Первые паросиловые установки на кораблях

В течение нескольких тысячелетий единственными движителями как на военных, так и на гражданских кораблях были паруса и весла. И только в начале XIX века их начали вытеснять первые механические двигатели — паровые машины.

Паровая машина — это тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. Она является составной частью паросиловой установки, помимо паровой машины включающей также котел. На крупных боевых кораблях и гражданских судах одним котлом не ограничивались — мощные паровые машины потребляли огромное количество пара. Например, на броненосном крейсере «Рюрик», построенном в Англии в 1906-1909 годах имелись две паровые машины суммарной мощностью 19 700 л. с. и 28 паровых котлов.

 

На сухопутных транспортных средствах (паровозах) отработанный пар, как правило, выпускается в атмосферу. Из-за этого их коэффициент полезного действия очень низок и не превышает 8 %. На кораблях благодаря расширению проточной части и наличию конденсаторов пара КПД паросиловых установок доходит до 25 %.

ТИПЫ ПАРОВЫХ МАШИН

Самыми ранними силовыми агрегатами стали паровые машины с простым расширением. В них пар работает только при расширении его в цилиндре, а отработанный пар выпускается напрямую в атмосферу или поступает в специальный конденсатор. Остаточное тепло пара при этом может быть использовано, например, для обогрева помещения или транспортного средства, а также для предварительного подогрева воды, поступающей в котел. В процессе расширения в цилиндре машины высокого давления температура пара падает пропорционально его расширению. Поскольку теплового обмена при этом не происходит, получается, что пар поступает в цилиндр с большей температурой, чем выходит из него. Подобные перепады температуры в цилиндре приводят к снижению КПД паросиловой установки.

Читать:  Линкоры типа «Тегетгоф» - дредноуты двуединой монархии

Один из методов борьбы с этим перепадом температур был предложен в 1804 году английским инженером Артуром Вульфом, который запатентовал компаундную паровую машину В ней высокотемпературный пар из парового котла поступал в цилиндр высокого давления, а после этого отработанный в нем пар с более низкой температурой и давлением поступал в цилиндр (или цилиндры) низкого давления. Это уменьшало перепад температуры в каждом цилиндре, что в целом снижало температурные потери и улучшало общий коэффициент полезного действия паровой машины. Пар низкого давления имел больший объем и соответственно требовал большего объема цилиндра. Поэтому в компаудных машинах цилиндры низкого давления имели больший диаметр (а иногда и большую длину), чем цилиндры высокого давления. После 1880-х годов компаундные паровые машины стали практически единственным типом, использовавшимся на пароходах.

ДАЛЬНЕЙШЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

Логичным развитием схемы компаунда стало добавление в нее дополнительных стадий расширения, что увеличивало эффективность работы. Результатом стала схема множественного расширения, известная как машины тройного или даже четырехкратного расширения. Такие паровые машины использовали серии цилиндров двойного действия, объем которых увеличивался с каждой стадией. Иногда вместо увеличения объема цилиндров низкого давления использовалось увеличение их количества.

Читать:  Фрегаты класса LCS

Появление этого типа паровых машин стало особенно актуальным для флота, поскольку требования к размеру и весу для судовых машин были не очень жесткими, а главное, такая схема позволяла легко использовать конденсатор, возвращающий отработанный пар в виде пресной воды обратно в котел (использовать соленую морскую воду для питания котлов было невозможно). Наземные паровые машины обычно не испытывали проблем с питанием водой и потому могли выбрасывать отработанный пар в атмосферу. Поэтому такая схема для них была менее актуальной, особенно с учетом ее сложности, размера и веса. Доминирование паровых машин множественного расширения закончилось только с появлением и широким распространением паровых турбин.

ПРИМЕНЕНИЕ В ВОЕННЫХ ФЛОТАХ

В первой половине XIX века паровые машины постепенно распространяются в военных флотах ведущих стран мира. Первыми кораблями, применявшими такую силовую установку, стали колесные пароходофрегаты. С появлением гребного винта паровые машины устанавливаются и на линкорах. Крымская война 1853-1856 годов наглядно показала преимущества механической силовой установки над парусом, и мир вступает в эпоху паровых флотов. При этом еще долгое время на кораблях сохранялось вспомогательное парусное вооружение, служащее для экономии топлива в дальних походах и для подстраховки в случае выхода из строя паровой машины.

Читать:  Фрегаты типа «Фритьоф Нансен»

Паровые машины доминировали в военных флотах до начала XX века, когда их начали вытеснять паровые турбины. Однако ввиду простоты своей конструкции паровые машины применялись на вспомогательных судах и некоторых боевых кораблях (например, тральщиках) еще и во время Второй мировой войны.

  Поддержите проект ВОЕННОЕ ОРУЖИЕ И АРМИИ МИРА, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о