Что требуется для постройки паровой машины. Паровой двигатель для катера


PopPop Boat или кораблик с паровым двигателем.

Всем привет. Мой обзор посвящается тем, кому надоели современные, сложные игрушки на радиоуправлении, с кучей электроники внутри. Встречайте: замечательный кораблик, с паровым двигателем, работающий от тепла свечки. Это именно та игрушка, принцип действия которой вы легко сможете объяснить своему ребенку :) Собственно, я давно хотел такой кораблик. Была даже мысль спаять самому, из консервной банки, но вот недавно мне попался уже готовый и я его приобрел. Продавец оказался немного жуликоватым, и выслал без трека, хотя на странице заявлено, что отправляют нормальной почтой. Тем не менее, все приехало достаточно быстро. Кораблик полностью металлический, поставляется в коробочке, в комплекте идут две свечки, железный лоточек и пластиковая соломинка. Видимо, для заполнения трубок кораблика водой. Качество сборки кораблика оставляет желать лучшего, поэтому было решено его разобрать, и сделать все по-нормальному. Внутри кораблика находится «паровой котел», представляющий из себя камеру небольшого объема, с гибкой латунной мембраной сверху. Снизу к камере присоединены 2 трубки, которые выводятся за борт корабля. Чтобы вытащить бойлер, разбирать кораблик не отребовалось, все выходит и так.

трубки, выходящие за борт, были приклеены чем-то типа суперклея и болтались. Поэтому я их припаял. Удивительно, но краска от нагрева не облезла.

Принцип работы очень прост: когда камеру, предварительно заполненную водой, начинают греть огнем свечки, жидкость вскипает, давление повышается, и пар, толкая воду через трубки, движет лодку вперед. Затем пар конденсируется, создается вакуум, и вода всасывается назад в котел. Цикл повторяется. Все это сопровождается прикольными звуками, которые издает изгибающаяся мембрана. Словно работает маленький моторчик. Именно поэтому кораблик так и называется PopPop boat, из-за звуков, которые он издает. Более подробно можно почитать в буржуйской Википедии по запросу PopPop Boat Статья интересная, но на английском языке. Игрушка была популярна в 50х годах прошлого века, а изобретена еще раньше.

Ну и конечно, видео работы. Главное, не забыть заполнить трубки водой перед запуском. Иначе ничего работать не будет.

mysku.ru

Да здравствуют паровые катера

В доль поросших тростником живописных берегов озера Уиндермир, одного из крупнейших в Северной Англин, скользит необычное судно. Его изящный корпус со значительной седловатостью, клипперским форштевнем и вытянутым кормовым свесом выкрашен в черную краску и выглядит как крупная модель корпуса «винджаммера» середины прошлого века. Легкая белая рубка, расположенная в средней части, и стройная, откинутая назад черная дымовая труба придают судну чопорность, свойственную клерку солидного лондонского банка. Движение судна сопровождается негромким ритмичным попыхиванием пара в золотниковой коробке, истечением легкого облачка белесого дыма из высокой трубы и образованием едва заметной кильватерной дорожки на гладкой поверхности озера. Скорость судна покажется современному водномоторнику незначительной — всего около 8 км/ч; однако просто неэтично осуждать за тихоходность это достаточно тяжелое судно длиной 12,5 и шириной 1,95 м, созданное... 128 лет тому назад и приводимое в движение одноцилиндровой паровой машиной, построенной в то же время.parovoj_kater

Название этого катера — «Долли». Он числится в Книге рекордов Гиниесса старейшим из существующих иыие в мире судов с механическими установками. Причем до настоящего времени катер способен самостоятельно совершать непродолжительные рейсы по озеру, вызывая всеобщее удивление и восторг наблюдателей. Обычно за штурвалом «Долли» можно видеть Джорджа Паттинсоиа — человека, давшего вторую жизнь этому удивительному судну.

Семейство Паттинсонов, проживающее в городке Уиндермир, уже в течение многих лет увлеченно занимается поисками, реставрацией и коллекционированием старинных паровых разъездных катеров, которыми в век господства пара на воде был весьма богат Озерный край. Суда, собранные Паттинсонами, составили ядро коллекции Музея паровых судов (Стимбот Мьюзиум), торжественно открытого в Уиндермире 18 мая позапрошлого года наследником британской короны, принцем Уэльским Чарлзом. Большую половину своей жизни «Долли» провела... на дне оз. Эллсуотер, где была затоплена в 1896 г. Только через 65 лет судно обнаружили аквалангисты на самом краю донного обрыва озера.

В 1962 г. «Долли» удалось поднять на поверхность. После очистки от ила и грунта катер перевезли в Уиндермир. Здесь деревянный корпус (сосновая обшивка вгладь на дубовом наборе) подвергся медленной сушке, чистке и пропитке консервирующими составами. Странно, но время и вода не смогли уничтожить машину катера, имеющую диаметр цилиндра 177 мм и ход поршня такой же величины. Болты, крепящие крышку котла паровой машины, были сняты при помощи гаечного ключа, обнаруженного в корпусе поднятого катера... Удивительнее всего то, что после сложной и кропотливой работы по удалению следов коррозии и пригонки движущихся деталей, паровую машину «Долли» удалось полностью реставрировать и пустить в ход!

Весьма ценным и интересным является и другой экспонат музея — крупная двухвинтовая паровая яхта «Эсперанс», построенная в 1869 г. на р. Клайд в Шотландии для крупного промышленника X. У. Шнайдера, имевшего дом на оз. Уиндермир и использовавшего это судно как разъездной катер: ему ежедневно приходилось пересекать озеро, добираясь до ближайшей железнодорожной станции. Корпус яхты длиной 19,8 и шириной 3,05 м был изготовлен из железа высшей марки, поставлявшегося заводами Шнайдера. Гладкость наружной поверхности корпуса обеспечивалась применением стыковых соединений на внутренних подкладках и заклепок с потайными головками. Острый наклонный форштевень судна был спрофилирован для хода по легкому льду озера. Скорость яхты достигала 22,5 км/ч.Со вкусом отделанная каюта владельца «Эсперанс», заинтересовала Би-Би-Си — создателей телефильма о капитане Флинте; яхту использовали для съемок сцен, происходящих в каюте Флинта.parovoj_kater(2) Как предполагают знатоки, «Эсперанс» является первой в истории судостроения двухвальной яхтой. Любопытно, что затонувшую в 1941 г. в оз. Уиндермир «Эсперанс» поднял отец Дж. Паттинсона. Яхту можно использовать по назначению и до настоящего времени.

Более молодым катером является «Брэнксом», построенный в 1896 г. Судно имеет открытый спереди корпус длиной 15,35 и шириной 2,75 м, кормовое расположение рубки и паровую машину «компаунд» с котлом локомотивного типа; диаметры цилиндров машины 189 и 351 мм.Корпус катера, выполненный из тика и, частично, ореха, очень хорошо сохранился и позволяет даже сейчас развивать скорость до 22 км/ч. Интерьер рубки оформлен в лучших традициях викторианской эпохи и включает зашивку из красного дерева и ореха, ковры, мебель с бархатной обивкой, мраморный умывальник и паровую плиту с кипятильником. Как плита, так и санитарная система на борту катера работают до сих пор исправно. Катер нередко используется для прогулок. Даже герцог Эдинбургский Филипп воспользовался этим оригинальным плавсредством для ознакомления с озером.

Среди паровых судов, собранных в музее, есть несколько менее крупных судов. Экспонируется, например, 106-летняя баржа «Рэвн», использовавшаяся для перевозки пассажиров и грузов на озере с 1871 г. Машина, установленная на барже при ее постройке, работает по сей день.

Но не следует думать, что удел паровых катеров в Англии — представлять в музеях минувшие эпохи технической эволюции. Отнюдь нет. Принято считать, что англичане ревностно охраняют старые традиции, уважительно относятся к различным памятникам прошлого и в значительной мере склонны к снобизму. Эти национальные черты, видимо, обусловливают популярность в стране таких видов водного туризма и спорта, как путешествия на специальных судах по старинным каналам и внутренним водным путям, создававшимся еще в эпоху первой промышленной революции, гонки на старинных парусных яхтах с гафельным вооружением, плавание на катерах и яхтах архаических конструкций. Достойное место среди этих увлечений начинает занимать и плавание на катерах с паровыми машинами, использующими в качестве топлива уголь. Ностальгия по эпохе паровой машины начинает проявляться, таким образом, не только на узкоколейных железных дорогах...

Подтверждением может служить возникновение в городке Бомэрис (на острове Энглсей, Северный Уэльс) предприятия по постройке лодочных паровых машин мощностью около 7 л.с.

Идея самостоятельной постройки первой такой машины пришла в голову жителю этого городка — Хью Джонсу, когда он реставрировал корпус старого парового катера, а подходящую паровую машину подыскать не удавалось. Джонс самостоятельно начал строить сразу три двухцилиндровые машины, предполагая продажей двух из них окупить расходы на изготовление машины для своей лодки. Диаметры цилиндров были выбраны 57 и 114 мм, ход поршня — 101 мм. Золотниковая система парораспределения была снабжена реверсивным приводом Стефенсона. При давлении пара, подаваемого от котла, в 10,6 кгс/см2 машина должна развивать мощность около 7 л. с.

Успешно продав первые две машины, Джонс взялся за изготовление следующих 12 машин, а когда закончил и эту работу, то имел заказы на производство еще 20 (в том числе, и для поставки за пределы Великобритании). Сейчас предприятие Хью Джонса процветает, так как количество желающих путешествовать на настоящих паровых катерах растет.На примере одного счастливого обладателя совсем маленького парового катера, проживающего на берегах Темзы, можно проследить, с каким упорством добиваются такие энтузиасты своей цели. Располагая паровой машиной «компаунд» (диаметры цилиндров 125 и 202 мм; мощность 6—7 л. с. при 200 об/мин и давлении пара 8,5 кгс/см2), построенной где-то на стыке веков, он долго подыскивал подходящий корпус; найдя такой в г. Ричмонде, перегнал его вверх по течению Темзы на 70 км до г. Харлей на временно установленном автомобильном моторе и с дополнительными шпангоутами из стального угольника.

В Харлее на верфн старинную лодку, построенную в начале нашего века, приводили в надлежащий вид практически в течение трех лет: сняли старую защитную медную обшивку, заменили часть дубового набора, отремонтировали тиковую обшивку корпуса, отделали кокпит тиком и красным деревом, обшили корпус новыми медными листами. Затем установили машину, рассчитали и отлили из бронзы гребной винт диаметром 550 мм. Выполнение этой квалифицированной и сложной работы потребовало больших затрат труда и средств.

Но вот все трудности позади, и владелец, не слишком удобно разместившись на лакированной банке под легким навесом, гордо бороздит на своем «пароходике» воды Темзы, подбрасывая время от времени кардиффского уголька в топку котла, точно в старые добрые времена. А лодку он назвал «Дуэт» что может символизировать испытанный временем дуэт угля и пара.

Итак, как может убедиться читатель, пар еще обладает притягательной силой!

boatportal.ru

Судовые силовые и энергетические установки (часть 1)

 

Возможно, первый судовой двигатель появился так. Наш далекий предок, усевшись на упавшее в водный поток бревно, решил переправиться на другой берег реки. Загребая воду ладонями, как веслами, он сочетал в себе и первый двигатель - в одну «человеческую» силу - и первый движитель, которым являлись его руки. Но постепенно люди, изучив законы природы, поставили их себе на службу. Ветер, вода и, наконец, пар отчасти заменили силу мышц. На смену веслам пришел парус, а паруса начала вытеснять машина.

Идея создать паровой двигатель возникла более 2000 лет назад. Греческий ученый Герон, живший в Александрии, сконструировал оригинальную паровую машину. Значительно позже английский механик Джеймс Уатт создал паровую машину, которой суждено было стать первой судовой силовой установкой.

ПАРОХОДЫ

11 августа 1807 года принято считать днем рождения парового судна. В этот день произошло испытание парохода, построенного талантливым американским инженером Робертом Фултоном. Пароход «Клермонт» открыл регулярные рейсы по реке Гудзон между Нью-Йорком и Олбени. В 1838 году британский пароход «Great Eastern» пересек Атлантику, не поднимая парусов, хотя и имел парусное вооружение. Рост промышленности требовал корабли и суда, которые могли бы независимо от воли стихии совершать регулярные рейсы по Атлантическому и Тихому океанам. В XIX веке резко возросли размеры паровых судов, а вместе с ними и мощности паровых машин. К 90-м годам мощность их была доведена до 9000 лошадиных сил.

Постепенно паровые машины становились все более мощными и надежными. Первые судовые силовые установки состояли из поршневой паровой машины и больших маломощных котлов, отапливаемых углем.

Сто лет спустя коэффициент полезного действия (КПД) паровой силовой установки уже равнялся 30 процентам, и развивала мощность до 14720 кВт, а число обслуживающего персонала сократилось до 15 человек. Но малая производительность паровых котлов требовала увеличения их количества.

На грани двух веков паровыми машинами оборудовались в основном пассажирские суда и грузопассажирские корабли, чисто грузовыми судами были только парусники. Это объяснялось несовершенством и малой эффективностью паровой силовой установки того времени.

 

Применение появившихся в 80-х годах XIX века водотрубных котлов, которые сейчас работают на жидком топливе, улучшило эффективность паровых силовых установок. Но коэффициент полезного действия их достиг всего лишь 15 процентов, чем и объясняется прекращение постройки пароходов. Но в наше время еще можно встретить суда, приводимые в движение поршневыми паровыми машинами это речной пароход «American Queen».

 

СУДОВЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ПАРОВЫЕ МАШИНЫ

 

поршневой паровой двигатель

 

В судовых силовых установках с паровыми машинами в качестве рабочего тела используется водяной пар. Поскольку пресную воду на судах можно перевозить только в ограниченном количестве, в данном случае применяют замкнутую систему циркуляции воды и пара. Разумеется, при работе силовой установки возникают определенные потери пара или воды, однако они незначительны и возмещаются водой из цистерны или испарителей. Упрощенная схема такой циркуляции дана на рисунке 1.

 

принцип действия паровой установки

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВОЙ ПАРОВОЙ МАШИНЫ

 

Рабочий пар подается в паровой цилиндр через паровые поршни. Он расширяется, давит на поршень и заставляет его скользить вниз. Когда поршень достигает своей нижней точки, парораспределительный золотник изменяет свое положение. Свежий пар подается под поршень, в то время как пар, заполнявший прежде цилиндр, вытесняется.

Теперь поршень движется в противоположном направлении. Таким образом, поршень совершает во время работы движения вверх и вниз, которые с помощью кривошипно-шатунного механизма, состоящего из штока, ползуна и соединенного с коленчатым валом шатуна, преобразуются во вращательные движения коленчатого вала. Впуск и выпуск свежего и отработавшего пара регулируют клапаном. Клапан приводится в действие от коленчатого вала посредством двух эксцентриков, которые через штанги и шатун соединены с золотниковой штангой.

Перемещение шатуна с помощью переводного рычага вызывает изменение количества пара, заполнившего цилиндр за один подъем поршня, а следовательно, меняются мощность и частота вращения машины. Когда шатун находится в среднем положении, пар уже не входит в цилиндр, и паровая машина прекращает движение. При дальнейшем перемещении шатуна с помощью переводного рычага машина снова приводится в движение, на этот раз в противоположном направлении. Это обусловливает обратное движение судового движителя.

В первых судовых силовых установках применяли поршневые паровые машины, в которых расширение от входного до выходного давления и до давления в конденсаторе происходило в одном цилиндре. Принцип действия поршневой паровой машины показан на рисунке 2. Со временем стали применять машины многоступенчатого расширения. Принцип действия машины трехступенчатого расширения схематично показан на рисунке 3.

 

поршневая паровая машина

 

поршневая паровая машина трехкратного росширения

 

ЭЛЕКТРОХОДЫ

 

В 1838 году жители Петербурга могли наблюдать, как по Неве двигалась небольшая лодка без парусов, весел и трубы. Это и был первый в мире электроход, построенный академиком  Б. С. Якоби. Моторы судна потребляли энергию от аккумуляторных батарей. Изобретение ученого почти на целый век опередило мировую судостроительную науку. Но практическое применение на судах этот двигатель получил только на подводных лодках для движения в подводном положении. К недостаткам электроходов относят относительную сложность силовой установки.

 

ТУРБОХОДЫ

 

судно «Turbinia» 

 

Применение турбины в качестве главного двигателя нашло себя на судне под названием «Turbinia» водоизмещением 45 тонн, которое было спущено на воду в Англии конструктором Чарльзом Парсонсом.

Многоступенчатая паротурбинная установка состояла из паровых котлов и трех турбин, напрямую соединенных с гребным валом. На каждом гребном вале находилось по три гребных винта (система тандем). Общая мощность турбин составляла 2000 л. с. при 200 оборотов в минуту. В 1896 году во время ходовых испытаний судно «Turbinia» развило скорость 34,5 узла.

Военные моряки по достоинству оценили появление новой силовой установки. Турбину начали устанавливать на линкоры и броненосцы, а со временем стал главным двигателем почти всех пассажирских судов.

В середине XX века началась конкурентная борьба между паротурбинными и дизельными силовыми установками за применение их на больших судах для транспортировки объемных грузов, в том числе и танкерах. Первоначально на судах дедвейтом до 40000 тонн преобладали паротурбинные силовые установки, но стремительное развитие двигателей внутреннего сгорания привело к тому, что некоторые корабли и суда водоизмещением более 100000 тонн и в настоящее время оборудуются дизельными силовыми установками. Паротурбинные установки сохранились даже на крупных боевых кораблях, а также на быстроходных и больших контейнеровозах, когда мощность главного двигателя составляет 40000 л. с. и более.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СУДОВОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

 

паровая турбина мощностью 20000 л. с.

 

Паровая турбина относится к силовым установкам, в которых тепловая энергия подведенного пара изначально превращается в кинетическую, а только после этого используется для работы.

Паровые турбины являются гидравлическими тепловыми двигателями, у которых в отличие от поршневых паровых машин и поршневых двигателей внутреннего сгорания не требуется преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение гребного винта. За счет этого упрощается конструкция, и решаются многие технические проблемы. Кроме того, паровые турбины даже при очень большой мощности имеют сравнительно небольшие размеры, так как частота вращения ротора довольно высока и в зависимости от типа и назначения турбины составляет от 3000 до 8000 оборотов в минуту.

Использование кинетической энергии для совершения механической работы происходит следующим образом. Выходящий из расширительных устройств пар попадает на вогнутые профили лопаток, отклоняется от них, изменяет свое направление и за счет этого воздействует тангенциальной силой на ротор. В результате создается вращающий момент, который вызывает вращение ротора турбины.

Современные паровые турбины судовой силовой установки состоят обычно из двух корпусов. В одном корпусе находится ротор турбины высокого давления, а в другом - низкого. Каждая турбина состоит из нескольких ступеней, которые в зависимости от вида турбины обозначаются как ступени давления или ступени скорости. Рабочий пар последовательно проходит через неподвижные венцы расширительных устройств и венцы рабочих лопаток. Так как объем пара во время процесса расширения постоянно увеличивается, рабочие лопатки по мере падения давления должны быть длиннее.

В корпусе турбины низкого давления находятся особые венцы рабочих лопаток турбины заднего хода. Турбины главной энергетической установки на судах, гребные винты которых имеют изменяющийся шаг, не нуждаются в турбинах заднего хода. Наряду с турбинами главной энергетической установки в машинных отделениях судов устанавливают вспомогательные турбины, которые служат для привода генераторов, насосов, вентиляторов и т. д. Принцип действия ступени паровой турбины показан на рисунке 4.

 

судовая паровая турбина

В коммерческом флоте паровая турбина получила признание только после ее применения на лайнерах «Lusitania», «Мавритания» и «Aquitania» построенные в 1907 году. Эти круизные лайнеры с легкостью развивали скорость 26 узлов. Голубую ленту Атлантики - пассажирское судно «Мавритания» сохраняло за собой на протяжении 20 лет.

 

ТУРБОЭЛЕКТРОХОДЫ

 

Силовой установкой, состоящей из парового котла, турбины, генератора и электромотора, были оснащены турбоэлектроходы. Широкое применение они нашли в США. Со временем тяжелые электрогенераторы и электродвигатели постепенно были вытеснены редукторами.

Значительный интерес вызвала постройка турбоэлектрохода «Канберра». Весовые показатели не остановили конструкторов. Было подсчитано, что при мощностях от 75000 до 100000 л. с. потери энергии при применении переменного тока соизмерим с потерями в редукторе и гидравлической передаче, а отказ от ступеней заднего хода даже увеличил экономические показатели силовой установки. Как правило, турбоэлектроходами считаются только крупные суда, чаще - пассажирские.

При меньших мощностях более целесообразно применять редукторные передачи, потери в которых составляют лишь 1,5 - 4 процента.

 

 

AfrikaansAlbanianArabicArmenianAzerbaijaniBasqueBelarusianBulgarianCatalanChinese (Simplified)Chinese (Traditional)CroatianCzechDanishDetect languageDutchEnglishEstonianFilipinoFinnishFrenchGalicianGeorgianGermanGreekHaitian CreoleHebrewHindiHungarianIcelandicIndonesianIrishItalianJapaneseKoreanLatinLatvianLithuanianMacedonianMalayMalteseNorwegianPersianPolishPortugueseRomanianRussianSerbianSlovakSlovenianSpanishSwahiliSwedishThaiTurkishUkrainianUrduVietnameseWelshYiddish⇄AfrikaansAlbanianArabicArmenianAzerbaijaniBasqueBelarusianBulgarianCatalanChinese (Simplified)Chinese (Traditional)CroatianCzechDanishDutchEnglishEstonianFilipinoFinnishFrenchGalicianGeorgianGermanGreekHaitian CreoleHebrewHindiHungarianIcelandicIndonesianIrishItalianJapaneseKoreanLatinLatvianLithuanianMacedonianMalayMalteseNorwegianPersianPolishPortugueseRomanianRussianSerbianSlovakSlovenianSpanishSwahiliSwedishThaiTurkishUkrainianUrduVietnameseWelshYiddish

English (auto-detected) » Russian

 

korabley.net

Парореактивная лодка (с) / Блог им. Pastor_Max / Коллективные блоги / Steampunker.ru

Начал предновогоднюю уборку и в самом далёком и тёмном углу нашёл выпуск журнала «Юный техник», который немножко старше меня. Там была статейка, которая лично мне показалась довольно интересной — руки зачесались, но уборка плавно переростает в ремонт, и времени немножко нэту. Но, может быть кому-то пригодится.Парореактивная лодка (с) «Мой дедушка, вспоминая свое детство, рассказывал мне, — пишет нам восьмиклассник Валя Локтев из Киева, — что в 30-е годы очень популярной среди его сверстников была маленькая лодочка, работавшая на реактивной тяге. Дедушка говорил, что ее строили в кружках и даже продавали в магазинах. Не могли бы вы хотя бы изредка рассказывать в «Юном технике» об игрушках наших дедушек и бабушек? Думаю, что это будет интересно не только мне, но и многим другим ребятам». Что же, Валя, ты. подсказал нам хорошую рубрику. Заглянем в журналы и книги 20—30-х годов. Достижения юных техников тех лет на первый взгляд кажутся скромными. Тогда не было шагающих планетоходов, мини-тракторов и стереорадиол, которые строят сегодняшние ребята. Но юные техники 20—30-х годов тоже умели многое. Они, например, могли вырастить в пробирке полупроводниковый кристалл. Они умели делать из жести от консервной банки и гильзы от патрона для охотничьего ружья паровую машину. Уже тогда у них были модели радиоуправляемых судов и автомобилей. Да, много было интересных моделей и игрушек у наших дедушек и бабушек. Об одной из них мы и поговорим сегодня. Итак, начнем с модели, о которой упомянул в своем письме Валя Локтев. Рассказать о лодке мы попросили инженера Александра Николаевича Ильина. Он нашел старые публикации, сделал по ним лодку, внес некоторые коррективы в конструкцию (время все-таки берет свое!) и теперь предлагает ее вашему вниманию.Парореактивная лодка (с) (Фото 2) Основной узел модели — парореактивный двигатель. Он собирается из миниатюрного парового котла с тонкой упругой диафрагмой и двух тонких трубочек, выведенных за корму лодки и опущенных в воду. Чтобы двигатель заработал, в одну из трубочек пипеткой заливают воду. Как только из другой трубочки вода начнет выливаться, значит, котел полон. Модель ставят на воду, под котел кладут таблетку сухого горючего и разжигают его. Под действием огня в котле образуется пар, который начинает выталкивать воду из трубок — так создается импульс реактивной тяги. Давление в котле повышается до тех пор, пока тонкая упругая диафрагма не щелкнет — избыточное давление выгибает ее во внешнюю сторону. Как только диафрагма щелкнет, давление уменьшается и в котел по трубкам заливается холодная вода из водоема. Находящийся в котле пар конденсируется, давление падает ниже атмосферного, и диафрагма снова щелкает — принимает прежнее положение. Потом цикл повторяется. Двигатель будет работать до тех пор, пока не кончится горючее. Интересно, что когда лодка плывет по воде, то щелканье диафрагмы напоминает стук настоящего лодочного мотора. Теперь о том, как сделать лодку. Начнем с парового котла. Он собирается из корпуса и диафрагмы (рис. 1). Корпус можно выколотить из жести от консервной банки на торце деревянного чурбака (рис. 2). Должна получиться чашеобразная заготовка. Переверните ее и на наковальне или толстом куске металла сделайте плоским молоточком отбортовку (рис. 3). Не забудьте пробить в заготовке отверстие под трубочки (лучше всего взять медные трубочки диаметром 2,5—3 мм, они легко гнутся и хорошо припаиваются к жести). Диафрагма вырезается из латуни толщиной 0,1—0,2 мм. Чтобы её можно было закрепить на котле, как показано на рисунке 1, она должна быть по размеру больше, чем диаметр котла. Диафрагма, если вы помните, должна щелкать — выгибаться. Операция эта будет происходить легче, если на заготовке сделать две овальные ямки: одну с одной стороны, другую — с противоположной. Выполнить это можно на резине обычным мягким (он лучше скользит по металлу) карандашом (рис. 4). Выдавливая ямки, добейтесь, чтобы диафрагма щелкала при легком нажатии пальцем — с обеих сторон. Готовую диафрагму закрепите на корпусе котла закаткой, как показано на рисунке 1. Старайтесь действовать осторожно, чтобы не порвать заготовку, используйте плоскогубцы без насечки. Припаяйте трубочки к котлу и приступайте к проверке его на герметичность. Делается это так. Намажьте швы жидким мылом и подуйте в трубочки. Если появился пузырь — значит, котел пропускает воздух. Исправить дефект можно молотком. Двигатель готов, приступаем к корпусу лодки. Сложите кусок жести пополам и обрежьте заготовку, как показано на рисунке 5. Зажмите заготовку в тиски и разогните ее молотком так, чтобы получился киль (рис. 6). Теперь нужно спаять носовую часть корпуса. Плавно согните и соедините обе половинки заготовки, в двух местах проколите их шилом и свяжите проволокой (рис. 7). После пайки проволоку удалите, отверстия запаяйте. Дно в районе кормы должно быть плоским. Проще всего это сделать руками на бруске. Использовать молоток не советуем, от него на корпусе могут остаться вмятины. Остается припаять транец с отверстиями, впаять в него трубки двигателя и поставить руль, Чтобы трубочки не распаивались, замажьте место их крепления к котлу глиной или оберните фольгой. Лодка готова. Приступайте к испытанию. Как это делается, было рассказано в начале статьи. Если хотите, чтобы лодка имела более привлекательный вид, сделайте каюту, сиденья. В заключение отметим, что многое в работе двигателя пока неясно. Например, неизвестно, как влияет на его тягу длина трубок или их диаметр, а также размер котла. Каждому, кто пожелает поэкспериментировать, советуем оборудовать несложный испытательный стенд, например, такой, как на рисунке 8. А. ИЛЬИН, инженер

steampunker.ru

Паровые подводные лодки / Техника / stD

Интересующиеся могут почитать историю паровых машин в трёх частях — первая, вторая и третья… А вот тут, я писал про паровые автомобили и паровозы...

В процессе написания выше означеных статей, накопилось немало материала по различным устройствам на паровой тяге, в том числе и подводных лодках. Я решил поделиться с читателями этой, на мой взгляд, любопытной информацией.

Первые подводные лодки

Идея подводных кораблей известна с античных времён. Существуют предположения, что в 4 веке до н. э. Александр Македонский использовал нечто похожее на водолазный колокол в котором он опускался под воду. Об этом событии сохранились свидетельства на картинах более позднего времени.

Картина XVI века, изображающая Александра Македонского, погружающегося под воду в стеклянном сосуде.

В 1578 году, Уильям Борн, изложил в своей книге «Inventions or Devises» концепцию подводного транпортного средства. Он предложил закрытое судно способное погружаться под воду за счёт уменьшения объёма.

Собственно есть только этот эскиз.

В 1620 году, Корнелиус Дреббель, используя труды Уильяма Борна, построил подводную лодку из дерева, обтянутого кожей.

Эта лодка не была паровой, но её стоило упомянуть как одну из первых подводных кораблей. И как временной ориентир начала строительства подводного флота.

В 1720-1721 годах, Ефим Никонов по указанию Петра I построил сперва модель, а затем, в 1721-1724 годах и полноразмерное подводное «Потаённое судно», ставшее первой российской подводной лодкой.

Все три ипытания, прошедшие на Неве закончиль неудачей, а после смерти Петра изобретатель был сослан в Астрахань. На том всё и закончилось.

Макет «Потаённого судна». Сестрорецк. Здесь происходили испытания, о чем свидетельствует памятник.

Слева виден гарпун, с его помощью предполагалось протыкать вражеские корабли, а «колокола» по периметру, это грузила.

Первой военной подводной лодкой была «Turtle». Её построил американский инжинер Девид Бушнелл в 1776 году.

С помощью этого приспособления планировалось прикреплять взрывчатку к кораблям противника.

Наутилус

Общее название трёх подводных лодок, построенных в 1800—1804 годах по проектам американского инженера Роберта Фултона. Наутилус принято считать первой практической подводной лодкой.

Музей «The Cité de la Mer»

Ictineo II

Ictineo II — первая паровая подводная лодка.

Построена в 1865 году испанским инженером Нарсисом Монтуриолем из Каталонии.

На лодке стоял паровой двигатель с двумя источниками тепла. Стадартная топка с углём ипользовалась когда лодка плавала по поверхности, а для движения под водой Монтуриолю пришлось изобретать первый воздухонезависимый двигатель, основаный на химической реакции различных веществ при которой выделяется достаточное количества тепла для разогрева котла. Ведь если под водой затопить печку, то воздух быстро выгорит и далеко не уплывёшь.

Гавань в Барселоне.

Погружалась на 30 метров.

Внутреннее убранство можно увидеть только на макете.

Resurgam

В 1878 году Джордж Гарретт британский священник и изобретатель, построил лодку оснащенную паровым двигателем замкнутого цикла.

Основное время лодка плавала на поверхности, а во время атаки убиралась труба и лодка ныряла под воду. Двигаться под водой лодка могла пока хватало пара в котлах, и проплывала таким образом около девяти километров. Из-за этого кстати внутри стояла адская жара.

Не смотря на то что первый экземпляр этой лодки утонул, она заинтересовала шведского промышленника Торстена Норденфельта, пожелавшего профинансировать строительство подлодок.

Вместе с Гарреттом они построили один экземпляр для Греции, два для Турции и один для России. До России лодка кстати не доплыла, по пути она села на мель и русские отказались платить.

Характерные формы явственно свидетельствуют о назначении лодки, она создавалась для нанесения пробоин кораблям противника.

K class submarines

K class submarines — серия английский паровых подводных лодок разработаных в 1913 году.

В 1918 году, английское адмиралтейство заказало шесть лодок K23 — K28, но в связи с окончанием Первой мировой войны, надобность в них отпала. Тем не менее, одна лодка (К26) всё-таки была достроена в 1923 году.

Лодка была оснащена паровой турбиной, а топливом служил мазут.

В 1931 году лодка была продана на металлолом.

До появления первой американской атомной подлодки (1954 год) USS Nautilus (SSN-571), нигде в мире больше не строили паровые подводные лодки.

На атомных подлодках в качестве силовой установки используются паровые турбины, а источником тепла является ядерный реактор.

На этом всё...

Все права защищены © 2015 istarik.ruПри копировании указывайте активную ссылку на источник. Спасибо!

istarik.ru

Что требуется для постройки паровой машины « Попаданцев.нет

Итак, попаданец отлично обосновался в древности и у него появился настырный зуд построить паровую машину. Что конкретно нужно иметь, чтобы ее построить?…

Во-первых, нужно выяснить для чего ее применять. Основные применения — это стационарная машина как привод для станков или электрогенераторов, машина на паровозе и машина на пароходе.

Паровоз можно отметать сразу. Для него нужны железные дороги, а рельсы нельзя делать из чугуна — они лопаются под весом вагонов, рельсы должны быть стальными. А стальные рельсы — это развитая металлургия, которая не только умеет переделывать чугун на сталь в больших количествах, но и может эту сталь прокатывать. Производство рельс процесс непростой сам по себе, но в данном случае он должен быть еще и чрезвычайно массовым.

Паровая машина на производстве выглядит куда более привлекательной. Но какое именно производство попаданец собрался механизировать? Те станки, что будут у него в наличии, вполне можно вращать водяным колесом. Вопрос о паровике встанет только тогда, когда производство разрастется и мощности воды не хватит. Но, конечно, после обкатки паровика ему самое место на фабрике.

Еще более привлекательным выглядит паровая машина-генератор электричества. Ведь в отличие от современных ГЭС, в те времена тянуть линию ЛЭП к потребителю куда сложнее. Конечно, ГЭС никто не отменял (они до сих пор самые эффективные), но паро-генератор можно отложить чуть на потом, а пока мастерить гидроэлектростанцию.

А последнее применение в виде парохода — оно не просто самое привлекательное. Оно привлекательно именно с военной точки зрения. Ведь просто на каравеллу паровик поставить затруднительно — он займет все подпалубное пространство, да плюс еще и уголь возить где-то надо. В свое время на броненосцах во время дальних походов наваливали уголь везде, включая на палубе. Кроме того — на пароходе обязательно нужно паровая машина с конденсатором пара, иначе количество пресной воды не борту должно быть не меньше количества угля. А это — конкретное усложнение конструкции.

Но при этом паровая машина на корабле дает в бою 100 очков просто паруснику. Она не теряет ветер и позволяет зайти с самой неудобной стороны для противника. А в случае необходимости — уйти от преследования, тут несчастные 20 лошадиных сил дадут кумулятивный эффект.

Итак — для попаданца если и нужна паровая машина, то это должен быть компаунд двойного действия с конденсатором отработанного пара. Компаунд — чтобы мощность и КПД были хоть какие-нибудь.

Ну что же, приступаем.Сначала нам нужно рассчитать машину хотя бы в общем. То есть посчитать какое количество пара в час будет выдавать котел и какого давления. Под это все должна быть рассчитана топка. Если мощность топки окажется недостаточной, то котел вообще не удастся раскочегарить до требуемого давления, а если удастся — то после нескольких оборотов он это давление потеряет и следующий оборот машина сможет совершить только через несколько минут. Если же перестараться и котел будет мелким, а топка слишком большой — то уголь будет вылетать в трубу, а котел перегреваться и постоянно стравливать пар через предохранительный клапан.

Соответственно, в зависимости от количества пара необходимо рассчитать параметры поршней, их ход и диаметры цилиндров.К этому примыкает вопрос расчета кривошипно-шатунного механизма. То есть — диаметр маховика, и размер эксцентрика для золотника паровой машины. Следует так же учесть, что паропроводы, идущие к золотнику, должны быть рассчитаны по диаметру, исходя из давления пара и его весового количества.

Вот пусть программисты-попаданцы, положа руку на сердце, честно признаются — кто из них в состоянии это рассчитать? Потому как Ньюкомб и тем более Уатт это делали легко. Мне очень хочется увидеть, как современный офисный работник строит индикаторные диаграммы паровой машины и рассчитывает углы опережения золотника!

Итак, расчеты произведены. Задача непростая, но мы справились. Мы даже построили котел и выяснили, какое давление он выдержит — ну чтобы расчеты остального не были с потолка, здесь без натурного эксперимента никак.

Теперь посмотрим, что должно быть у нас для начала производства машины.Во-первых, должна быть достаточно развита металлургия. И не столько потому, что машина без нее окажется безумно дорогой, а потому, чтобы большое количество стали оказалось одинакового качества. Иначе тот же маховик придется отливать из сталей нескольких случайных выплавок со всеми вытекающими. Я уже молчу о котле из листов разного металла. Листы и заклепки должны быть четко подобраны по твердости, чтобы во время работы заклепки не посрезало.

Во-вторых — обязательно должно быть доступно резьбовое соединение.То есть — должен быть в наличии токарный станок с суппортом для точного нарезания резьбы.Заклепки хороши для котла, там усилие идет поперек заклепки. Но соединять фланцы труб заклепками невозможно — там усилие вдоль заклепки. В лучшем случае — начинает пропускать пар под давлением, в худшем — заклепки вылетают и пар вместо в цилиндры идет к кочегарам.Да и многие вещи без резьбы реализовать слабо возможно — хотя бы тот эксцентрик для золотника.Недаром именно постройка паровых машин дала толчок для резьбонарезных станков.Также хорошо озаботится сверлильным станком, ведь котлы будут собираться заклепками, а под них нужно сверлить дырки в толстых металлических листах, да еще и изогнутых.

Итак, это все мы решили, следующий этап — обеспечение точности.В паровой машине множество точно пригнаных деталей. Главная — паровые цилиндры. Зазор в цилиндре — это мощность и КПД.А еще есть такие детали, как центробежный регулятор оборотов, вентили для регулировки количества пара, да и в конце концов шкворневые соединения для кривошипа, чтобы они не разбились после двадцати минут работы. Иначе зачем нужна машина, которая впустую стравливает пар и после сотни оборотов клинит?

Ну что же, это все есть и можно приступать к постройке.Тут возникает куча технических моментов и затыков.Некоторые еще помнятся — например, нужно перед паровым цилиндром ставить еще один — чтобы направлять движение поршня, иначе поршень не ходит абсолютно линейно и быстро разбивается. Такой дополнительный цилиндр называется ползун и без него машин не строили.Но 99% проблем паровиков сейчас и не вспомнить. А проблемы там обязательно будут — например, как делать клапан, чтобы доливать воду в котел? Там ведь давление и не станешь же каждые 20 минут останавливать машину и доливать воды! А как определить, сколько воды осталось в котле? Все ли знают устройство водомерных трубок, если из текущего поколения никто их не то, что в глаза не видел, а и не слышал о таком?А из чего и как правильно делать набивку сальника для поршня паровой машины, в том месте, где он выходит из цилиндра? Ведь там, с одной стороны, должно быть герметизация (чтобы не выпускать пар), а с другой стороны — он постоянно движется и трется. А ведь температура в цилиндре будет не меньше 200 градусов!

И, кстати, проблемы с температурами. Часть машины будет горячей, а часть холодной. Как рассчитать тепловые расширения?Ведь тот же цилиндр будет состоять из разных частей и наружные окажутся достаточно холодными, напряжения в них следует учесть.Не покоробится ли золотник при высокой температуре?Как правильно построить систему смазки и какие части машины наиболее чувствительны к трению?Насколько удастся сделать отделение масла от отработанного пара в конденсаторе, без него же пароход не поплывет!

А уж вопросы эксплуатации — это вообще сказка! Обученного персонала не найти и очень важна «защита от дурака». Какие именно узлы особенно ее требуют и как ее конструктивно осуществить? Где вообще узкие места в надежности машины?Знает ли современный попаданец методику запуска и остановки паровой машины? Или вы думаете, что паровику прогрев не нужен?А что обозначают стуки в паровых цилиндрах и клацание в золотниках?И что бывает, когда вода вместо пара попадет в цилиндр?Как устранить резонанс при вращении маховика?Что делать при срыве вакуума в конденсаторе пара?Да там только с фундаментом для машины образуется воз и маленькая тележка проблем!

Вы еще хотите строить в древности паровую машину? Тогда мы идем к вам!

www.popadancev.net

Паровой колесный катер «Русич»

Характеристики судна
  • Длина макс., м: 9,1
  • Ширина макс., м: 4,6
  • Осадка, м: 0,5
  • Мощность машины: 20

Яхт-клуб Санкт-Петербурга и "Фонд поддержки исторических судов и классических яхт" профинансировал строительство парового катера "Русич", который был спущен на воду весной 2015 года.

Верфью исторического судостроения "Полтава" была проделана огромная работа:

  • При создании парового колесного катера была отреставрирована действующая паровая машина и паровой котел 1936 года.
  • Деревянный корпус катера 50-х годов, клёпаный на медь, был полностью отреставрирован с заменой килевой балки, 60% шпангоутов, заменой ахтерштевня и форштевня.
  • Корпус обработан по новой технологии отечественными компонентами XT101.
  • Был заменен привальный брус, была изготовлена новая палуба, а также установлен кормовой салон и легкая крыша над котлом.
  • Также были спроектированы, изготовлены и установлены гребные колеса, установлены крылья и арки гребных колес.
  • Для дальних переходов был также установлен вспомогательный дизельный двигатель 27 л.с. с приводом на винт.

В данный момент завершается доводка всех систем парового катера и в самом скором времени «Русич» станет неотъемлемым участником торжественных церемоний открытия регат Яхт-клуба Санкт-Петербурга. Паровой катер «Русич» построен по индивидуальному проекту, разработанному Глебом Курицыным, капитаном шхуны «Геркулес».

 

 

 

 

В настоящий момент партнерами Фонда, компанией "Фальконет", ведётся создание достоверной модели парового колесного катера "Русич" из дерева в масштабе 1:48. Благодаря труду этой команды специалистов у любого желающего появится возможность обзавестись моделью катера "Русич".

foundation-of-historic-boats.ru


Читайте также
  • Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
    Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
  • Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
    Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
  • Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
    Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
  • Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
    Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
  • Найден источник водородных газов для нашей Галактики
    Найден источник водородных газов для нашей Галактики