Как работает двигатель парохода

Как работает паровой двигатель: принцип работы

Данный вид двигателя оставался актуальным с 1800 годов по 1950-ые, приводя в движение множество паровозов того времени, он считался лучшим, и практичным в своем роде. Не смотря на изменение его внешних форм и габаритов, его принцип работы всегда оставался неизменным.

В основе работы парового двигателя лежали ресурсы, с большой удельной теплоемкостью. Чем больше тепла отдавало сырье, тем оно больше подходило для заправки двигателя. Использовался уголь, дрова и даже жидкое топливо.

Принцип работы заключался в том, что сжигаемое сырье нагревало котлы с водой, те в свою очередь кипением выделяли огромное количество пара, который толкал поршень в нужном направлении.

Первый такт

Пар из паровой емкости перемещается в цилиндр, тем самым своим давлением толкая поршень. Поршень за ход в одну сторону (от нижней мертвой точки, до верхней) вращает колесо на пол оборота. В это время горячий пар перемещается с одной части цилиндра в другую через задвижку (синим цветом)

Выпуск

В момент когда поршень доходит до НМТ, задвижка передвигается, и остывшие пары выходят наружу через специальное окно. Пары выходя из этого отверстия, создают характерный звук.

Второй такт

В момент достижения поршня НМТ, происходит все в противоположную сторону относительно первого такта. Пар из верхней камеры перемещается в цилиндр, толкая поршень.

Выпуск

Выпуск происходит по уже отработанной схеме, все части пара выходят через все тоже окно. После выполнения такта, цикл повторяется заново.

Так как двигатель имеет как нижнюю мертвую точку, так и верхнюю, у паравозов двигателя состояли из двух цилиндров, это позволяло запустить двигатель из любого положения.

Источник

Как работает двигатель парохода

ДВИГАТЕЛЬ И ДВИЖИТЕЛЬ ПАРОХОДА

Перейдем теперь в машинное отделение парохода. Цилиндры машины покоятся на массивных колоннах, Скрепленных с фундаментной рамой. Сквозь днище цилиндров проходят длинные штоки. На верхнюю часть каждого
штока насаживается поршень.

Паровая машина с тройным расширением пара.
1 — цилиндр высокого давления; 2 — цилиндр среднего давления; 8 — цилиндр низкого давления, 4 — золотниковые коробки; 5 — подвод пара; б — поршень; 7 — отвод пара в конденсатор; 8 — шток; 9 — параллели; 10— шатун; 11 — коленчатый вал.

А нижняя часть штока заканчивается поперечиной с ползуном. Ползун скользит вверх и вниз по шлифованным поверхностям параллелей, укрепленных на колонне машины. Параллели для движения поршня — это все равно что рельсы для трамвайного вагона. Они предохраняют шток от искривления.

Поперечина соединена со следующей тягой, которую называют шатуном.

Шатун устроен так, что его верхняя часть ходит вверх и вниз вместе с ползуном и штоком, а нижняя часть вращает, словно нога велосипедную педаль, одно из колен коленчатого вала машины.

Таким образом, прямолинейно-возвратное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. И что интересно, вращение коленчатого вала при помощи особого передаточного механизма— эксцентрика — производит попеременный впуск пара то в верхнюю, то в нижнюю полость каждого цилиндра через специальную золотниковую коробку, расположенную рядом с цилиндром. Здесь мы имеем обратное явление: вращательное

движение вала преобразуется эксцентриками в прямолинейновозвратное движение задвижек коробки, называемых золотниками.

Золотники открывают окна то в верхней, то в нижней полости цилиндра, впуская туда пар. Пар от котла подводится по трубе через золотниковые коробки в цилиндр высокого давления, затем, последовательно, в цилиндры среднего и низкого давления, а из цилиндра низкого давления он уже отводится в конденсатор. Коленчатый вал машины соединен с целой линией валов. Эта линия тянется по специальному тоннелю иногда через несколько отделений парохода и заканчивается гребным валом, выходящим из кормовой части судна наружу. На этот вал насаживается гребной винт. Так движение поршней цилиндров заставляет вращаться коленчатый вал машин, судовой валопровод и гребной винт.

Читайте также:  Расход топлива на уаз 390945 фермер с 409 двигателем

У первых пароходов гребных винтов еще не было. Были гребные колеса. Колеса удобны на реке, где мелко и нет больших волн. И сейчас еще много речных пароходов с колесами. На море с гребными колесами — просто беда, особенно когда разгуляются волны. Вот пароход кренится на правый борт. Колесо этого борта глубоко зарывается в воду, а левое обнажается. В этот момент работа левого колеса бесполезна. Оно хлопает лопастями в воздухе, а пользы для парохода никакой нет. Перевалится пароход на левый борт, правое колесо вращается впустую. А если так, то и машина работает неравномерно. Одно колесо перенапрягается, другое действует вхолостую. От такой работы части машин быстро изнашивались, выхолили из строя, а лопасти колес ломались.

Так было до тех пор, пока на пароходе не установили винт. Полезное действие винта было известно еще в глубокой древности. В те времена его использовали для выкачивания воды. Рассказывают, что еще в 1630 году из Китая в Европу привезли модель винта, предназначенного для движения судна. Но в эпоху парусного флота еще не было машин, которые могли бы вращать такой винт.

И только с появлением механического двигателя начали создавать и применять все более удачные конструкции гребных винтов. Очень интересный винт предложил чешский изобретатель йосеф Рессель в 1827 году. Его винт в США и Австрии признали вполне пригодным для движения паро-хода. За создание гребного винта Ресселю даже поставили памятник в Вене и Нью-Йорке.

Необычайный случай произошел с другим изобретателем— англичанином Смитом: он испытывал в 1836 году судно, имевшее длинный деревянный винт Архимеда. При случайной аварии часть винта обломали, но судно пошло гораздо быстрее. Оказывается, винт получил более выгодную форму.

В нашей стране первым винтовым пароходом был фрегат «Архимед», построенный в 1848 году.

Соперничество винта с колесом тянулось долго. А иногда приходилось ставить и винт и колесо одновременно. Так на построенном в шестидесятых годах гигантском судне «Грейт-Истерн» (оно имело около 200 метров длины) строители взгромоздили и колеса (диаметром по 17 метров!), и винт (весом около 36 тонн), да еще шесть мачт с парусами!

В 1842 году, чтобы окончательно решить, какой движитель лучше, сделали так: взяли два совершенно одинаковых фрегата с одинаковыми машинами (по 200 сил), но один сделали винтовым, а другой — колесным. Потом установили их кормой друг к другу, соединили крепкими цепями и дали полный вперед обоим кораблям.

Винтовой перетянул и поволок соперника со скоростью
2,5 узла.

Гребной винт и гребные колеса называют движителями судна. Кстати сказать, многие путают двигатель с движителем. Считают, что это одно и то же. На самом деле эти понятия разные. Двигатель — это машина, создающая необходимую для движения судна силу. Но сама по себе такая сила не может двигать судно. Требуется дополнительное приспособление, с помощью которого сила машины будет воздействовать на воду, отталкивать судно от нее. Это приспособление и есть движитель. Встречается много разных типов движителей. Но

самым распространенным является пока гребной винт. Он состоит из трех или четырех лопастей и общей втулки — ступицы, которая насаживается на гребной вал. Суда чаще всего имеют один — два гребных винта и столько же машин.

Как же работает гребной винт?

У колесного парохода видно, чем и как он гребет. У него по бортам колеса, насаженные на вал машины, идущий поперек судна. Лопастями своих колес пароход загребает воду, будто веслами. А у винтового вы видите за кормой только мощный поток бурлящей воды. Это гребной винт, сидящий глубоко в воде, вращаясь, ввинчивается в нее, с силой отталкивает воду назад, а судно движет вперед. Эта сила — упор винта, через специальный упорный подшипник на валу, передается всему пароходу.

Читайте также:  Постукивание при запуске двигателя

Очень много значат для нормальной работы гребного винта правильно подобранные размеры и форма его лопастей. Вот какой случай произошел с нашим выдающимся кораблестроителем — академиком А. Н. Крыловым. Однажды он плыл на новом английском судне. Капитан этого судна был мрачен и очень неохотно отвечал на все вопросы Крылова.

Видимо, он чем-то был недоволен. В конце концов удалось выяснить причину плохого настроения капитана. Оказывается, его раздражала малая скорость парохода.

Гребной винт состоит из трех — четырех лопастей и ступицы

Катер вошел в самую гущу затора

«Вы понимаете, — сердито говорил капитан, — как это неприятно: идти со скоростью черепахи на судне, которое по всем своим данным должно быть быстроходным. В чем здесь дело, ума не приложу». Крылов сочувственно слушал капитана. Ему была понятна печаль старого моряка. И он решил помочь ему. Когда пароход пришел в Англию, Крылов направился в контору общества, которому

принадлежало судно, и увидел там модель злосчастного парохода. Модель в точности воспроизводила все устройство судна, но, конечно, с уменьшением (в 100 раз). Крылову сразу же бросилось в глаза, что у парохода винт непомерно велик. Он порекомендовал владельцу судна обрезать каждую лопасть винта на 200 миллиметров. Судовладелец послушался и потом не раскаивался в том, что доверился русскому ученому. Стоило уменьшить лопасти винта, и пароход стал давать скорость на несколько узлов больше. Оказывается, диаметр винта был подобран неправильно.

— Как вы могли так искусно определить болезнь моего судна? — спросил изумленный судовладелец.

— Я тридцать два года читаю «Теорию корабля» в Морской Академии в Ленинграде! — просто ответил Крылов.

Конструкторы много трудятся над тем, чтобы улучшить работу винта и этим увеличить скорость парохода без повышения мощности двигателя. Они пытаются создать и такие суда, где можно обойтись вообще без гребных винтов, колес и даже без рулей.

Вот какую картину можно было наблюдать однажды на реке Ман, южнее Красноярска. Тишину реки нарушил рокот мотора. Из-за поворота показался небольшой катер. Неожиданно ему преградило дорогу препятствие — нагромождение бревен. Но катер не остановился и не свернул. Подминая с полного хода под себя бревна, он вошел в самую гущу затора. При таких условиях плавания у любого судна обязательно бы разлетелся вдребезги винт и он потерял бы всякую возможность двигаться и управляться. Но в том-то и дело, что у катера винта не было. Не было у него и машины с валами и руля. Вместо всего этого катер имел только мощный насос.

Этот насос через приемные отверстия в днище втягивает

воду, а затем с огромной силой выталкивает ее через корму, а катер получает движение вперед. Такая установка называется водометной или реактивной.

Конструкторы создают и такие устройства, которые помогают небольшим винтовым судам развивать необычайно высокую скорость.

К таким устройствам относятся, например, подводные крылья. На заводе «Красное Сормово» в Горьком уже построен катер «Ракета». У него под корпусом два несущих крыла. На малой скорости хода такой катер движется как обычное судно. Но вот скорость катера увеличивается до 30 километров в час. Большей скорости из этого винта, казалось бы, выжать нельзя. Но тут и вступают в действие подводные крылья. Они, как крылья самолета, создают подъемную силу и выталкивают корпус катера из воды. Он как бы повисает над поверхностью воды. Погруженными в воду остаются только крылья, гребной винт и руль.

Благодаря этому сопротивление воды движению катера резко уменьшается, а скорость его увеличивается со сказочной быстротой: шестьдесят. восемьдесят. сто километров в час. Стремительно проносится катер вдоль живописных берегов.

Крылатый катер стремительно проносится мимо.

Читайте также:  Двигатель едет только на больших оборотах

Инженеры считают допустимым создание и морских судов с подводными крыльями. Возможно, пройдет несколько лет, и на океанских просторах будут мчаться со скоростью 100 километров в час и более пассажирские экспрессы. Люди будут пересекать Атлантический океан самое большее за два дня.

Интересно напомнить, что переход через океан на парусных судах XV века совершался за 70 дней; первый пароход затратил на это 26 дней, а построенный в 1952 году лайнер «Юнайтед Стейтс» такой переход делает за 3 дня и

15 часов. Это огромный корабль длиною в 302 метра. 160 000 лошадиных сил его двигателей вращают четыре винта.

Но мы уже знаем, что паровая машина такой мощности обеспечить не может. Возникает вопрос: какие же там стоят двигатели?

Оказывается, на нем, как и на всех особо мощных и быстроходных боевых и транспортных судах, стоят не поршневые паровые машины, а паровые турбины.

Еще совсем недавно паровые турбины казались чудом современной техники. Давайте посмотрим, что это такое.

Источник

IT News

Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm

Что собой представляли колесные пароходы?

Изобретатели пытались приспособить пар для движения по воде начиная с 15-го века. Но впервые практическую пользу от подобных усилий получили в 1807 году, когда житель Нью-Йорка Роберт Фултон отправил в плавание свой колесный пароход.

Для его устройства изобретатель использовал деревянное судно, похожее на баржу, длиной 133 фута и водоизмещением 100 тонн. На такой «посудине» он и смонтировал свой паровой двигатель мощностью 20 лошадиных сил. Двигатель вращал два лопастных колеса по 15 футов в диаметре. Колеса располагались вдоль правого и левого борта. Их лопасти шлепали по воде и толкали корабль вперед. Его полное название было «Нью ноф ривер стимбот эф Клермонт», или попросту «Клермонт». Корабль начал совершать регулярные рейсы по реке Гудзон (американцы, правда, называют эту реку Хадсон) от Нью-Йорка до города Олбани. Уже в 1839 году по американским рекам и озерам ходило около 1000 пароходов с одним или двумя колесами по бокам, с колесами за кормой, так что к этому времени двигающаяся по воде Америка получила независимость от ветра.

Устройство парового двигателя для колесного парохода

Паровой двигатель, доведенный в конце 1700-х годов до совершенства шотландским инженером Джеймсом Уат-том (он же Ватт), «съедал» в своей топке дрова и уголь и нагревал воду в металлическом котле. Потом из воды получался пар. Пар, сжимаясь, давил на поршень в цилиндре и приводил поршень в движение. Тяги и кривошипы преобразовывали поступательно-возвратное движение поршня во вращательное движение колесной оси. А уже к оси крепились лопастные колеса.

Необыкновенное судно Фултона

На рисунке вверху статьи изображен «Клермонт» — эта длинная «посудина», низко сидящая на воде, делала в среднем 4 узла, или около 5 миль в час. Первый рейс состоялся в августе 1807 года, когда это судно прошлепало вверх по течению 150 миль за 32 часа. Вскоре начались регулярные рейсы. Судно могло сразу взять на борт 100 пассажиров, которым предоставлялись каюты или же койки. Со временем первый в Америке пароход, пользовавшийся коммерческим успехом, был перестроен и увеличен в размерах. В обновленном виде он ходил по Гудзону до 1814 года, а потом был списан.

Самые первые колесные пароходы

В 1543 году испанец Бласко де Голль построил примитивный пароход, который, пропыхтев три часа, преодолел 6 миль. Однако вплоть до 1700-х годов самоходные суда не имели практического применения.

В 1736 году англичанин Джонатан Халлз запатентовал первый буксир, где паровой котел приводил в движение поршни, которые вращали колесо, расположенное за кормой его лодки.

Настоящего успеха добился Уильяме Саймингтон, когда в 1801 году построенное им паровое судно «Шарлотта Дандес» смогло в течение шести часов тащить за собой две шлюпки во время испытаний в Шотландии.

Источник

Adblock
detector