По морям, по волнам - Болгаров Николай Павлович (лучшие книги читать онлайн бесплатно .TXT) 📗
Что такое теплоход
Мы уже знаем, что поршень паровой машины приводится в движение паром, а пар образуется в котле. Но котлы занимали много места. Были такие пароходы, где устанавливали по сорок с лишним котлов. Кроме того, большая часть тепловой энергии, получаемой при сгорании топлива, не использовалась, а терялась с уходящими газами и отработавшим паром. Иначе говоря, только небольшая часть энергии угля или мазута используется в паровой машине. В этом случае говорят, что коэффициент полезного действия этой машины небольшой.
И вот во второй половине прошлого столетия изобретатели стали думать: как бы повысить, насколько можно, коэффициент полезного действия двигателя? Как бы избавиться от котлов? Как бы изобрести такой двигатель, которому не нужны ни пар, ни громоздкие котлы?
Нельзя ли сделать так, чтобы топливо сжигалось не в котлах, а в цилиндрах самого механизма?
Так изобретатели подошли к идее двигателя с внутренним сгоранием топлива, но долго не могли осуществить ее.
Первый двигатель, работающий на светильном газе, предложил в 1860 году французский механик Ленуар. В 1867 году Н. Отто и Ланген его усовершенствовали.
В России в 1884 году капитан морского флота О. С. Костович создал очень для того времени мощный и легкий двигатель в 80 лошадиных сил.
Этот первый бензиновый двигатель, предназначенный для дирижабля, и сейчас хранится в Центральном Доме авиации в Москве.
Бензиновый двигатель имеет крупные достоинства по сравнению с паровой машиной. Он значительно легче ее, потребляет во много раз меньше топлива, занимает меньше места, чем машины с котлами, и требуют для своего обслуживания мало людей.
Но для установки на судно он не годится, так как работает на дорогом бензине и не безопасен в работе.
Для судна нужен был такой двигатель, который мог работать не на бензине, а на более безопасном и дешевом топливе.
Над созданием такого двигателя трудилось много изобретателей. Среди них нужно отметить русского конструктора Б. Г. Луцкого. В 1885 году он построил и успешно испытал газовый четырехцилиндровый двигатель. Но и его нельзя было ставить на судно. Изобретатели продолжали работать над созданием настоящего судового двигателя, надежного и простого.
Нечто подобное создавал и немецкий инженер Рудольф Дизель. Сначала Дизель решил, что его двигатель будет работать на угольном порошке. Долго трудился он над этой задачей, а затем отказался от ее решения. У него никак не получалось зажигание топлива в цилиндре. Тогда Дизель решил использовать в качестве топлива нефть. Повторилось то же, что и с угольным порошком. Сам Дизель так писал о своей работе по созданию нефтяного двигателя: «Первый мотор не работает, второй работает плохо, третий будет хорош…». Но и третий оказался плохим.
После нескольких лет бесплодной работы Дизель постепенно отказался от ранее задуманной им конструкции двигателя. В конце концов он построил в 1896 году двигатель, работающий на керосине.
Нефтяной двигатель внутреннего сгорания — мощный, экономичный и безопасный — оставался пока мечтой изобретателей. Эту мечту обратили в действительность инженеры и техник с завода «Л. Нобель» в Петербурге.
Дело началось с того, что завод собрался в 1897 году строить по чертежам Дизеля керосиновые двигатели. Рассматривая эти чертежи, русские специалисты нашли в них много ошибок. Пришлось изменить некоторые части двигателя.
Потом подумали-подумали и решили переделать двигатель с керосинового на нефтяной. Нелегко далась эта работа. Но помогла русская смекалка и изобретательность.
В 1899 году двигатель был готов и успешно прошел все испытания. И все же за немецким инженером сохранилась слава изобретателя первого двигателя, работающего на тяжелом топливе.
В 1903 году на Неве удачно было испытано первое в мире судно с нефтяным двигателем. Его назвали «Вандал». На нем были установлены три таких двигателя мощностью по 120 лошадиных сил каждый. Это был первый в мире теплоход. Так стали именовать те суда, которые приводятся в движение не паровой машиной, а двигателем внутреннего сгорания — дизелем.
Через год после постройки «Вандала» в Сормове спустили на воду второй теплоход — «Сармат». Этот «дедушка» современных теплоходов существует и сейчас.
Весть о новых русских судах быстро разнеслась по свету. Иностранцы удивлялись замечательным качествам теплоходов. Да и было чему удивляться. Дизели теплоходов потребляли дешевое топливо — нефть. Очень мал был и расход этого топлива. Например, теплоходу для рейса из Баку в Астрахань требовалось тогда 9 тонн нефти, а такому же пароходу — 48 тонн. Коэффициент полезного действия этих двигателей был почти в два раза больше, чем у паровой машины с котлом.
Всех поражала также быстрота пуска нового двигателя. Для разводки котлов и пуска в ход паровой машины нужны были часы, а для запуска дизеля — минуты.
«Вандал» и «Сармат» были речными судами.
Первый в мире морской теплоход построен в 1908 году также в России. Это было крупное нефтеналивное судно «Дело» с двумя дизелями общей мощностью в 1000 лошадиных сил. За границей первый морской теплоход «Зеландия» появился только в 1912 году.
«Сердце» теплохода
Двигатели «Вандала», «Сармата» и других теплоходов того времени совершали рабочий процесс за четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп. Потом конструкторы пришли к такому мнению, что можно ограничиться лишь двумя тактами: рабочим ходом и сжатием. Так появился двухтактный двигатель с внутренним сгоранием топлива.
У такого двигателя впускные и выхлопные клапаны заменены продувочными окнами, сделанными в стенках цилиндров. В конце рабочего хода поршень опускается ниже продувочных окон и отработанные газы вырываются наружу. Чтобы полностью очистить цилиндр от газов, его продувают сжатым воздухом. Когда поршень начинает подниматься, он закрывает собой продувочные окна и постепенно сжимает воздух в цилиндре. От этого сжатия воздух, когда поршень достигает самого верхнего положения, нагревается до 1500 °C и более.
В этот момент особый насос впрыскивает в цилиндр строго отмеренную порцию горючего. Под давлением в несколько десятков атмосфер топливо распыляется, смешивается с горячим воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива образуются газы, которые и толкают поршень.
Судовой двигатель Дизеля.
Дальше все происходит точно так же, как и у паровой машины: прямолинейно-возвратное движение поршней при помощи шатунов преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя. А этот вал при помощи валопровода вращает гребной вал с насаженным на него винтом.
В машинном отделении теплохода, как и на всяком судне, кроме главных двигателей, стоит много вспомогательных механизмов.
Охлаждающие насосы подают воду для охлаждения стенок цилиндров двигателя. Масляные насосы подают масло для смазки двигателей и подшипников. Балластные насосы служат для откачки или приема воды в отсеки двойного дна и в специальные цистерны водяного балласта, чтобы можно было менять положение судна. Осушительные насосы предназначены для удаления из днищевой части судна небольшого количества воды, скапливающейся с течением времени. Они отличаются от отливных насосов, которые нужны любому судну для удаления большого количества воды, поступившей при аварии. Пожарные насосы снабжают морской водой магистраль, которая тянется по всем палубам судна.
Особые насосы подают воду в бани, прачечные, умывальные, к бакам с питьевой водой. Компрессоры вырабатывают сжатый воздух для пуска двигателя в ход и для работы пневматических инструментов. Вентиляторы и воздуходувки гонят свежий воздух в помещения и удаляют испорченный. Они же подводят воздух к котлам для горения и к двигателям для продувания цилиндров.
