Первые дизельные суда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Факультет: корабельной энергетики и автоматики

Курсовая работа на тему:

Первые дизельные суда

Выполнил:

Студент 1-го курса

Климович А.А.

Проверил:

Преподаватель

Столяров А.С.

Санкт-Петербург 2012 г.

Содержание

Введение

История создания теплоходов в России

Разработка дизельных двигателей

Заключение

Литература

Приложения

Введение

В начале XX века произошли значительные перемены в кораблестроении - на смену пароходам, широко использовавшимся в течение ста лет на всех водных транспортных путях, приходят более совершенные суда с дизельным приводом.

Начало этому важному перевороту было положено в России - именно здесь был создан первый реверсный судовой дизель и построены первые в мире теплоходы и подводные лодки. Инициатором всех этих разработок выступила одна из крупнейших российских фирм «Товарищество братьев Нобель». Нобели одними из первых оценили важное значение изобретения Рудольфа Дизеля. Едва появились сообщения об его двигателе, Эммануил Нобель завязал переговоры о покупке лицензии. Главное, что подкупало Нобеля в новом двигателе, - это то, что он мог работать на тяжелом топливе. В 1898 году, заплатив огромные по тем временам деньги (около 500 тысяч рублей), Нобель получил чертежи 20-сильного дизеля. После их тщательного изучения на Петербургском заводе фирмы многие детали двигателя были изменены как по конструктивным соображениям, так и, главным образом, по тому, что первый двигатель решено было заставить работать на нефти, а не на керосине. Трудности использования нефтяного топлива тогда еще нигде в мире не были преодолены.

Первый в мире работающий на нефти двигатель Дизеля был пущен в ход в 1899 году. Он развивал 25 л. с. и затрачивал в час около четверти килограмма нефти на 1 л. с. Это был важный успех, но заветной мечтой Нобеля было применение дизеля в качестве судовой машины. В то время среди многих инженеров еще было распространено скептическое отношение к дизелям. Большинство считало, что эти двигатели не годятся в качестве привода для движения судов. Причины для этого были достаточно вескими. Во-первых, дизели не имели заднего хода (реверса) и, установленные на корабле, могли вращать винт только в одну сторону. Во-вторых, первые дизели было невозможно запустить при некоторых крайних положениях поршня. В третьих, работа дизелей с трудом поддавалась регулировке - было трудно поменять режим их работы, например, уменьшить или увеличить частоту вращения вала, увеличивая или уменьшая тем самым скорость движения судна. Эти недостатки, не имевшие большого значения при стационарной установке и небольших размерах дизеля, работавшего под постоянной нагрузкой, были весьма существенным изъяном для транспортного двигателя. Широко применявшаяся тогда паровая машина имела в этом смысле перед дизелем преимущество - реверс, изменение частоты вращения вала и пуск из любого положения достигались на ней без всякого труда. В таком случае, казалось бы, стоило ли вообще связываться с дизелем? Оказывается, стоило - в этом убеждали Нобеля элементарные расчеты.

Огромное достоинство дизеля заключается в его высоком КПД и, следовательно, в его экономичности. Поскольку дизели требовали в четыре раза меньше топлива по сравнению с паровыми машинами той же мощности, легко было представить себе, какие огромные перспективы открывало перед судоходством такое сокращение в весовом отношении расходов топлива, как в коммерческом, так и особенно в военном флоте. Сравнивая обычное паровое судно с тепловым, предназначенным для одинакового по дальности плавания, легко было рассчитать, что второе из них, снабженное дизелем, сможет взять вчетверо меньший по весу запас топлива, увеличив за этот счет свою грузоподъемность. Наоборот, если будет взято обоими одинаковое количество топлива, то, очевидно, теплоход сможет пройти в четыре раза большее расстояние, нежели пароход. Конечно, для малой дальности плавания разница между обоими типами судов была не так уж велика, но при повышении дальности плавания разница между теплоходом и пароходом увеличивалась исключительно. При рейсе в 10 тысяч миль с грузоподъемностью в 1000 т пароход фактически мог перевести в два раза больше груза, чем такой же пароход. Для условий русского судоходства это имело колоссальное значение, так как возникала возможность, не прибегая к погрузкам дополнительного топлива в пути, пройти с собственным запасом большее расстояние. Были и другие немаловажные преимущества. Например, загрузка теплохода нефтью осуществлялась наливом, в то время как уголь приходилось грузить вручную. Правда, невыгодность парохода компенсировалась дешевизной угольного топлива, но для Нобеля, одного из крупнейших нефтяных магнатов того времени, эта сторона не имела существенного значения.

В том же году Нобель купил лицензию на двигательную установку Дель-Пропосто, позволявшую более экономично использовать дизель в качестве судовой машины. Принцип ее действия заключался в том, что на переднем ходу дизель непосредственно связывался с гребным винтом, а электрическая передача применялась лишь для заднего хода и маневрирования. Это значительно снижало потери энергии, ведь большую часть времени винты получали вращение непосредственно от дизеля, а для маневрирования и заднего хода не требовалось полной мощности.

Только в 1908 году многолетние поиски увенчались созданием реверсного двигателя. В реверсном двигателе необходимо было иметь, во-первых, механизм, переключающий органы распределения переднего и заднего хода, вводящий в действие одни и одновременно выключающий другие, и, во-вторых, устройство для пуска в ход двигателя при любом положении коленчатого вала. Из этих двух элементов реверса первый, то есть механизм для перестановки распределения, был создан довольно легко: на распределительном валу разместили две системы кулачков - одну для переднего, а другую для заднего хода. Передвижением всей системы в одну сторону двигатель получал распределение для переднего хода, передвижением в обратную - для заднего. Реверсировка двигателя (переход от «полного вперед» до «полного назад») занимала 10-12 секунд. Устройство для пуска в ход, наоборот, составляло главную и более трудную задачу, но и она была очень удачно разрешена русскими инженерами на заводе Нобеля. Правда, эти дизельные машины были изготовлены не для теплохода, а для подводной лодки «Минога», спущенной в 1908 году, которая, таким образом, стала первой в мире дизельной подводной лодкой.

Задача выхода из мертвого хода была разрешена следующим образом: переход от работы системы воздухом на работу нефтью происходил не сразу, а постепенно - сначала все цилиндры работали воздухом, затем один переключался на нефть; после того как он давал рабочий ход, на нефть переводился второй цилиндр и так далее. Разновременность и последовательность вспышек в цилиндре выводили коленчатый вал из любого положения. Одновременно путем уменьшения и увеличения подачи нефти было достигнуто регулирование числа оборотов. Таким образом, были разрешены все проблемы по созданию судовой дизельной машины.

История создания теплоходов в России

теплоход дизельный двигатель баржа

Нефтеналивная речная баржа «Вандал» (построенная на Сормовском заводе и привезённая в Петербург) стала первым теплоходом в мире. Двигательная установка «Вандала» состояла из трёх трёхцилиндровых четырёхтактных компрессорных дизельных двигателей мощностью по 120 л.с. каждый, и электрической передачи. Двигатели были нереверсионными, но благодаря электрической передаче судно могло двигаться задним ходом. Также электрическая передача обеспечивала высокую манёвренность, так как можно было плавно регулировать скорость судна, однако при передаче терялось 15 % мощности дизельного двигателя. Электрическая передача состояла из трёх электрогенераторов и трёх электродвигателей, которые приводили в движение три гребных винта. Судовая двигательная установка показала себя хорошо во время испытаний, но в первом же рейсе «Вандал» стал жертвой аварии. После ремонта «Вандал» проработал на Волге ещё десять лет.

Размеры «Вандала» -- 74,5 м в длину и 9,5 в ширину. Судно брало на борт 820 тонн груза и развивало скорость в 13 км/ч. Корпус плоскодонный, машинное отделение располагалось посередине корпуса, танки для нефти размещались спереди и сзади от машинного отделения.

Чертёж «Вандала»

В 1904 году фирмой Нобеля был построен следующий теплоход, «Самрат», также бывший речным танкером. Он имел два дизеля по 180 л. с. и два электрогенератора. Каждый дизель соединялся с электрогенератором, а потом через муфту с гребным винтом, на котором располагался электромотор. При переднем ходе дизель работал прямо на винт, а генератор и электродвигатель вращались, не давая и не получая тока, как маховики. При заднем ходе двигатель начинал работать на электрогенератор, который посылал ток на электромотор и давал гребному винту обратное вращение. «Вандал» и «Самрат» имели грузоподъёмность в 750 тонн каждый.

Результаты первых же рейсов «Сармата» показали все преимущества дизельных установок на судах. Расходы нефти против однотипных пароходов (которые работали на нефти, а не на угле) оказались в пять раз меньшими. В то же время маневрирование и управление нисколько не ухудшились. О технических испытаниях теплохода печатались отчеты, и не только в России - «Сармат» сделался знаменитостью.

В 1908 году и опять же в России был построен первый морской теплоход -- танкер «Дело», предназначенный для работы на Каспийском море. Он имел два двигателя общей мощностью в 1000 л.с. «Дело» было крупным судном, его длина составляла 106 метров, ширина -- 15 метров, а грузоподъёмность достигала 4000 тонн.

Несколько позже был спущен на воду лучший из этой серии теплоходов - "Данилиха". Построенное по проекту инженера Н.В. Кабачинского для товарищества «Братья Каменские и Н. Мешков» в 1913 году, "Данилиха" была довольно значительна по своим размерам (280х48х11 м), самым крупным по грузоподъемности судном (до 123 тыс. пудов), двухвинтовым, мощностью в 300 эф. сил, мелководным, могущим доставить груз до Москвы.

Оно стало прототипом сухогрузного флота большой грузоподъемности и мощности типа «Большая Волга» и «Шестая пятилетка», строительство которого развернулось в будущем. Братья Каменские родом из деревни Данилиха, что на Каме, поэтому так и назвали свое судно.

Первые теплоходы России:

1903 -- «Вандал»

1904 -- «Самрат»

1907 -- «Коломенский»

1908 -- «Илья Муромец»

1908 -- «Дело»

1911 -- «Урал» -- колёсный теплоход, первый пассажирский теплоход в мире, 800 номинальных сил (сгорел в 1916)

1912 -- «Инженер Корейво» -- грузовой теплоход мощностью в 600 номинальных сил и грузоподъёмностью в 70 тысяч пудов. Построен на Коломенском заводе

1913 -- «Данилиха» -- сухогруз, грузоподъёмность 2000 тонн, мощность 300 номинальных сил. Построен по проекту инженера Н. В. Кабачинского на Сормовском заводе

1915 -- «Москвич», первый в мире буксир-теплоход с горизонтальным двигателем

Кроме крупных, некоторые, из которых отмечены в списке, строились или переоборудовались под теплоходы и малые суда. К 1914 году на Волге их было уже около двухсот, а число крупных теплоходов составляло 48 (пассажирских и грузопассажирских -- 16, грузовых -- 12, буксиров -- 20). В 1907 году Коломенский завод приступил к строительству серии пассажирских теплоходов с винтовым приводом (заказчиком выступало акционерное общество «Кавказ и Меркурий»). Первое судно серии, которое назвали «Бородино», было готово к 1911 году. Строительство серии таких теплоходов продолжалось до 1917 года, всего было построено 11 теплоходов. Самые долговечные суда этой серии, «Урицкий» (первоначально -- «Царьград»), «Парижская Коммуна» (первоначально -- «Иоанн Грозный») и собственно «Память тов. Маркина» (первоначально «Багратион») -- проработали на Волге до 1991 года.

Разработка дизельных двигателей

К концу 1911 г в России в регулярной работе находилось 149 судовых двигателей Дизеля, совокупной мощностью в 34.105 л.с. Столь беспримерный успех нового рода судовых механизмов объясняется тем, что Русские заводы, занимающиеся их построением, не остановились перед риском крупных затрат. Они создали судовой двигатель в полной мере отвечающий предъявленным к нему требованиям.

Двигатель работал вполне исправно при различных степенях наполнения и при числе оборотов от 120 до 400, развивая до 140 л.с. Переход с одного числа оборотов к другому совершался весьма быстро, простым вращением маховика. Расход топлива оказался не выше, чем у лучших стационарных двигателей того времени: при всех нагрузках отходящие газы были бесцветны и невидимы, причем выяснилось, что двигатель одинаково хорошо работает на различных сортах топлива. КПД двигателя оказался не ниже, чем у других стационарных двигателей.

Этот двигатель является первым в мире реверсивным четырехтактным двигателем, заслуживающим название судового.

В том же 1908 году завод выполняет также установку трехцилиндрового реверсивного двигателя в 140 л.с. на ручной колесный буксир «Беломор».

Вполне очевидно,что в данном случае зубчатая передача неизбежна: гребные колеса делают обычно 50-60 оборотов в минуту, число же оборотов двигателя колеблется в пределах 180-300 в минуту. Благодаря передаче возможно регулирование числа оборотов гребного колеса.

Заключение

Таким образом в течение весьма небольшого времени российская промышленность освоила выпуск теплоходов. Приобретённый опыт позволил перейти от опытных единичных судов к серийному производству. Судовые двигатели стремительно развивались благодаря разработкам Коломенского завода и завода Нобеля.

Литература

1. «Теплоходъ» №3-6

2. http://www.dmitrysmor.ru

3. http://river-forum.ru

4. http://ru.wikipedia.org

Приложения

Размещено на Allbest.ru