Tengeri gőzgép - Marine steam engine

Az 1918 körüli hármas tágulású gőzgép telepítésének idõszakai. Ez a diagram az esetleges motorleállítási helyeket szemlélteti, miután a Lusitania katasztrófa és mások világossá tették, hogy ez egy fontos biztonsági jellemzõ.

A tengeri gőzgép egy gőzgép , amelyet hajó vagy csónak meghajtására használnak . Ez a cikk elsősorban a dugattyús típusú tengeri gőzgépekkel foglalkozik , amelyeket a gőzhajó kezdetétől a 19. század elejétől a második világháború alatti nagyüzemi gyártásuk utolsó éveiig használtak . A dugattyús gőzgépeket a 20. század folyamán a tengeri alkalmazásokban fokozatosan gőzturbinák és tengeri dízelmotorok helyettesítették .

Történelem

Az első, kereskedelmileg sikeres gőzgépet Thomas Newcomen fejlesztette ki 1712-ben. A James Watt által a 18. század későbbi felében elért javítások jelentősen javították a gőzgépek hatékonyságát és kompaktabb motorelrendezéseket tettek lehetővé. A gőzgép motoros alkalmazkodásához az angliai tengeri alkalmazásokhoz csaknem egy évszázadig kell várni, amikor a Newcomen után William Symington skót mérnök 1802-ben megépítette a világ első gyakorlati gőzhajóját , a Charlotte Dundas -t. Versenyző feltalálók, James Rumsey és John Fitch elsőként építettek gőzhajókat az Egyesült Államokban. Rumsey 1787-ben kiállította gőzhajóját a Potomac folyón; Fitch azonban 1790-ben megnyerte a rivalizálást, miután sikeres tesztje utasszállítást eredményezett a Delaware folyón. 1807-ben az amerikai Robert Fulton megépítette a világ első, kereskedelmileg sikeres gőzhajóját, amelyet egyszerűen csak North River gőzhajóként hívtak , és egy wattos motor hajtotta.

A Fulton sikere nyomán az Atlanti-óceán mindkét oldalán gyorsan fejlődött a gőzhajó-technológia . A gőzhajók kezdetben rövid hatótávolsággal rendelkeztek, súlyuk, alacsony teljesítményük és lebomlási hajlamuk miatt nem voltak különösebben hajóképesek, de sikeresen alkalmazták őket a folyók és csatornák mentén, valamint rövid utakra a part mentén. Az első sikeres transzatlanti átkelés egy gőzhajó történt 1819-ben, amikor Savannah hajóztak Savannah, Georgia , hogy a Liverpool, Anglia . Az első gőzhajó, amely rendszeres transzatlanti átkelést hajtott végre, a Great Western mellékkerék-gőzös volt 1838-ban.

A 19. század előrehaladtával a tengeri gőzgépek és a gőzhajózási technológia egymás mellett fejlődött. A lapátos hajtás fokozatosan átadta helyét a csavaros légcsavarnak , és a hagyományos fa hajótest helyettesítésére szolgáló vas- és később acélhéjak bevezetése lehetővé tette a hajók egyre nagyobb növekedését, ami egyre összetettebb és erősebb gőzerőművekre volt szükség.

A tengeri gőzgépek típusai

Animáció egy tipikus függőleges hármas bővítésű motorról

A 19. század folyamán sokféle dugattyús tengeri gőzgépet fejlesztettek ki. Az ilyen motorok osztályozásának két fő módszere a csatlakozási mechanizmus és a henger technológia .

A legtöbb korai tengeri motornak ugyanaz volt a henger technológiája (egyszerű bővítés, lásd alább), de számos különféle módszert alkalmaztak a főtengely áramellátására (azaz a csatlakozási mechanizmusra). Így a korai tengeri motorokat többnyire a csatlakozási mechanizmusuk szerint osztályozzák. Néhány általános csatlakozási mechanizmus az oldalkar, a torony, a járókerék és a közvetlen működésű volt (lásd a következő szakaszokat).

A gőzgépek azonban a henger technológiája szerint is osztályozhatók (egyszerű tágulású, összetett, gyűrűs stb.). Ezért lehet találni példákat a mindkét módszer szerint osztályozott motorokra. A motor lehet összetett járónyaláb-típus, az összetett a henger technológiája és a járókerék a csatlakozási módszer. Idővel, amikor a legtöbb motor vált közvetlen működésűvé, de a henger technológiák egyre bonyolultabbá váltak, az emberek csak a henger technológiája szerint kezdték osztályozni a motorokat.

A leggyakrabban előforduló tengeri gőzgépek típusait a következő szakaszok sorolják fel. Ne feledje, hogy ezek a kifejezések nem kizárólag a tengeri alkalmazásokra vonatkoznak.

Csatlakozási mechanizmus szerint osztályozott motorok

Oldalkar

Az oldalsó karú motor volt az első típusú gőzgép, amelyet széles körben átvettek tengeri használatra Európában . A gőzhajózás első éveiben (c1815-től) az oldalsó kar volt a legelterjedtebb tengeri hajtóműtípus a belvízi hajózáshoz és a part menti szolgáltatásokhoz Európában, és sok éven keresztül továbbra is az óceánjárat előnyben részesített motorja volt a Atlanti-óceán .

Az oldalsó-kar volt adaptációja a legkorábbi gőz formájában motor, a gerenda motort . A tipikus oldalkaros motornak volt egy pár nehéz vízszintes vasgerendája, úgynevezett oldalkar, amelyek középen egy csap segítségével csatlakoztak a motor aljához. Ez a csatlakozás lehetővé tette a karok korlátozott ív befordulását. Ezek a karok a henger oldalán a függőleges motorhenger alsó részének mindkét oldalára kiterjedtek. A dugattyúval függőlegesen csatlakozó dugattyúrúd kinyúlik a henger tetején. Ez a rúd egy vízszintes keresztfejhez van rögzítve, mindkét végén függőleges rudakhoz (oldalrudakként ismert) csatlakozik. Ezek a rudak csatlakoztak a henger mindkét oldalán lévő karokhoz. Ez alkotta a karok csatlakozását a motor henger oldalán lévő dugattyúhoz. A karok másik oldala (a karnak a hengerrel elforduló ellenkező vége) vízszintes kereszttartóval volt összekötve egymással. Ez a kereszttartó viszont egyetlen hajtórúdhoz csatlakozott és működtetett , amely elforgatta a főtengelyt . A főtengely forgását a karok hajtották - amelyeket a henger oldalán a dugattyú függőleges rezgése mozgatott.

Az oldalkaros motor fő hátránya az volt, hogy nagy és nehéz. A belvízi hajózás és a part menti szolgáltatások érdekében könnyebb és hatékonyabb kivitel hamarosan felváltotta. A 19. század első felének nagy részében azonban továbbra is az óceánjáratban az uralkodó motortípus volt, viszonylag alacsony tömegközéppontja miatt , amely a hajóknak nagyobb stabilitást adott a nehéz tengereken. A hadihajóknál is gyakori korai hajtóműtípus volt, mivel viszonylag alacsony magassága miatt kevésbé volt hajlamos a harci károkra. Az első királyi haditengerészet 1820-tól 1840-ig tartó gőzhajójától 70 gőzhajó lépett szolgálatba, többségük oldalsó karú motorral, 4 psi maximális nyomásra beállított kazánokkal. Az alacsony gőznyomás meghatározta az oldalkarú motorok nagy hengerméreteit, bár a dugattyú tényleges nyomása a kazánnyomás és a kondenzátor vákuumának különbségét jelentette.

Az oldalkaros motor lapátos motor volt, és nem volt alkalmas csavaros propellerek meghajtására . Az utolsó transzatlanti szolgálatra épített hajó , amelynek oldalsó karú motorja volt, a Cunard Line RMS  Scotia lapátos gőzhajója volt , amelyet anakronizmusnak tekintettek, amikor 1862-ben szolgálatba álltak.

Szöcske

Szöcskemotor diagramja
További információk: Szöcske gerendamotor

A szöcske vagy „félkaros” motor az oldalkaros motor egyik változata volt. A szöcskemotor abban különbözik a hagyományos oldalkartól, hogy a kar forgattyújának és hajtórúdjának helye többé-kevésbé megfordul, a forgócsap a kar egyik végén helyezkedik el a középpont helyett, míg a hajtórúd a kar az egyik végén a henger és a másik végén a forgattyú között.

A szöcskemotor legfőbb előnyei a konstrukció olcsósága és robusztussága voltak, a típus szerint kevesebb karbantartást igényel, mint bármely más típusú tengeri gőzgép. További előny, hogy a motort bármilyen forgattyús helyzetből könnyen be lehet indítani. A hagyományos oldalkaros motorhoz hasonlóan azonban a szöcskemotorok súlyuk és méretük miatt hátrányos helyzetbe kerültek. Főleg kis vízi járművekben, például folyami hajókban és vontatóhajókban használták őket .

Keresztfej (négyzet)

A keresztfejű motor, más néven négyzet alakú , fűrészmalom vagy A-keretű motor, az Egyesült Államokban használt lapátkerék-motor volt. Ez volt a legelterjedtebb motortípus az amerikai gőzhajózás első éveiben.

A keresztirányú motor leírása szerint függőleges henger van a főtengely fölött, a dugattyúrúd vízszintes keresztfejhez van rögzítve, amelynek mindkét végéből a henger ellentétes oldalán egy összekötő rúd húzódik, amely a saját külön forgattyústengelyét forgatja. A keresztfej függőleges vezetőkön belül mozgott, így a szerelvény mozgása közben megtartotta a helyes utat. A motor alternatív neve - „A-keret” - feltehetően az ezeket a vezetőket támogató vázak alakjából származik. Egyes keresztirányú motoroknál egynél több henger volt, ebben az esetben a dugattyúrudak általában mind ugyanahhoz a keresztfejhez voltak csatlakoztatva. Az ilyen típusú motorok korai példáinak szokatlan jellemzője a lendkerék felszerelése - a főtengelyekre szerelve -, amelyeket szükségesnek tartottak a zavartalan működés érdekében. Ezek a hajtóművek gyakran zajosak voltak.

Mivel ebben a motortípusban a henger a főtengely felett volt, magas a súlypontja, ezért alkalmatlannak tartották az óceánjáró szolgálatokra. Ez nagyrészt a belvízi utak számára épített hajókra korlátozódott. Ahogy a 19. század folyamán a tengeri motorok folyamatosan nagyobbak és nehezebbek lettek, a négyzet alakú keresztfejű motorok súlypontja egyre gyakorlatiasabbá vált, és az 1840-es évekre a hajóépítők elhagyták őket a járókerék-motor mellett.

Ennek a motornak a neve zavart okozhat, mivel a "keresztfej" a torony motorjának alternatív neve (lent). Számos forrás ezért inkább a "négyzet" motor informális nevével hivatkozik rá, hogy elkerülje az összetévesztést. Ezenkívül az ebben a szakaszban leírt tengeri kereszt- vagy négyzetmotort nem szabad összetéveszteni a belső égésű motoroknál alkalmazott " négyzetmotor " kifejezéssel , amely utóbbi esetben olyan motorra vonatkozik, amelynek furata megegyezik a löketével .

  • Keresztfej vagy "négyzet alakú" motor modellje, amely bemutatja a motorhenger helyét a főtengely felett; dugattyúrúd, keresztfej, hajtórudak és lapátok is

  • Egy tipikus Hudson-folyó gőzhajó keresztjármű motorjának vázlata (oldalnézet)

  • Az 1836-os New York gőzhajó . A lapátkerék között található a magas négyzet alakú vagy "A-keret" motor, amelyen belül látható a hosszú dugattyúrúd, a lökete teteje közelében, a vízszintes keresztfejjel "T" -t alkotva.

Séta gerenda

A járónyaláb, más néven "függőleges fény", "felső fény" vagy egyszerűen "sugár", a sugárhajtómű másik korai adaptációja volt, de használata szinte teljes egészében az Egyesült Államokra korlátozódott. Bevezetése után a járókerék gyorsan a legnépszerűbb motortípussá vált Amerikában a belvízi hajózás és a part menti szolgálat számára, és a típus figyelemre méltó hosszú élettartamúnak bizonyult, a járókerék-motorokat néha még az 1940-es években gyártották. Tengeri alkalmazásokban magát a gerendát általában vasrugókkal erősítették meg, amelyek jellegzetes gyémánt alakot adtak neki, bár a tartó, amelyen a gerenda nyugodott, gyakran fából épültek. A "gyaloglás" jelzőt azért alkalmazták, mert a magasan a hajó fedélzete fölé emelkedő gerendát működni lehetett, és ringató mozgását (kissé fantáziadúsan) egy járó mozgáshoz hasonlították.

A járólámpás motorok egyfajta lapátos motorok voltak, és ritkán használták őket a légcsavarok meghajtására. Elsősorban folyókban, tavakban és a part mentén működő hajókhoz és hajókhoz használták, de a tengerjáró hajók számára kevésbé kedvelt választás volt, mert a motor nagy magassága miatt a hajó kevésbé stabil a nehéz tengereken. Katonailag is korlátozottan használták őket, mert a motort ellenséges tűz érte, és így könnyen le lehetett kapcsolni. Ezek népszerűsége az Egyesült Államokban volt köszönhető, elsősorban az a tény, hogy a gyalogos gőzgépe jól alkalmas a shallow- tervezet csónakok, hogy működött az amerikai sekély part menti és belvízi szállítására.

A járókerék-hajtóművek a 20. század elején is népszerűek maradtak az amerikai hajózási társaságok és kirándulások körében. Noha a 19. században a járónyaláb-motor technikailag elavult, továbbra is népszerű volt a kiránduló-gőzös utasok körében, akik azt várták, hogy mozgásban látják a „járókeretet”. Technikai okai voltak a járókerék-motor megtartásának Amerikában is, mivel könnyebb volt megépíteni, és kevesebb pontosságot igényelt a felépítése. A fát a motor fő vázához lehetne használni, jóval alacsonyabb költséggel, mint a vasöntvények korszerűbb motorkonstrukciókhoz történő felhasználásának szokásos gyakorlata. Az üzemanyag Amerikában is jóval olcsóbb volt, mint Európában, így a járó fénysugár motor alacsonyabb hatékonysága kevésbé volt szempont. A philadelphiai hajógyártó, Charles H. Cramp Amerika általános versenyképességének hiányát a brit hajóépítő iparral a 19. század közepe és vége között vádolta az amerikai hazai hajóépítők és hajótulajdonosok konzervativizmusáért, akik ragaszkodva ragaszkodtak az elavult technológiákhoz, mint például a járógerenda és hozzá kapcsolódó lapátkereke jóval azután, hogy a világ más részein elhagyták őket.

  • A járókerék-motor alapdiagramja

  • USS  Delaware  (1861) . A hajó gyémánt formájú "járónyalábja" jól látható a hajók között

Templomtorony

Meredek motor

A toronyhajtómű, amelyet néha "keresztfejű" motornak is neveznek, korai kísérlet volt arra, hogy elszakadjon mind a járólámpa, mind az oldalsó kar típusánál alkalmazott közös fénysugár-koncepciótól, és kisebb, könnyebb, hatékonyabb kialakítással álljon elő. Egy meredek motorban a dugattyú függőleges rezgése nem változik vízszintes lengő mozgássá, mint egy gerendahajtású motorban, hanem egy keresztfejből és két rúdból álló szerelvény mozgatására szolgál a függőleges vezetőn keresztül a a motor, amely viszont forgatja az alatta lévő főtengely összekötő rudat. A típus korai példáiban a keresztfej szerelvény téglalap alakú volt, de idővel hosszúkás háromszöggé finomodott. A motorhenger fölötti háromszög alakú szerelvény megadja a motor jellegzetes "torony" alakját, innen származik a név.

A meredek motorok magasak voltak, mint a gyalogos gerendák, de oldalirányban sokkal keskenyebbek, így helyet és súlyt is megtakarítottak. Magasságuk és magas súlypontjuk miatt a gyalogos gerendákhoz hasonlóan kevésbé tekinthetők megfelelőnek az óceánjáró szolgálatok számára, de évtizedekig, különösen Európában, rendkívül népszerűek maradtak a belvízi és part menti hajók számára.

A meredek motorok az 1830-as években kezdtek megjelenni gőzhajókban, és a típust az 1840-es évek elején tökéletesítette David Skier skót hajóépítő . A torony motort fokozatosan felváltották a különféle közvetlen működésű motorok.

sziámi

A „dupla hengeres” vagy „ikerhengeres” motornak is nevezett sziámi motor egy másik korai alternatíva volt a gerendás vagy oldalsó karú motorral szemben. Ennek a motortípusnak két egyforma, függőleges motorhenger volt egymás mellett elrendezve, amelyek dugattyúrudai egy közös, T alakú keresztfejhez voltak rögzítve. A keresztfej függőleges karja a két henger között lefelé nyúlt, és alul mindkét főtengely-összekötőrúdhoz és egy vezetőhengerhez volt rögzítve, amely a hengerek függőleges oldala között csúszott, lehetővé téve a szerelvény számára, hogy mozgás közben megtartsa a helyes utat .

A sziámi motort Joseph Maudslay ( Henry fia ) brit mérnök találta ki , de bár ő rezgő motorja után találta ki (lásd alább), nem sikerült elérnie ugyanolyan széles körű elfogadottságot, mivel csak kissé kisebb és könnyebb volt, mint az oldal -karos motorok, amelyek cseréjére készült. Számos század közepi hadihajón használták, beleértve az első csavaros légcsavarral felszerelt hadihajót, a HMS  Rattler-t .

  • A sziámi motor alapdiagramja

  • Gyűrű alakú motor diagramja (lásd alább) sziámi csatlakozó mechanizmussal

  • A HMS Retribution sziámi motorja (1844)

Közvetlen színészi játék

A 19. századi szakirodalomban két meghatározása létezik a közvetlen működésű motornak. A korábbi meghatározás a "közvetlen hatású" kifejezést a gerendán kívüli motorokra (azaz a járólámpa, az oldalkar vagy a szöcske) más típusú motorokra alkalmazza. A későbbi meghatározás csak azokra a motorokra használja a kifejezést, amelyek a dugattyúrúdon és / vagy a hajtórúdon keresztül közvetlenül hajtják végre a főtengelyt. Hacsak másként nem jelezzük, ez a cikk a későbbi meghatározást használja.

Az oldalkar vagy a gerendahajtó motorral ellentétben a közvetlen működésű motor könnyen alakítható akár a lapátkerék, akár a légcsavar meghajtására. Amellett, hogy alacsonyabb profilú, a közvetlen működésű motorok előnye, hogy kisebbek és súlyuk lényegesen kisebb volt, mint a gerendás vagy oldalkaros motoroké. A Királyi Haditengerészet megállapította, hogy átlagosan egy közvetlen működésű motor (korai meghatározás) 40% -kal kisebb súlyú, és csak akkora gépteret igényel, mint egy ekkora teljesítményű oldalkar. Az ilyen motorok egyik hátránya, hogy hajlamosabbak voltak a kopásra, ezért több karbantartást igényeltek.

Rezgő

Fő cikk: Rezgőhengeres gőzgép

Az oszcilláló motor egy olyan közvetlen működésű motor volt, amelyet a motor méretének és súlyának további csökkentésére terveztek. Az oszcilláló motorok dugattyúrúdjait közvetlenül a főtengelyhez csatlakoztatták, elengedve a hajtórudak szükségességét. Ennek elérése érdekében a motorhengerek nem mozdulatlanok voltak, mint a legtöbb motornál, hanem középen olyan tolókarokkal rögzítették őket, amelyek maguk a hengerek hagyták előre-hátra elfordulni a főtengely forgása közben - ezért ez a kifejezés oszcilláló . Gőzt szolgáltattak és kimerítették a szárakon. A henger oszcilláló mozgását általában arra használták, hogy a szárak nyílásait felsorakoztassák, hogy a gőzbevezetés és a kipufogógáz a megfelelő időben a hengerhez irányuljon. Azonban gyakran külön szelepeket biztosítottak, amelyeket az oszcilláló mozgás vezérelt. Ez lehetővé teszi az időzítés megváltoztatását a kiterjedt munkavégzés érdekében (mint a PD Krippen lapáthajó motorjában ). Ez egyszerűséget biztosít, de megtartja a tömörség előnyeit.

Az első szabadalmaztatott oszcilláló motort Joseph Maudslay építette 1827-ben, de a típust John Penn tökéletesnek tekintette . Az oszcilláló motorok a 19. század nagy részében továbbra is népszerű tengeri motorok maradtak.

  • Maudslay oszcilláló motor modellje

  • HMS Black Eagle oszcilláló lapátos motorjai . Rezgő motorok használhatók akár lapátok, akár légcsavarok meghajtására.

  • Oszcilláló motor, amelyet 1853-ban épített a londoni J. & A. Blyth az Orsova osztrák lapátos gőzös számára

Törzs

A csomagtartó motor, egy másik típusú közvetlen működésű motor, eredetileg a motor magasságának csökkentésére, a hosszú löket megtartása mellett került kifejlesztésre . (A hosszú stroke-ot akkor tartották fontosnak, mert csökkentette az alkatrészek megterhelését.)

A törzs a motor elhelyezi a hajtórúd belül egy nagy átmérőjű üreges dugattyú. Ez a "csomagtartó" szinte nem terhel. A csomagtartó belseje nyitott a külső levegő számára, és elég széles ahhoz, hogy befogadja a hajtórúd oldalirányú mozgását, amely összekapcsolja a dugattyúfejnél lévő tuskótüskét egy külső főtengellyel.

A csomagtartó falai vagy a dugattyúhoz vannak csavarozva, vagy egy darabbal vannak öntve vele, és vele együtt mozognak előre-hátra. A henger munkarésze gyűrű alakú vagy gyűrű alakú, a csomagtartó a henger közepén halad át.

A csomagtartó motorok korai példáiban függőleges hengerek voltak. A hajóépítők azonban hamar rájöttek, hogy a típus elég kompakt ahhoz, hogy vízszintesen feküdjön át a gerincen . Ebben a konfigurációban nagyon hasznos volt a haditengerészet számára, mivel annak profilja elég alacsony volt ahhoz, hogy teljesen elférjen egy hajó vízvezetéke alatt , a lehető legbiztonságosabb az ellenséges tűztől. A típust általában katonai szolgálatra John Penn állította elő.

A csomagtér motorjai a 19. század közepén elterjedt hadihajókon gyakoriak voltak. Kereskedelmi hajókat is hajtottak, ahol - bár kompakt méretük és alacsony súlypontjuk miatt értékelik őket - üzemeltetésük drága volt. A csomagtér-motorok azonban nem működtek jól a 19. század második felében elterjedt magasabb kazánnyomás mellett , és az építők más megoldások miatt elhagyták őket.

A csomagtartó motorok általában nagyok voltak, de a krími háború számára készült egy kicsi, sorozatgyártású, nagy fordulatszámú, nagynyomású változat. A típus elég hatékony volt a későbbi ágyúkban is. Egy eredeti törzse motorja ágyúnaszád típus létezik a Western Australian Museum in Fremantle . 1872-es elsüllyedése után 1985-ben nevelkedett az SS  Xantho-ból, és most kézzel megfordítható. A motor kompakt jellegét szemléltető üzemmódja megtekinthető volt a Xantho projekt honlapján.

  • Csomagtér motor illusztrációja

  • A HMS  Bellerophon csomagtartó motorjának kivágott képe, a (bal oldalon) a motorhenger, a gyűrű alakú dugattyú és a csomagtartó egység és a hajtórúd a csomagtartón belül

  • Lenézve a HMS  Warrior  (1860) csomagtartó motorjára . A hajtórúd látható a jobb oldali csomagtartóból.

Rezgőkar

Az USS  Monadnock  (1863) rezgőkaros motorja - elölnézet

A rezgőkar, vagyis féltengelyes motor a svéd - amerikai mérnök, John Ericsson által tervezett hagyományos csomagtartó motor fejlesztése volt . Az Ericssonnak egy olyan kicsi, alacsony profilú motorra volt szüksége, mint a csomagtartó motorja az amerikai szövetségi kormány monitorainak működtetésére , az amerikai polgárháború során kifejlesztett hadihajó-típusra , amelyben nagyon kevés hely állt rendelkezésre egy hagyományos erőmű számára. Maga a csomagtartó motor azonban alkalmatlan volt erre a célra, mert a tömeg túlsúlya a motor azon oldalán volt, amely a hengeret és a csomagtartót tartalmazta - ezt a problémát a tervezők nem tudták kompenzálni a kisméretű monitoros hadihajókon.

Külső videó
videó ikonra Modell rezgő kar motorja USS Monitor akcióban

Az Ericsson úgy oldotta meg ezt a problémát, hogy két vízszintes hengert tett háttal a motor közepére, két "rezgőkart" működtetve, mindkét oldalon egyet, amelyek tengelyek és kiegészítő karok segítségével forgattak egy központi helyen elhelyezkedő főtengelyt. A rezgőkaros motorokat később más hadihajókban és kereskedelmi hajókban alkalmazták, de használatuk az Egyesült Államokban és az Ericsson őshonos Svédországban épített hajókra korlátozódott, és mivel kevés előnnyel bírtak a hagyományos motorokkal szemben, mások hamar kiszorították. típusok.

Hátszínjáték

A hátsó működésű motor, más néven visszatérő hajtórúd motor , egy másik motor, amelyet nagyon alacsony profilúnak terveztek. A hátsó működésű motor tulajdonképpen egy módosított toronyhajtómű volt, amelyet vízszintesen helyeztek el egy hajó gerincén, ahelyett, hogy függőlegesen állt volna fölötte. A tipikus toronyhajtóműben található háromszög keresztmetszet helyett azonban a hátsó működésű motor általában két vagy több hosszúkás, párhuzamos dugattyúrudat használ, amelyek keresztirányban végződnek, és ugyanazt a funkciót látják el. A "hátsó működésű" vagy a "visszatérő hajtórúd" kifejezés abból ered, hogy a hajtórúd "visszatér" vagy visszajön a motornak a motorhengerrel szemközti oldaláról, hogy egy központi helyen elhelyezkedő főtengelyt forgasson.

A hátsó működtetésű motorok a 19. század közepén mind a hadihajók, mind a kereskedelmi hajók körében népszerűek voltak, de a gyorsan változó technológia ezen korszakában sok más motortípushoz hasonlóan végül más megoldások miatt elhagyták őket. Csak egy fennmaradt hátsó működésű motor létezik - a TV Emery Rice (korábban USS  Ranger ) motorja , amely ma az Amerikai Kereskedelmi Tengerészeti Múzeum kijelzőjének középpontja .

  • Az USS  Ranger hátsó működésű motorjának diagramja

  • A HMS Agincourt (1865) visszatérő hajtórúd-motorja

Függőleges

Mivel a gőzhajók mérete és űrtartalma a 19. század folyamán folyamatosan növekedett, ennek megfelelően csökkent az alacsony profilú, alacsony tömegközéppontú motorok iránti igény. Ezektől a tervezési kényszerektől egyre inkább megszabadulva a mérnökök visszatérhettek az egyszerűbb, hatékonyabb és könnyebben karbantartható tervekre. Ennek eredményeként az úgynevezett "függőleges" motor (pontosabban függőleges fordított közvetlen működésű motor) növekvő dominanciája volt .

Ennél a motortípusnál a hengerek közvetlenül a főtengely felett helyezkednek el, a dugattyúrúd / hajtórúd egységek nagyjából egyenes vonalat képeznek a kettő között. A konfiguráció hasonló a modern belső égésű motorokéhoz (az egyik figyelemre méltó különbség, hogy a gőzgép kettős működésű, lásd alább, míg szinte az összes belső égésű motor csak a lefelé irányuló löketnél termel energiát). A függőleges motorokat néha "kalapács", "kovácsolt kalapács" vagy "gőzkalapács" motoroknak nevezik, nagyjából hasonló megjelenésük miatt, mint egy másik 19. századi gőztechnika, a gőzkalapács .

A függőleges motorok a 19. század vége felé szinte minden más típusú tengeri gőzgépet felváltottak. Mivel annyira elterjedtek, a függőleges motorokat általában nem ilyenekként említik, hanem henger technológiájuk alapján, azaz összetett, hármas tágulású, négyszeres tágulásúakként stb. A "függőleges" kifejezés az ilyen típusú motorokra pontatlan, mivel technikailag bármilyen típusú gőzgép "függőleges", ha a henger függőlegesen van irányítva. Az a motor, amelyet valaki "függőlegesnek" ír le, lehet, hogy nem függőleges fordított közvetlen működésű, hacsak nem minősítés nélkül használja a "függőleges" kifejezést.

  • Egy egyszerű "kalapácsos" motor rajza

  • Az USS  Wisconsin  (BB-9) függőleges hármas kiterjesztésű motorja . A henger, a dugattyúrúd, a hajtórúd és a főtengely tipikus függőleges motorelrendezése jól látható ezen a fotón.

Hengerek szerint osztályozott motorok

Egyszerű bővítés

Az egyszerű tágulású motor olyan gőzgép, amely a gőzt csak egy fokozaton keresztül terjeszti ki, vagyis valamennyi hengerét ugyanazon a nyomáson működtetik. Mivel ez messze a legelterjedtebb motor volt a tengeri motorok fejlesztésének korai szakaszában, az "egyszerű bővítés" kifejezés ritkán fordul elő. Feltételezzük, hogy a motor egyszerű bővítésű, hacsak másképp nem szerepel.

Összetett

Az összetett motor olyan gőzgép, amely hengereket működtet több szakaszon keresztül, különböző nyomásszinteken. Az összetett motorok a hatékonyság javításának módszerét jelentették. Az összetett motorok kifejlesztéséig a gőzgépek csak egyszer használták a gőzt, mielőtt újrahasznosították a kazánhoz. Az összetett motor a gőzt először egy vagy több nagyobb, alacsonyabb nyomású második hengerbe dolgozza fel, hogy a hőenergia nagyobb részét felhasználja. Az összetett motorok úgy konfigurálhatók, hogy növeljék a hajó gazdaságosságát vagy sebességét. Általánosságban elmondható, hogy az összetett motor bármely olyan gőzgépre vonatkozhat, amelynek különböző nyomású hengerek vannak - azonban ez a kifejezés általában olyan motorokra vonatkozik, amelyek csak két fokozaton keresztül terjesztik a gőzt, azaz olyanokra, amelyek csak két különböző nyomáson működtetik a hengereket (vagy "kettős tágulású" motorok).

Megjegyezzük, hogy a vegyület motor (beleértve a többszöri bővítés motorok, lásd alább) is több, mint egy sor változó nyomású henger. Például egy motornak lehet két hengere, amelyek x nyomáson működnek, és kettő y nyomáson működik, vagy egy henger, amely x nyomáson működik, és három, y nyomáson működik. Összetetté (vagy kettős tágulássá) teszi a többszörös tágulással szemben, hogy csak két nyomás van , x és y.

Az első vegyület motor hitte volna telepíteni a hajót, hogy szerelt Henry Eckford az amerikai mérnök, James P. Allaire 1824 Azonban sok forrásból attribútum a „találmány” a tengeri vegyület motor Glasgow „s John Elder ben az 1850-es évek. Elder olyan javításokat hajtott végre az összetett motoron, amely biztonságossá és gazdaságossá tette az óceán átkelő útjait.

Hármas vagy többszörös bővítés

A hármas tágulási motor egy összetett motor, amely három szakaszban terjeszti ki a gőzt, például három hengerrel rendelkező motor három különböző nyomáson. Négyszeres tágulási motor négy szakaszban terjeszti a gőzt stb. Amint azonban a fentiekben kifejtésre került, a tágulási fokozatok száma határozza meg a motort, nem pedig a hengerek száma, például az RMS Titanic négy hengeres, hármas tágulású motorral rendelkezett. Az első sikeres kereskedelmi használatra volt motorral épült Govan in Scotland által Alexander C. Kirk az SS Aberdeen 1881.

A többszörös bővítésű motorgyártás jóval a 20. századig folytatódott. Az Egyesült Államok által a második világháború alatt épített mind a 2700 Liberty-hajót hármas bővítésű motorok hajtották, mert az Egyesült Államok tengeri gőzturbinák gyártására irányuló képessége teljes egészében hadihajók építésére irányult. A hármasban a hármas kiterjesztésű motorok legnagyobb gyártója a Joshua Hendy Vasmű volt . A háború vége felé egyre nagyobb számban gyártottak turbinás meghajtású Victory hajókat .

Gyűrűs

A gyűrű alakú motor szokatlan típusú motor, amelynek gyűrű alakú (gyűrű alakú) henger van. James P. Allaire amerikai úttörő mérnök korai összetett motorjai gyűrű alakúak voltak, kisebb, nagynyomású hengerrel egy nagyobb, gyűrű alakú alacsony nyomású henger közepén. A csomagtartó motorok a gyűrűs motorok másik típusa voltak. A gyűrűs tengeri motorok harmadik típusa a sziámi motor összekötő mechanizmusát használta - de két különálló henger helyett egyetlen, gyűrű alakú henger volt a keresztfüggőleges függőleges karja köré tekerve (lásd a fenti "Sziámi" alatti ábrát).

Egyéb kifejezések

Néhány más kifejezéssel találkozhatunk a korabeli tengeri motorok irodalmában. Ezeket az alább felsorolt ​​kifejezéseket általában a fent felsorolt ​​motor-osztályozási alapkifejezések egy vagy többel együtt használják.

Egyszerű

Az egyszerű motor olyan motor, amely egyetlen gőzkioldással működik, függetlenül a motorra szerelt hengerek számától. Körülbelül a 19. század közepéig a legtöbb hajó motorja csak egy hengeres volt, bár egyes hajók több hengeres egyszerű motorral és / vagy több motorral rendelkeztek.

Kettős hatású

A kettős működésű motor olyan motor, ahol a dugattyú mindkét oldalára gőzt vezetnek. A korábbi gőzgépek csak egy irányban alkalmazták a gőzt, lehetővé téve a lendület vagy a gravitáció visszatérését a dugattyú kiindulási helyére, de egy kettős működésű motor gőzt használ a dugattyú mindkét irányba történő kényszerítésére, ezzel növelve a forgási sebességet és a teljesítményt. Az "egyszerű motor" kifejezéshez hasonlóan a "kettős működésű" kifejezés ritkábban fordul elő az irodalomban, mivel szinte az összes tengeri motor kettős működésű volt.

Függőleges, vízszintes, ferde, fordított

Ezek a kifejezések a motor hengerének helyzetére utalnak. Egy függőleges henger függőlegesen áll, dugattyúrúdja fölötte (vagy alatt) működik. A függőleges fordított motor függőleges hengerelrendezésként van meghatározva, a főtengely közvetlenül a henger (ek) alá van felszerelve. Döntött vagy vízszintes típus esetén a henger és a dugattyú lejtőn vagy vízszintesen helyezkedik el. A ferde fordított henger lejtőn működő fordított henger. Ezeket a kifejezéseket általában a fenti motortípusokkal együtt használják. Így lehet vízszintes közvetlen működésű motor, vagy ferde összetett kettős működésű motor stb.

A ferde és vízszintes hengerek nagyon hasznosak lehetnek a haditengerészeti hajókban, mivel tájolásuk a lehető legalacsonyabb motortartást és így kevésbé érzékeny a sérülésekre. Alkalmazhatók alacsony profilú hajókban is, vagy alacsonyabban tarthatják a hajó súlypontját. Ezenkívül a ferde vagy vízszintes hengereknek az volt az előnyük, hogy a függőleges hengerrel összehasonlítva csökkentették a rezgés mennyiségét.

Fogaskerék

Fogaskerekes motor vagy „fogaskerék-csavar” a propellert a motor sebességétől eltérő sebességgel forgatja. A korai tengeri hajócsavaros hajtóművek felfelé voltak állítva, vagyis a légcsavar nagyobb fordulatszámon működött, mint maga a motor. Ahogy a 19. század második felében a motorok gyorsabbá és erősebbé váltak, a hajtóműtől szinte univerzálisan eltekintettek, és a légcsavar ugyanolyan forgási sebességgel működött, mint a motor. Ez a közvetlen meghajtású elrendezés mechanikailag a leghatékonyabb, és a dugattyús gőzgépek jól megfelelnek a csavaros légcsavaroknál a leghatékonyabb forgási sebességnek.

Lásd még

Lábjegyzetek

Hivatkozások

  • Amerikai Gépészmérnökök Társasága (1978): Joshua Hendy Vasmű - tájékoztató kiadvány.
  • Buell, Augustus C. (1906): Charles H. Cramp , JB Lippincott Co., Philadelphia és London emlékiratai, 92–93.
  • Chatterton, E. Keble (1910): Gőzhajók és történetük , 132. oldal, Cassell and Company Ltd.
  • Christley, James J. és Jurens, WJ (1991). "32/90. Kérdés: Ericsson rezgőkar motor". Hadihajó Nemzetközi . Nemzetközi Haditengerészeti Kutatási Szervezet. XXVIII (4): 403–404. ISSN  0043-0374 .
  • Dumpleton, Bernard (2002): A lapátos gőzös története , Intellect Books (Egyesült Királyság), ISBN  978-1-84150-801-6 .
  • Evers, Henry (1873): Gőz és gőzgép: szárazföldi, tengeri és mozdony , William Collins, Sons & Co., London és Glasgow.
  • Fox, Stephen (2003): Transzatlanti: Samuel Cunard, Isambard Brunel és a nagy atlanti gőzhajók , HarperCollins, ISBN  978-0-06-019595-3 .
  • Fry, Henry (1896): Az észak-atlanti gőzhajózás története: A korai hajók és hajótulajdonosok némi beszámolójával , Sampson Low, Marston & Co., London.
  • Harvey, Steven (2007) : Egy gőzhajóval kezdődött : egy amerikai saga , Authorhouse, p. 55, ISBN  978-1-4259-6719-2
  • Hilton, George W. (2002): Lake Michigan Passenger Steamers , Stanford University Press, p. 59, ISBN  978-0-8047-4240-5 .
  • Kludas, Arnold (2000?): Észak-Atlanti-óceán rekordlemezei: Blue Riband Liners 1838–1952 , Brassey's, Inc., Washington, DC, ISBN  1-57488-328-3 .
  • Laxton, Frederick William (1855): The Civil Engineer and Architect's Journal, beépítve a The Architect-hez , XVIII. Kötet, John Knott, London.
  • MacLehose, James (1906): Az elmúlt harminc év alatt elhunyt és életük során száz glasgow-i férfi emlékiratai és portréi sokat tettek azért, hogy a város a jelenlegi legyen , James MacLehose & Sons, Glasgow, p. 118., amelyet a Glasgow Digital Library reprodukált .
  • Maginnis, Arthur J. (1900): Az atlanti komp: hajói, férfiak és munkások , Whittaker and Co., London és New York.
  • Murray, Robert (1858): Alapvető értekezés a tengeri motorokról és gőzhajókról: A királyi és kereskedői haditengerészetben használt csavar és hajtóerő gyakorlati megjegyzéseivel együtt , kiadó: J. Weale.
  • Seaton, Albert Edward (1885): A tengerészmérnöki kézikönyv - a tengeri gépek tervezését, építését és megmunkálását tartalmazza , 4. kiadás, Charles Griffin & Co., London.
  • Sennett, Richard és Oram, Sir Henry J. (1918): A tengeri gőzgép: traktátus mérnökhallgatóknak, fiatal mérnököknek, valamint a Királyi Haditengerészet és a Mercantile Marine tisztjeinek , Longmans, Green & Co., London, New York, Bombay és Kalkutta.
  • Sutherland, John Lester (2004): Gloucesteri és az északi part gőzhajói , The History Press, ISBN  978-1-59629-000-6 , 31-32 .
  • Thurston, Robert Henry (1883): A gőzgép növekedésének története , 2001 - ben újranyomtatta az Adamant Media Corporation, ISBN  978-1-4021-6205-3 .
  • Ward, JH: (1864): Népszerű értekezés a gőzről, és alkalmazása a hasznos művészetekre, különösen a navigációra , D. Van Nostrand, New York, p. 60.

Külső linkek