Что такое судно с паровым двигателем

Устройство

Пароходы с паровой машиной могут оснащаться гребными колёсами или гребными винтами. Гребной винт у пароходов устанавливается на одном валу с паровой машиной. У пароходов с турбиной гребной винт чаще приводится через редуктор или через электрическую передачу (однако на самых первых турбоходах использовались специальные тихоходные турбины, работавшие непосредственно на гребной винт; такие тихоходные турбины используются также на современных атомных подводных лодках для снижения шумности).

Создателем первого парохода считается Роберт Фултон. В 1807 году он построил корабль с гребным колесом «Клермонт», который совершал рейсы по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани со скоростью около 5 узлов (9 км/ч). В 1819 году американское судно «Саванна» с гребными колёсами впервые пересекло Атлантический океан, однако бо́льшую часть пути корабль прошёл под парусами, которые ещё долго сохранялись на пароходах в качестве вспомогательного движителя.

Первый винтовой пароход Архимед построен в 1838 году английским фермером Френсисом Смитом. С переходом от гребных колёс к гребным винтам ходовые качества пароходов сильно улучшились. Это привело к тому, что к началу XX века такие суда практически полностью вытеснили на море парусные.

КПД пароходов с паровой машиной (построенных в 1950-е годы), составляет 20—25 %; у турбоходов 30—35 %.

Поршневые судовые паровые машины

Как уже упоминалось, поршневую паровую машину в качестве судового двигателя начали использовать с 1810 г. Вначале это были одноцилиндровые машины малой мощности, из которых пар выходил в атмосферу. В период расцвета, около 1910 г., поршневые паровые машины развивали мощность до 14 720 кВт. В дальнейшем их вытеснили паровые турбины и дизели. Сегодня еще можно встретить старые суда, приводимые в движение поршневыми паровыми машинами. К преимуществам этих машин относятся простота конструкции и обслуживания, а также относительно малая склонность к повреждениям. Принцип действия поршневой паровой машины показан на рисунке ниже.

Паровая машина

1 — цилиндр низкого давления; 2 — цилиндр высокого давления; 3 — механизм управления; Л — ползун; 5 — коленчатый вал

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 2. 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. Наряду с перераспределением с помощью поршневого золотника, имеются системы с плоскими золотниками или клапанами. В первых судовых установках применяли поршневые паровые машины, в которых расширение от входного до выходного давления и до давления в конденсаторе происходило в одном цилиндре. Со временем стали применять машины многоступенчатого расширения. Принцип действия машины трехступенчатого расширения схематично показан на следующем рисунке. В цилиндре высокого давления свежий пар понижает свое давление от 1,47 МПа (на входе) до 0,49 МПа (на выходе). Затем пар проходит в цилиндр среднего давления, где его давление понижается почти до 0,15 МПа. Отсюда пар идет дальше, к цилиндру низкого давления, где давление окончательно понижается от 0,15 МПа до давления в конденсаторе, составляющего около 9,8—68,7 гПа. При понижении давления объем пара возрастает. Для того чтобы пар разместился в цилиндрах, их объем должен с каждой ступенью увеличиваться. Так как все поршни имеют одинаковый ход, следует увеличить и диаметр цилиндров.

Схема прохождения пара в поршневой паровой машине трехкратного расширения

1 — вход ларе; 2 — цилиндр высокого давления; 3 — цилиндр среднего давления; 4 — цилиндр низкого давления; 5 — выход пара

Коэффициент полезного действия энергетической установки с поршневой паровой машиной возрастает с уменьшением конечного значения давления рабочего пара. Однако вместе с этим объем пара увеличивается настолько, что цилиндр низкого давления должен был бы иметь огромный диаметр. По этой причине в более поздних конструкциях поршневых паровых машин стали прибегать к комбинированию, т. е. поршневая паровая машина трехступенчатого расширения соединялась с турбиной отработавшего пара, причем эта турбина имела приблизительно четыре ступени расширения. Такая конструкция изображена на нижнем рисунке. Пар, выходящий из цилиндра низкого давления поршневой паровой машины, проходит в турбину, затем в конденсатор. Так как частота вращения турбины намного выше, чем у поршневой паровой машины, между валом турбины и гребным валом установлена понижающая двухступенчатая зубчатая передача и муфта. Последняя устраняет различия в частоте вращения, а также случайные нагрузки и удары, возникающие, например, из-за неравномерной нагрузки судового движителя при выходе из воды и т. д. Переключающий клапан направляет отработавший пар от паровой машины непосредственно к конденсатору, мимо турбины. Это бывает необходимо в случае изменения частоты вращения машины при маневрировании или заднем ходе.

Турбина отработавшего пара (в соединении с паровой машиной трехкратного расширения)

1 — муфта; 2 — редуктор; 3 — турбина отработавшего пара; 4 — переключающий клапан; 5 — конденсатор; 6 — выход воды; 7 — вход пара; 8 — паровая машина трехкратного расширения; 9 — гребной вал

Кто изобрел первый пароход?

Паровую энергию применял для придания объекту движения еще Герон Александрийский в первом веке до нашей эры. Он создал примитивную турбину без лопастей, которая эксплуатировалась на нескольких полезных приспособлениях. Многие подобные агрегаты были отмечены летописцами 15-го, 16-го и 17-го века.

В 1680 году французский инженер Дени Папен, проживая в Лондоне, предоставил местному королевскому обществу проект парового котла с предохранительным клапаном. Через 10 лет он обосновал динамический термический цикл парового двигателя, однако готовую машину так и не построил.

В 1705 году от Лейбница был представлен эскиз паровой машины Томаса Сэвери, предназначенной для поднимания воды. Подобное устройство вдохновило ученого на новые эксперименты. Как свидетельствуют некоторые сообщения, в 1707 году было выполнено путешествие по реке Везер в Германии. По одной из версий, лодка оснащалась паровым механизмом, что не подтверждено официальными фактами. Впоследствии судно было разрушено озлобленными конкурентами.

Теплоход — современное судно с большим потенциалом

На современных теплоходах используются двигатели внутреннего сгорания, работающие на мазуте или другом жидком топливе. В них полученная при сжигании тепловая энергия превращается в механическую и используется для вращение гребного винта. Кроме дизельных двигателей на более новых теплоходах установлены газотурбинные, паротурбинные или смешанные модели. Такие двигатели имеют более высокий КПД и большую экономическую эффективность.

Кроме того, современные теплоходы имеют и другие преимущества:

• большую грузоподъемность;
• значительный запас хода;
• меньший расход топлива;
• высокую надежность.

Все это и послужило причиной того, современные теплоходы стали одним из самых распространенных видов речных судов. Они могут иметь различную вместимость, и относиться к разному классу комфорта, различаться по стоимости и по внешнему оформлению. И когда вы захотите отметить свою свадьбу на корабле, вам могут предложить прекрасный корабль-парусник, вместительный банкетоход или красивый и современный панорамный теплоход.

Когда хочется своими руками

Паровой двигатель, не смотря на свою простоту, требует очень высокой точности изготовления деталей. И все эти самодельные двигатели из “Моделист-Конструктор” были практически недостижимыми в повторяемости для детей:

Типичный отечественный гайд создания двигателя.

Картинка взята отсюда.
Я знаю очень многих людей, кто в детстве это пытался сделать (в том числе и я), но ни у кого он не работал. Не стоит думать, что только редакторы советских книг издевались над детьми того времени, на западе тоже хватало различных инструкций, например вот.

Но я нашёл очень толковую инструкцию, как повторить такой двигатель без токарного станка, имея минимальный набор инструментов и материалов с ближайшего строймага.

Обратите внимание, что это три полноценных видео, каждое по пол часа, и суммарно на 1,5 часа времени. Лично я не люблю конструкцию качающихся двигателей, так как это изначально игрушка, но они очень просты в повторении(ха-ха, трижды).

Значение слова «пароход»

ПАРОХО́Д, -а, м. Судно, приводимое в движение паровым двигателем. Речной пароход. Почтовый пароход. Буксирный пароход.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

• Парохо́д — судно, оснащённое поршневой паровой машиной в качестве двигателя.

Пароходом также могут называть судно, оснащённое паровой турбиной, хотя такое судно правильнее называть турбоходом, или — ещё корректнее — паротурбоходом — в отличие от газотурбохода — судна, оснащённого газовой турбиной — разновидности теплохода, а не парохода.

Слово «пароход» ввёл в употребление русский морской офицер П. И. Рикорд, участник первого официального рейса первого русского парохода, построенного на базе баржи «Елизавета» в 1815 году. До этого судно, приводимое в движение па́ром, в России называли на западный манер «пироскаф» (по названию первого французского парового судна «Пироскаф» (от др.-греч. πῦρ (pýr) — огонь и σκάφος (scaphos) — судно) или «стимбот» (от англ. steamboat: steam — пар, boat — лодка)[1].

В качестве движителя пароходов первоначально использовались гребные колёса (если не брать в расчёт первых опытов Джона Фитча с вёслами, приводимыми в движение паровой машиной). Гребные колёса могли располагаться по бортам в районе мидель-шпангоута или за кормой. К XX веку гребные колёса вытеснил более прогрессивный гребной винт. В качестве энергоносителя в паровых машинах пароходов первоначально использовался уголь, позже нефтепродукты (мазут).

В настоящее время пароходы (суда с поршневой паровой машиной) не строятся, хотя некоторые ещё находятся в эксплуатации.

Пароходы, в отличие от паровозов, могут использовать конденсацию пара для снижения давления на выходе из цилиндров, что существенно повышает КПД паровой машины. Кроме того, на пароходах могут применяться более эффективные водотрубные котлы по сравнению с жаротрубными, устанавливаемыми на паровозы, а максимальная мощность паровых машин примерно до середины 1970-х превосходила максимальную мощность дизельных двигателей. Кроме того, пароходы совсем не требовательны к сортности и качеству топлива. Поэтому строительство пароходов продолжалось значительно дольше (по крайней мере до 1980-х годов), чем строительство паровозов (которое прекратилось в конце 1950-х годов). В настоящее время пароходы (суда с поршневой паровой машиной) уже не строятся, хотя достаточное большое их количество ещё находится в эксплуатации, но это относится к морским судам. Речные пароходы прекратили строиться значительно раньше и массово списывались в связи с моральным устареванием. По этой причине действующих речных пароходов во всем мире осталось всего несколько десятков.

ПАРОХО’Д, а, м. Судно, приводимое в движение паровым двигателем. Океанский п. Морской п. Пассажирский п. Каботажный п. Ехать на пароходе, пароходом.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

парохо́д

1. судно, приводимое в движение паровой машиной или паровой турбиной ◆ По Волге ходили колёсные пароходы, и мы, ребятишки, по гудку определяли, какой пароход из-за поворота Волги от Иваньково появится. В. М. Лимонин, «Это было, было…» // «Встреча», 21 мая 2003 г. (цитата из НКРЯ) ◆ Лишь в порту лебёдок визг обычный, // Новый деррик над углём кряхтит – // В трюмы пароходов заграничных // Грузят лес и камень-апатит. А. В. Подстаницкий, «Мурманск вечером», 1940 г. // «Полярная правда»

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

• владелец заводов, газет, пароходов
• сухопутный пароход
• человек и пароход

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: развозка — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Ещё немного о Чарльзе Берде и пароходах в Российской империи

Пароходы Берда занимались пассажирскими и грузовыми перевозками. Использование пароходов было намного удобнее и быстрее, чем парусных судов, поэтому почти все перевозки оказались в руках Берда. В 1816 г. был спущен на воду второй пароход улучшенной конструкции с машинной мощностью 16 л. с. С 1817 г. регулярные пассажирские рейсы стали совершаться по два раза в день.

Берд наладил пароходное сообщение между Петербургом и Ревелем, Ригой и другими городами. Он владел речным пароходостроением по всей России, имел право на монопольное строительство судов для Волги – частные лица без разрешения Берда не могли строить свои пароходы. Устроителем первого на Волге парохода был Все́волод Андре́евич Все́воложский (1769-1836) – астраханский вице-губернатор, действительный камергер, отставной гвардии ротмистр, статский советник.

Д. Доу «Портрет В.А. Всеволожского» (1820-е годы)

Исключительная императорская привилегия принадлежала Берду до 1843 г.: только этот завод занимался строительством и эксплуатацией паровых судов в России.