Паровые турбины и судовые дизеля (стр. 5 из 6)
Сравнение хронологии развития ПТУ и ДВС показывает, что если темпы внедрения паротурбинных установок на гражданском и военном флотах были примерно одинаковыми, то опережающие темпы применения ДВС на военном флоте очевидны с первых шагов появления СДВС. Следущий шаг в развитии СЭУ - создание ядерных энергетических установок - до настоящего времени связан с их исключительно военным применением.
Основные события двигателестроения. (Internal Combustion Engines - History).
 Первый дизельный двигатель, Аугсбург, |
1794: Стрит (Street) изобрел первый двигатель внутреннего сгорания. Двигатель представлял из себя цилиндр, куда впрыскивалась смесь скипидара и воздуха и поджигалась через открывающееся окно. Продукты сгорания охлаждались введением порции воды, после чего под действием разряжения поршень совершал рабочий ход. По существу двигатель представлял вариацию на тему двигателя Ньюкомена.
1860: Ж. Ленуар (Lenoir) начал производство первых коммерческих двигателей внутреннего сгорания (ок. 500 экз.). Двигатель работал без сжатия: нефтяная (naphtha) смесь засасывалась в течение половины первого такта, затем поджигалась через отрывающееся окошко и расширялась в течение второй половины такта. Выпуск отработавших газов осуществлялся во время второго такта двигателя. Эффективность двигателя составляла 4 %.
1862: Б. Рохас (Alphonse Beau Rochas) предложил цикл с четырьмя рабочими тактами. Всасывание в течение полного хода поршня. Сжатие в течение следующего хода. Воспламенение в верхней мертвой точке и расширение газов в течение третьего такта. Выброс отработавших газов из цилиндра на четвертом такте.
1864: Николай А. Отто (Nicolaus August Otto) и Евгений Лауден (Eugen Langen) создают акционерное общество - N. A. Otto & Cie по разработке двигателей внутреннего сгорания.
1867: На Парижской выставке компания "Otto & Cie" представила первую рабочую модель одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Двигатель получает первую премию как наиболее эффективная машина из представленных на выставке.
1872: Высокий спрос на двигатели заставляет компаниню "Otto & Cie" расширить производство и открыть новый завод в Кельне, названный "Gasmotoren-Fabrik-Deutz" (Deutz - город вблизи от Кельна). Директором завода стал Готлиб Даймлер (Gottlieb Daimler), его заместителем Вильям Майбах (Wilhelm Mayback).
1876: Н.Отто (N.Otto) создал топливный двигатель "Otto Silent", который работал по четырехтактному циклу Рохаса, и близко походил на современные двигатели внутренние сгорания. Двигатель получил коммерческое название - Deutz. Воспламенение осуществлялось периодическим соединением рабочего цилиндра с камерой постоянного горения посредством клапана, скользящего поперек головки цилиндра. Тепловая эффективность 16 % сделала двигатель очень популярным в промышленности.
1881: Клерк (Clerk) построил первый двухтактный двигатель со сжатием топливной смеси, воспламенением от пламени и продувкой с помощью специального цилиндра.
1886: Карл Бенц (Benz’s) создает автомобильное магнето, на базе которого Роберт Бош (Robert Bosch) разрабатывает систему искрового зажигания, впервые примененную на трехколесном автомобиле "Dogcart".
1890: Акройд-Стюарт (Ackroyd-Stuart) получил патент на двигатель, включающий камеру сгорания в головке цилиндра. После всасывания и сжатия воздуха в цилиндре топливо подавалось и воспламенялось в камере сгорания, нагреваемой внешним факелом перед стартом.
1892: Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) заявляет права на патент - "Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу" с приоритетом от 28 февраля.
Патент США № 542 846 от 16 июля 1895 - https://nslcweb2.navsea.navy.mil/Menu/fileattachments/7-dieselpt.html
1893: Создана усовершенствованная модель дизельного двигателя, реализующая новый термодинамический цикл.
Патент США от 9 августа 1898 № 608 845 - https://nslcweb2.navsea.navy.mil/Menu/fileattac hments/7-dieselpt.html.
Первая модель двигателя Р. Дизеля использовала почти всю мощность для обеспечения собственной работы. Дальнейшие исследования показали, что практические машины не позволяют использовать давления и температуры, требуемые в соответствии с первоначальной концепцией адиабатного (adiabatic) двигателя.
1893: Первое соглашения о производстве двигателей между Рудольфом Дизелем и компанией братьев Зульцер (Sulzer Brothers Ltd).
1894: Рудольф Дизель заключает контракт с Дэвидом Халлеем (David Halley), генеральным директором компании "Бурмейстер и Вайн", Копенгаген ("Burmeister and Wain", B&W, Copenhagen), о создании на базе компании экспериментальной базы по проектированию и изготовлению новых двигателей.
1895: Джон П. Голланд (John P. Holland) представляет первую подводную лодку "Holland VII", использующую двигатель внутреннего сгорания для движения в надводном положении и электрический двигатель для хода в погруженном состоянии.
1897: На машиностроительном заводе в Аугсбурге (Augsburg Machinenfabrik, c 1904 г. - Machinefabrik Augsburg-Nurnberg, M.A.N.) создан первый практический дизельный двигатель. Мощность двигателя составляла 20 л.с. при 172 оборотах в минуту, эффективность (к.п.д.) 26.2 %. при весе пять тонн. Это намного превосходило существующие двигатели Отто с к.п.д. 20 % и судовые паровые турбины с к.п.д. 12 %, что вызвало немедленный интерес промышленности.
Существенным недостатком первых дизелей являлась невозможность реверсирования (изменения направления вращения), затруднявшая их использование на водном транспорте. Первый судовой реверсивный дизель малой мощности был построен во Франции в 1900 г. фирмой "Дикхофф" ("Dyckhoff's"). Это был трехцилиндровый четырехтактный реверсивный дизель мощностью 8 л.с., установленный в 1903 г. на речной самоходной барже "Пти Пьер" ("Petit Pierre") грузоподъемностью 265 т, предназначенной для работы на каналах Бельгии.
1900: В США спущена на воду первая подводная лодка конструкции Джона П. Голланда - "Holland VIII", водоизмещением 65/74 т. с бензиновым двигателем мощностью 50 л. с., гребным электродвигателем подводного хода и аккумуляторными батареями массой 21 т.
Скорость надводного хода ПЛ - 8 узлов., подводного - 6 уз. Аналогично проекту "Нарвала" на лодке была предусмотрена зарядка аккумуляторных батарей гребным электромотором с приводом от двигателя надводного хода. До 1914 г. проект лодки был образцом для кораблей данного класса. Стоимость лодки составила $ 150 000 (первая АПЛ стоила около $ 30 000 000). В 1900 г. в мире насчитывалось около 40 подводных лодок, к 1902 г. в мире было заложено и построено 250 подводных кораблей.
1902: В США компания Адольфа Буша (Adolphus Busch’s company) начинает выпуск трехцилиндровых дизельных двигателей мощностью 55 кВт, но они не находят спроса в стране.
1903 Машиностроительный завод братьев Зульцер начинает производство дизельных двигателей в Винтершуре (Winterthur, Switzerland). Через три года фирма выпускает двигатели 12 типоразмеров от 11 до 440 кВт.
1903: В России построено первое достаточно крупное дизельное судно - самоходная нефтеналивная баржа "Вандал" ("Vandal"), предназначенная для перевозки каспийской нефти в Санкт-Петербург. Корпус был изготовлен на Сормовском заводе, двигатели установлены на заводе "Людвиг Нобель" в С-Петербурге (с 1920 г - "Русский дизель").
Размерения судна - 74х9,5х1.83 м, дедвейт - 840 т, механизмы - три четырехтактные трехцилиндровые дизеля мощностью по 88,3 кВт, диаметр цилиндров - 290 мм, движитель - два гребных колеса с приводом от двух электродвигателей постоянного тока по 75 кВт, скорость хода - 7,4 узла, класс судна - река-море.
В августе 1904 г. в журнале "Русское судоходство" было опубликовано следующее сообщение о первом теплоходе: "Товарищество братьев Нобель" выстроило в нынешнюю навигацию на своем заводе железное судно наподобие баржи, на него были поставлены три машины. Судно будет приводиться в движение двигателем совершенно нового образца, невиданного еще нигде, а в особенности на р. Волге".
1904: Построена нефтеналивная самоходная баржа "Сармат" с приводом гребного электродвигателя на винт. Состав СЭУ: два четырехцилиндровых дизеля мощностью по 132,5 кВт и частотой вращения 240 об/мин. Коммерческое использование теплоходов показало, что их энергетические установки являются значительно более экономичной, чем у пароходов.
Суточный расход топлива т/x "Сармат" составлял 1,15 т сырой нефти, солярового масла или мазута, в то время как пароход аналогичных размеров и мощности сжигал 6,5 т угля. Эксплуатационные расходы заметно снижались за счет сокращения штата машинной команды и полного сокращения кочегаров. Энергетическую установку "Сармата" обслуживали шесть человек: машинист, его помощник и четыре масленщика.
| | | |
1904: Построена первая подводная лодка "Aigette" (Франция) с дизельным ходовым двигателем. Эксплуатация корабля показала, что дизельный двигатель и его топливо более надежны, чем бензиновые ДВС. С 1904 г. окончательно сформировалась структура СЭУ подводных лодок: дизельный двигатель для хода в надводном положении, электродвижение - в подводном.
1905: Построен первый относительно мощный двухтактный реверсивный дизель фирмы "Зульцер", установленный в 1906 г. на швейцарское озерное сухогрузное судно. Характеристика СЭУ: двигатель - двухтактный четырехцилиндровый реверсивный, диаметр цилиндров - 175 мм, ход поршня - 250 мм, мощность 66 кВт при частоте вращения 375 об/мини.