На судах устанавливали паровые машины с горизонтальным, наклонным и вертикальным располежением цилиндров. Для уменьшения габаритов ЭУ и упрощения конструкции привода гребных колес некоторое распространение получили паровые машины с качающимися цилиндрами.
Стремление повысить экономичность работы ЭУ привело в конце XIX в к созданию паровых машин с трех- и четырехкратным расширением.
Первый цилиндр по ходу пара называется цилиндром высокого давления (ц.в.д.), последний0 цилиндром низкого давления (ц.н.д.), а промежуточные ц.с.д. I, ц.с.д. II и т.д. Трубу или камеру соединяющую цилиндры, называют ресивером.
Ц.в.д. всегда имеет наименьший объем, а каждый последующий цилиндр- больший, чем предыдущий. Это необходимо именно вследствие многократного расширения пара- следующий цилиндр должен вместить объем пара, занимавшего предыдущий цилиндр, и еще дать ему возможность расширяться.
Теоретически безразлично, за счет чего увеличивать объем следующего цилиндра -за счет его диаметра или длины, но практически удобнее все цилиндры делать одинаковой длины (одинаковые ходы поршней, одинаковая длина мотылей). Поэтому делают различными диаметры цилиндров. Объемы всех цилиндров увеличиваются прямо пропорционально увеличению объема расширяющегося пара, т.е. за счет увеличения диаметров цилиндров. (Диаметр цилиндра увеличивается обратно пропорционально падению давления расширяющегося пара).
Более чем четырехтактного расширения паровые машины не выпускали.
На первых пароходах машины работали при давлении пара не более 5-6 атмосфер. Отработавший пар выпускали в атмосферу. Позже стали пар выпускать в холодильник (конденсатор) в котором он превращался в конденсат- питательную воду для котлов. Применение холодильников существенно улучшило работу паровой машины т.к. паровые котлы нельзя питать соленой морской водой из-за образующейся накипи, выводящих их из строя. Поэтому на судах для питания котлов принимают в запас пресную воду, терять которую вместе с уходящим паром нецелесообразно.
Наиболее крупная паровая машина была построена в 1903 г. в Германии для парохода «Кайзер Вильгельм II». Мощность ее составляла 22300 л.с., длина 22,5 м, высота 12,75 м.
Паровые машины в составе СЭУ характеризуются завидной долговечностью. Более 150 лет честно служила паровая машина на судах. Это объясняется:
- простотой конструкции, большим ресурсом и высокой надежностью при эксплуатации;
- хорошей приемистостью и возможностью работать со значительными перегрузами;
- легкостью реверса и плавным изменением частоты вращения коленчатого вала в широком диапазоне.
К сожалению, паровая машина обладала и значительными недостатками:
- большие габариты, масса и значительная неравномерность вращения коленчатого вала;
- низкий КПД, у самых лучших он не превышал 20%.
Нужно было найти двигатели с более высоким КПД, с меньшими массой габаритами и большими агрегатными мощностями.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить схему устройства и принцип действия, предлагаемых тепловых двигателей.
2. Изобразить обобщенную схему паровой машины, указав ее главные части и назначение каждой из них.
3. Изобразить путь пара в машине трехкратного расширения.
4. Изобразить различные типы паровых машин: горизонтальных, наклонных, с вертикальным расположением цилиндров, с качающимися цилиндрами, «компаунд-машину»
5. Ответить на контрольные вопросы:
- с каким открытием связан следующий шаг в развитии двигателестроения;
- в чем суть эволюции паровой машины Джеймса Уатта;
- перечислить суть совершенствования конструкции паровых машин различными изобретателями;
- кто предложил, и кто построил «компаунд - машину», ее схема устройства и принцип действия;
- какой вклад во внедрение «компаунд - машин» внес Калашников;
- типы судовых паровых машин, их достоинства и недостатки;
- к чему привело стремление повысить экономичность работы энергетической установки;
когда стало возможным использовать скрытую энергию пара для выполнения полезной работы;
- какую задачу пытался первым решить Фултон, решение которой впоследствии получило полное признание;
- первое паровое судно, его создатель;
- постройка первого российского парохода;
- кем был разработан проект первого в истории военного корабля с ЭУ, первый бой паровых судов;
- первый пароход, пересекший Атлантику;
- причины возникновения у морской администрации мнения об исключительно вспомогательном назначении парового флота;
- когда стало возможным использовать скрытую энергию пара для выполнения полезной работы;
- в чем заключалось преимущество двигателя Уатта перед двигателем Ньюкомена;
- почему начало эпохи транспортного машиностроения относится в 1781 г;
- основные достоинства и недостатки паровых машин
Литература:
1. Татаренков «История судовых средств движения» стр.50-57
2. Акимов «История развития СЭУ»
«Первые тепловые двигатели», стр. 17-31
З. Конспект лекций
P.S. Выполнить пункты 2,3,4 данной лабораторной работы и ответить на контрольные вопросы, предоставить в виде реферата на тему: «Изучение создания, принципа действия и схем устройства паровых машин различного типа».
