэтому более низкая эффективность двигателя ходячих балок была меньше рассмотрения. ФИЛАДЕЛЬФИЙСКИЙ обвинил общее отсутствие конкурентоспособности в СВОЙСТВЕННЫЙ СВОЙСТВО ЧАРЛЬЗ Х. Крамп Америке в британской индустрии судостроения в середине-конце 19-го века в консерватизме американских домашних судостроителей и владельцев судоходных линий, которые упорно цеплялись за устаревшие технологии, такие как ходячий луч Связанный с ними весло через долгое время после того, как они были брошены в других частях света.

• 
  Основная схема ходячи
• 
  USS Delaware (1861) . Ясно видно из бриллиантового луча в форме алмаза суда

Шпиль

Крутой двигатель

Шпильный двигатель, который иногда называют двигателем «Crosshead», был ранней попыткой отказаться от концепции луча, общей как для пешеходного балка, так и типов бокового рычага, и придумал меньший, более легкий и более эффективный дизайн. В крутом двигателе вертикальное колебание поршня не преобразуется в горизонтальное раскачивающее движение, как в двигателе луча, а вместо Двигатель, который, в свою очередь, вращает шатун для соединения коленчатого вала внизу. В ранних примерах типа сборка перекрестки была прямоугольной формы, но со временем она была утончена в удлиненный треугольник. Треугольная сборка над цилиндром двигателя придает двигателю характерную форму «шпиль», отсюда и название.

Шпильские двигатели были высокими, как ходячие двигатели для луча, но намного уже более уже, экономя как пространство, так и вес. Из -за своего роста и высокого центра тяжести они, как и ходячие балки, считались менее подходящими для обслуживания океана, но они оставались очень популярными в течение нескольких десятилетий, особенно в Европе, для внутренних водных и прибрежных судов.

В 1830 -х годах начали появляться двигатели Steeple, и в начале 1840 -х годов этот тип был усовершенствован шотландским судостроителем Дэвидом Нейпиром . Шпильный двигатель был постепенно заменен различными типами двигателя прямого действия.

Сиамский

Сиамский двигатель, также называемый двигателем «двойной цилиндр» или «двойного цилиндра», был еще одной ранней альтернативой луча или двигателя бокового рычага. Этот тип двигателя имел два идентичных вертикальных цилиндров двигателя, расположенных бок о бок, поршневые стержни которых были прикреплены к общему, Т-образному перекрестному перекрестке. Вертикальный рычаг перекрестной головки простирался между двумя цилиндрами и был прикреплен внизу как к шатуну коленчатого вала, так и к направляющему блоку, который проскользнул между вертикальными сторонами цилиндров, что позволяет сборке поддерживать правильный путь, когда он перемещался Полем

Сиамский двигатель был изобретен британским инженером Джозефом Модслием (сыном Генри ), но, хотя он изобрел его после своего колебания двигателя (см. Ниже), он не смог достичь того же широкого признания, так как он был лишь немного меньше и легче, чем сторона -Левые двигатели были разработаны для замены. Однако он использовался на нескольких военных кораблях середины века, в том числе первый военный корабль, оснащенный винтовым винтом, HMS Rattler .

• 
  Основная схема сиамского двигателя
• 
  Диаграмма кольцевого двигателя (см. Ниже) с сиамским механизмом соединения
• 
  Сиамский двигатель HMS Retribution (1844)

Прямая деятельность

Есть два определения двигателя прямого действия, встречающегося в литературе 19-го века. Более раннее определение применяет термин «прямое действие» к любому типу двигателя, кроме двигателя луча (т.е. ходьба, бокового рычага или кузнечика). Позднее определение использует только термин для двигателей, которые применяют питание непосредственно к коленчатому валу через поршневой стержень и/или соединительный шаг. Если не указано иное, в этой статье используется более позднее определение.

В отличие от двигателя бокового рычага или луча, двигатель прямого действия может быть легко адаптирован к питанию и пропеллеру. Помимо более низкого профиля, двигатели прямого действия имели то преимущество, что они меньше и весом значительно меньше, чем двигатели для луча или бокового рычага. Королевский флот обнаружил, что в среднем двигатель прямого действия (раннее определение) весил на 40% меньше и потребовал машинного отделения только две трети, чем размер для бокового рычага эквивалентной мощности. Одним из недостатков таких двигателей является то, что они были более склонны к износу и, следовательно, требовали большего обслуживания.

Колеблюсь

Основная статья: колеблющийся паровой двигатель цилиндра

Двигатель колебания представлял собой тип двигателя прямого действия, который был разработан для дальнейшего сокращения размера и веса двигателя. Двигатели колебаний имели поршневые стержни, соединенные непосредственно к коленчатому валу, допуская с необходимостью в соединительных стержнях. Чтобы достичь этого, цилиндры двигателя не были неподвижными, как у большинства двигателей, а закрепленные посередине с помощью транспортных средств, которые позволяют цилиндрам сами поворачиваться взад -вперед, когда коленчатый вал вращается - следовательно, термин колеблются . Пар был поставлен и исчерпан через транспони. Колебательное движение цилиндра обычно использовалось для выравнивания портов в сухожилиях, чтобы направлять передачу пара и выхлоп в цилиндр в правильное время. Тем не менее, отдельные клапаны часто предоставлялись, контролируемые колебанием движения. Это позволило варьировать время варьируется, чтобы обеспечить обширную работу (как в двигателе на весловом корабле PD Krippen ). Это обеспечивает простоту, но все же сохраняет преимущества компактности.

Первый запатентованный колебательный двигатель был построен Джозефом Модслием в 1827 году, но этот тип считается усовершенствованным Джоном Пенном . Двигатели колебаний оставались популярным типом морского двигателя на протяжении большей части 19 -го века.

• 
  Модель двигателя колебания Maudslay
• 
  Колеблющиеся двигатели весла HMS Black Eagle . Двигатели колебаний могут быть использованы для управления паддллерами или пропеллерами.
• 
  Двигатель колебаний, построенный в 1853 году Дж. И А. Блайтом из Лондона для австрийского пароварка Orsova Orsova

Ствол

Двигатель багажника, другой тип двигателя прямого действия, был первоначально разработан в качестве средства снижения высоты двигателя при сохранении длинного хода . (Длинной инсульта считался важным в это время, потому что он уменьшал напряжение на компонентах.)

Двигатель багажника обнаруживает шатун в полой поршне большого диаметра. Этот «багажник» почти не несет нагрузки. Интерьер ствола открыт для внешнего воздуха и достаточно широкий, чтобы разместить движение шатуна из стороны в сторону, которое связывает штифт с усыпением на головке поршня с внешним коленчатым валом.

Стены ствола были либо прикреплены к поршню, либо отлившись в виде одного куска с ним, и двигались с ним взад -вперед. Рабочая часть цилиндра является кольцевой или в форме кольца, а туловище проходит через центр самого цилиндра.

Ранние примеры магистральных двигателей имели вертикальные цилиндры. Тем не менее, строители кораблей быстро поняли, что тип был достаточно компактным, чтобы лежать горизонтально через киль . корабля В этой конфигурации он был очень полезен для военно -морских флотов, так как у него был профиль, достаточно низкий, чтобы помещаться полностью под ватерлинией , настолько безопасным от огня противника. Тип обычно производился для военной службы Джона Пенна.

Танковые двигатели были распространены на военных кораблях середины 19-го века. Они также питали коммерческие суда, где, хотя и ценные за их компактный размер и низкий центр тяжести, они были дорогими в эксплуатации. Магистральные двигатели, однако, не очень хорошо работали с более высоким давлением котла , которое стало распространенным во второй половине 19 -го века, и строители отказались от них для других решений.

Двигатели багажника, как правило, были большими, но небольшая массовая, высококременная версия высокого давления была произведена для Крычной войны. Будучи весьма эффективным, тип сохранялся у более поздних канонных лодок. Оригинальный багажник типа канонечной лодки существует в музее Западной Австралии во Фримантл . После погружения в 1872 году он был поднят в 1985 году из SS Xantho и теперь может быть перевернут вручную. Режим работы двигателя, иллюстрирующий его компактный характер, можно просмотреть на Xantho . веб -сайте проекта

• 
  Иллюстрация двигателя багажника
• 
  Вид на багажник HMS Bellerophon , показывающий (слева) цилиндр двигателя, кольцевой поршень и сборочный сборок, и соединяющий шатун внутри багажника
• 
  Глядя вниз на багажник HMS Warrior (1860) . Связующий шаг можно увидеть, возникающий из сундука справа.

Вибрирующий рычаг

Вибрационный двигатель USS Monadnock (1863) - вид спереди

Вибрирующий рычаг, или двигатель с половиной сумашины , был разработкой обычного багажника, задуманного шведским - американским инженером Джоном Эрикойсоном . Эрикссон нуждался в небольшом, низкопрофильном двигателе, таком как двигатель багажника, чтобы владеть мониторами федерального правительства США , тип военного корабля, разработанного во время гражданской войны в американской гражданской войне , в котором было очень мало места для обычной силовой установки. Сам двигатель багажника, однако, был неподходящим для этой цели, потому что преобладание веса было на стороне двигателя, в котором содержались цилиндр и ствол - проблема, которую дизайнеры не могли компенсировать на военных кораблях небольших мониторов.

Внешние видео
Модель вибрирующего двигателя монитора USS в действии

Эрикссон решил эту проблему, поместив два горизонтальных цилиндра в середине двигателя, работая два «вибрирующие рычаги», по одному с каждой стороны, которые посредством валов и дополнительных рычагов вращались в центре расположенного коленчатого вала. Вибрирующие двигатели рычага позже использовались в некоторых других военных кораблях и торговых судах, но их использование было ограничено кораблями, построенными в Соединенных Штатах и ​​в родной стране Эрикссон Швеции, и поскольку у них было мало преимуществ по сравнению с более обычными двигателями, вскоре были вытеснены другими типами.

Назад актерское мастерство

Двигатель обратного действия, также известный как обратный двигатель для подключаемого стержня , представлял собой еще один двигатель, предназначенный для того, чтобы иметь очень низкий профиль. Двигатель заднего действия был фактически модифицированный шпиол, который был бы горизонтально через киль корабля, а не стоял вертикально над ним. Однако вместо треугольной сборки перекрестной головки, обнаруженной в типичном шпильном двигателе, двигатель заднего действия обычно использовал набор из двух или более удлиненных параллельных поршневых стержней, заканчивающихся в перекрестной голосе для выполнения той же функции. Термин «обратный действие» или «возвращающий шатун» вытекает из того факта, что соединительный шаг «возвращается» или возвращается со стороны двигателя напротив цилиндра двигателя, чтобы повернуть центрально расположенный коленчатый вал.

Двигатели обратного действия были еще одним типом двигателя, популярного как в военных кораблях, так и в коммерческих судах в середине 19-го века, но, как и многие другие типы двигателей в эту эпоху быстро меняющихся технологий, они в конечном итоге были заброшены для других решений. Существует только один известный выживший двигатель обратного действия-это телевизионный рис Emery (ранее USS Ranger ), который теперь является центральным элементом демонстрации в американском торговом музее морской пехоты .

• 
  Диаграмма обратного действия двигателя USS Ranger
• 
  Возврат двигатель с шатуном HMS Agincourt (1865)

Вертикальный

По мере того, как пароходы неуклонно росли в размерах и тоннаже в течение 19-го века, необходимость в низкопрофильных двигателях с низким содержанием гравитации соответственно снизилась. Освободившись от этих конструктивных ограничений, инженеры смогли вернуться к более простым, более эффективным и легче сохранять конструкции. Результатом стало растущее доминирование так называемого «вертикального» двигателя (более правильно известный как вертикальный инвертированный прямой актерский двигатель).

В этом типе двигателя цилиндры расположены непосредственно над коленчатым валом, причем поршневый стержень/сборочный стержень образуют более или менее прямую линию между ними. Конфигурация аналогична конфигурации современного двигателя внутреннего сгорания (одно заметное отличие заключается в том, что паровой двигатель действует двойным действием, см. Ниже, тогда как почти все двигатели внутреннего сгорания генерируют мощность только в нисходящем ходу). Вертикальные двигатели иногда называют двигателями «молоток», «Фордж» или «парового молотка», из-за их примерно схожей внешнего вида с другой общей технологией паровой технологии 19-го века, Steam Hammer .

Вертикальные двигатели пришли, чтобы заменять практически любой другой тип морского парового двигателя к концу 19 -го века. Поскольку они стали настолько распространенными, вертикальные двигатели обычно не упоминаются как таковые, а вместо этого упоминаются на основе их цилиндрической технологии, то есть как составной, тройной экспертизы, четырехкратного экспертиза и т. Д. является неточным, поскольку технически любой тип парового двигателя является «вертикальным», если цилиндр вертикально ориентирован. Двигатель, который кто-то описывает как «вертикальный», может быть не из вертикального инвертированного типа прямого действия, если они не используют термин «вертикальный» без квалификации.

• 
  Диаграмма простого двигателя «молоток»
• 
  Вертикальный тройной экспертный двигатель USS Wisconsin (BB-9) . На этой фотографии можно увидеть типичное расположение вертикального двигателя цилиндра, поршневого стержня, стержня и коленчатого вала.

Двигатели, классифицированные по технологии цилиндра

Простое расширение

Простой экспертный двигатель-это паровой двигатель, который расширяет пар только через одну стадию, то есть все его цилиндры эксплуатируются при одном и том же давлении. Поскольку это было, безусловно, наиболее распространенным типом двигателя в раннем периоде разработки морских двигателей, термин «простое расширение» редко встречается. Предполагается, что двигатель является простым экспертом, если не указано иное.

Сложный

Составной двигатель - это паровой двигатель, который управляет цилиндрами на протяжении более одной стадии, на разных уровнях давления. Составные двигатели были методом повышения эффективности. До разработки составных двигателей паровые двигатели использовали пар только один раз, прежде чем они переработали его обратно в котел. Составной двигатель перерабатывает пар в один или более крупный второй цилиндры нижнего давления, чтобы использовать больше тепловой энергии. Составные двигатели могут быть настроены для увеличения экономики корабля или ее скорости. Вообще говоря, составной двигатель может относиться к паровому двигателю с любым количеством цилиндров разных давлений-однако термин обычно относится к двигателям, которые расширяют пар, только на два этапа, то есть те, которые управляют цилиндрами только при двух разных давлениях (или «Двухэкспенсионные» двигатели).

Обратите внимание, что составной двигатель (включая несколько экспертных двигателей, см. Ниже) может иметь более одного набора цилиндров переменного давления. Например, двигатель может иметь два цилиндра, работающие при давлении x и два, работающие при давлении Y, или один цилиндр, работающий при давлении x и три, работающих при давлении y. Что делает его составным (или двойным экспертным), в отличие от множественного экспертиза, так это то, что существует только два давления , x и y.

Первый составной двигатель, который, как полагают, был установлен на корабле, заключался в том, что в 1824 году был установлен Генри Экфорду Джеймсу П. Аллеру. Однако многие источники приписывают «изобретение» морского составного двигателя Джону Старейшке в Джону Глазго Старейшему . 1850 -е годы. Старейшина внесла улучшения в составном двигателе, который впервые сделал его безопасным и экономичным для пересечения океана.

Чтобы полностью реализовать свои преимущества, морские соединительные двигатели требовали давления котла, превышающего предел, налагаемый Великобритании Советом по торговле , который позволит только 25 фунтов на квадратный дюйм (170 кПа). Судовладелец и инженер Альфред Холт смог убедить разрешение на более высокое давление котла, запустив SS Agamenon в 1865 году, с котлами, работающими на 60 фунтов на квадратный дюйм (410 кПа). Комбинация более высоких давлений котла и составного двигателя обеспечила значительное повышение эффективности использования топлива, что позволило пароходам выходить на выходы на дому по маршруту из Великобритании в Китай, даже перед открытием Суэцкого канала в 1869 году.

Тройное или многократное расширение

Двигатель с тройной экспертией представляет собой сложный двигатель, который расширяет пар за три этапа, например, двигатель с тремя цилиндрами при трех различных давлениях. Двигатель четырехкратного экспертиза расширяет пар за четыре этапа и так далее. Однако, как объяснено выше, количество стадий расширения определяет двигатель, а не количество цилиндров, например, у RMS Titanic были четырехцилиндровые двигатели с тройным экспертом. Первым успешным коммерческим использованием был двигатель, построенный в Говане в Шотландии Александром С. Кирком для SS Aberdeen в 1881 году. В более раннем эксперименте с почти идентичным двигателем в SS Propontis в 1874 году были проблемы с котлами. Первоначальная установка, работающая на уровне 150 фунтов на квадратный дюйм (1000 кПа), должна была быть заменена на другую конструкцию, работающую всего 90 фунтов на квадратный дюйм (620 кПа). Это было недостаточно, чтобы полностью реализовать экономические выгоды от тройной экспансии. Абердин был оснащен двумя стальными котлами с двойным финалом , работающими на 125 фунтов на квадратный дюйм (860 кПа). У этих котлов были патентные гофрированные печи, которые преодолевают конкурирующие проблемы с теплообменом и достаточную прочность для работы с давлением котла. Это обеспечило техническое решение, которое гарантировало, что практически все недавно построенные пароходы были оснащены тройными двигателями расширения в течение нескольких лет после того, как Абердин вступил в эксплуатацию.

Производство многоэкспрессионных двигателей продолжалось хорошо до 20-го века. Все 2700 кораблей Liberty, построенных Соединенными Штатами во время Второй мировой войны, были оснащены тройными экспертными двигателями, потому что способность США производить морские паровые турбины была полностью направлена ​​на строительство военных кораблей. Крупнейшим производителем тройных экспертных двигателей во время войны были Железные работы Джошуа Хенди . К концу войны корабли победы с турбиной были изготовлены в растущем количестве.

• 
  Двигатель Джошуа Хенди с тройной экспертией
• 
  Двигатель с тройной экспертией на Лидии Ева (Steam Drifter)
• 
  Двигатель с тройным экспертизом на океане Tug Gercules 1907 года Hercules
• 
  140-тон-также описанный как 135-тон-вертикальный тройной экспертный двигатель типа, используемого для власти Второй мировой войны свободных кораблей , собранного для тестирования до доставки. Двигатель составляет 21 фут (6,4 метра) в длину и 19 футов (5,8 метра) ростом и был разработан для работы на уровне 76 об/мин и продвижение корабля Liberty со скоростью около 11 кН (13 миль в час; 20 км/ч).

Кольцевой

Кольцевый двигатель-это необычный тип двигателя, который имеет кольцевой (кольцевой) цилиндр. Некоторые из ранних составных двигателей американского пионера Джеймса П. Аллера были из кольцевого типа, с меньшим цилиндром высокого давления, расположенным в центре более крупного цилиндра с низким давлением в форме кольца. Танковые двигатели были еще одним типом кольцевого двигателя. В третьем типе кольцевого морского двигателя использовался механизм соединения сиамского двигателя, но вместо двух отдельных цилиндров у него был один, кольцевой цилиндр, обернутый вокруг вертикального рычага перекрестной головы (см. Диаграмму под «сиамцами» выше).

Другие термины

Некоторые другие термины встречаются в литературе по морским двигателям того периода. Эти термины, перечисленные ниже, обычно используются в сочетании с одним или несколькими из основных терминов классификации двигателя, перечисленных выше.

Простой

Простой двигатель - это двигатель, который работает с отдельным расширением пара, независимо от количества цилиндров, установленных на двигатель. Примерно до середины 19-го века у большинства кораблей были двигатели только с одним цилиндром, хотя в некоторых сосудах было несколько простых двигателей цилиндра и/или более одного двигателя.

Двойная игра

Двухместный двигатель - это двигатель, где пара применяется на обе стороны поршня. Ранние паровые двигатели применяли пар только в одном направлении, позволяя импульсу или гравитации вернуть поршень на свое отправное место, но двигатель с двойным действием использует Steam, чтобы заставить поршень в обоих направлениях, тем самым увеличивая скорость вращения и мощность. Как и термин «простой двигатель», термин «двойная игра» реже встречается в литературе, так как почти все морские двигатели имели двойную деятельность.

Вертикальный, горизонтальный, наклонный, перевернутый

Эти термины относятся к ориентации цилиндра двигателя. Вертикальный цилиндр стоит вертикально с его поршневым стержнем, работающим выше (или внизу) его. Вертикальный перевернутый двигатель определяется как вертикальное расположение цилиндра, причем коленчатый вал установлен непосредственно под цилиндром (ами). С наклонным или горизонтальным типом цилиндр и поршень расположены на наклоне или горизонтали. Наклонный перевернутый цилиндр представляет собой инвертированный цилиндр, работающий при наклоне. Все эти термины обычно используются в сочетании с типами двигателей выше. Таким образом, один может иметь горизонтальный двигатель прямого действия или наклонный соединительный двигатель с двойным действием и т. Д.

Наклонные и горизонтальные цилиндры могут быть очень полезны в военно -морских сосудах, поскольку их ориентация сохраняла профиль двигателя как можно более низкой и, следовательно, менее восприимчивой к повреждению. Они также могут быть использованы в низком профиле корабля или для поддержания центра тяжести корабля. Кроме того, наклонные или горизонтальные цилиндры имели преимущество в уменьшении количества вибрации по сравнению с вертикальным цилиндром.

Заправленный

Основной двигатель или «винт с рычагом» с другой скоростью поворачивает пропеллер. Ранние двигатели морского винта были ориентированы вверх, то есть пропеллер был предназначен для работы с более высокой скоростью вращения, чем сам двигатель. Поскольку двигатели стали быстрее и мощнее в последней части 19 -го века, Gearing почти повсеместно распределялась, и пропеллер работал с той же скоростью вращения, что и двигатель. Это прямое расположение привода является наиболее эффективным, а возвратные паровые двигатели хорошо подходят для скорости вращения, наиболее эффективной для винтов.

Смотрите также

• Испаритель (морской пехотинец) - аппарат для получения питательной воды котла из морской воды
• Клапан опекуна
• Пароход
• Паровой двигатель

Ссылки

• Американское общество инженеров -механиков (1978): Джошуа Хенди Железные работы - информационная брошюра.
• Buell, Augustus C. (1906): Мемуары Чарльза Х. Крампа , JB Lippincott Co., Филадельфия и Лондон, с. 92–93.
• Chatterton, E. Keble (1910): Steamships и их история , стр. 132, Cassell and Company Ltd.
• Кристли, Джеймс Дж. И Юренс, WJ (1991). «Вопрос 32/90: Ericsson вибрирующий рычаг». Warship International . XXVIII (4). Международная военно -исследовательская организация: 403–404. ISSN   0043-0374 .
• Dumpleton, Bernard (2002): История пароварка , книги интеллекта (Великобритания), ISBN   978-1-84150-801-6 .
• Эверс, Генри (1873): Steam и паровой двигатель: земля, морской и локомотив , Уильям Коллинз, Sons & Co., Лондон и Глазго.
• Fox, Stephen (2003): Transatlantic: Сэмюэль Кунард, Исамбард Брунел и Великие Атлантические пароходы , Harpercollins, ISBN   978-06-069595-3 .
• Фрай, Генри (1896): История паровая навигация в Северной Атлантике: с некоторым отчетом о ранних кораблях и судовладельцах , Сэмпсон Лоу, Марстон и Ко, Лондон.
• Харви, Стивен (2007): Это началось с парохода: американская сага , автора, с. 55, ISBN   978-1-4259-6719-2
• Хеберт, Люк (1849): Энциклопедия инженера и механика: понимание практических иллюстраций машин и процессов, используемых в каждом описании производства Британской империи , том II, Томас Келли, Лондон.
• Хилтон, Джордж В. (2002): Пассажирские пароходы на озеро Мичиган , издательство Стэнфордского университета, с. 59, ISBN   978-0-8047-4240-5 .
• Kludas, Arnold (2000?): Записи Северной Атлантики: голубые пластичные лайнеры 1838–1952 , Brassey's, Inc., Вашингтон, округ Колумбия. ISBN   1-57488-328-3 .
• Лакстон, Фредерик Уильям (1855): инженер -строитель и журнал архитектора, включенный с архитектором , том XVIII, Джон Нотт, Лондон.
• Maclehose, James (1906): Мемуары и портреты ста из ста, которые умерли в течение последних тридцати лет, и в их жизни сделали многое, чтобы сделать город таким, каким он сейчас есть , Джеймс Маклхос и сыновья, Глазго, с. 118, как воспроизведено цифровой библиотекой Глазго.
• Maginnis, Arthur J. (1900): Атлантический паром: его корабли, мужчины и работа , Whittaker and Co., Лондон и Нью -Йорк.
• Мюррей, Роберт (1858): Рудиментарный трактат по морским двигателям и паровым сосудам: вместе с практическими замечаниями о винте и двигательной мощности, используемой в Королевском и торговом флоте , опубликованном Дж. Уилом.
• Ситон, Альберт Эдвард (1885): Руководство по морской инженерии - включающее проектирование, строительство и работу морской техники , 4 -е издание, Charles Griffin & Co., Лондон.
• Сеннетт, Ричард и Орам, сэр Генри Дж. (1918): Морский паровой двигатель: трактат для студентов -инженеров, молодых инженеров и офицеров Королевского флота и торговцев , Longmans, Green & Co., Лондон, Нью -Йорк, Бомбей и Калькутта.
• Sutherland, John Lester (2004): пароходы Глостера и Северного берега , The History Press, ISBN   978-1-59629-000-6 , стр. 31-32 .
• Терстон, Роберт Генри (1883): История роста парового двигателя , переиздано 2001 года Adadant Media Corporation, ISBN   978-1-4021-6205-3 .
• Ward, JH: (1864): популярный трактат о Steam и его применение к полезному искусству, особенно для навигации , D. van Nostrand, New York, p. 60

Внешние ссылки

• вибрирующего рычага USS Видео модели монитора на YouTube
• Наклоненное перевернутое колебательное видео двигателя на YouTube
• Традиция бокового ходьба для пародового луча на YouTube