Пароход - Болгаров Николай Павлович (электронная книга .txt) 📗
У конденсатора есть еще одна важная обязанность, которая улучшает работу машины. Известно, что вода занимает значительно меньший объем, чем пар. Поэтому при сжижении пара в конденсаторе получается разрежение пространства — вакуум. Вакуум еще больше увеличивают, выкачивая из конденсатора воду и воздух. И в цилиндре машины можно наблюдать такое явление: пар толкает поршень с одной стороны, а вакуум конденсатора, увеличивая разницу в давлении по обе стороны поршня, как бы помогает пару с другой стороны. Конечно, все это было придумано не сразу. На протяжении десятилетий инженеры всех стран улучшают конструкцию котла.
Теперь судовые котлы чаще всего приспособлены для работы не на угле, а на нефти, — вернее, на мазуте, который представляет собой остатки ее после переработки. Для сжигания мазута в топке его распыливают особым прибором — форсункой, впервые созданной известным изобретателем Александром Ильичом Шпаковским. Форсунка распыляет подводимый по трубе мазут и выбрасывает его из сопла. Пламя горящего мазута похоже на метелку, а температура достигает 1600°. При таком пламени получается меньше несгоревшего топлива, сажи и искр, чем при угольном отоплении. Да и температура пламени намного выше, чем при сгорании угля; значит, и размеры топки можно делать меньше.
И что важно, — применение мазута сократило число кочегаров и облегчило их труд. На вахте у котлов уже не стоят покрытые потом и угольной пылью кочегары, которые изнемогали когда-то от страшной жары, орудуя в топках «ломиками» и «шуровками» весом в 20–30 килограммов. За одну вахту иногда приходилось каждому забрасывать в топку по 2–3 тонны угля.
Водотрубный котел с нефтяным отоплением. 1 — верхний барабан (пароводяной коллектор); 2 и 4 — водогрейные трубки; 3 — нижний барабан (водяной коллектор); 5 — экономайзер; 6 — форсунка; 7 — топка; 8 — главный паропровод; 9 — топливный фильтр; 10 — подогреватель топлива; 11 — топливный насос; 12 — междудонная нефтяная цистерна; 13 — турбовентилятор; 14 — дымоход.
В отделении, где стоят нефтяные котлы (так называют котлы с мазутным отоплением), нет ни страшной жары, ни угольной пыли. Здесь от кочегара не требуется большой физической силы. На каждом котле много клапанов, кранов и приборов. Кочегар только следит за показаниями приборов и, сообразуясь с ними, налаживает работу котла. Часто у котла бывают автоматические приборы. Тогда автоматы делают за человека все: подают в строгом соотношении воду, мазут, воздух и точно регулируют давление пара.
Двигатель и движитель
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. 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 прямолинейно-возвратное 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.
Паровая машина с тройным расширением пара. 1 — цилиндр высокого давления; 2 — цилиндр среднего давления; 8 — цилиндр низкого давления, 4 — золотниковые коробки; 5 — подвод пара; 6 — поршень; 7 — отвод пара в конденсатор; 8 — шток; 9 — параллели; 10 — шатун; 11 — коленчатый вал.
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 парохода. 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.
