Модель парового минного катера «АВОСЬ» с действующей паровой машиной

Модель

парового минного катера «АВОСЬ»

с действующей паровой машиной

Автор проекта: Книга Максим

Руководитель: Мартышевский О.В.

Калининград 2016

Паровая машина

Что мы знаем о паровой машине? Вроде бы все: В 1766 году наш умелец Ползунов построил один из первых удачных ее образцов. Потом в 1774-1784 Дж Уатт со своей машиной прокладывали путь к индустриализации. Далее предприятия и транспорт стали оснащаться все более мощными и экономичными паровыми машинами.

Самые мощные паровые машины устанавливались на пароходах. И всего за 90 лет прошедших со спуска на воду первого колесного парохода с 20-сильной паровой машиной, прогресс достиг значительных размеров и на воду был спущен суперлайнер «Кайзер Вильгельм дер Гроссе» (вместимостью 14,3 тыс. р. т.), оснащенный паровой машиной в 20 тыс. л. с, пересек Атлантику всего за 5 суток и 10 часов со средней скоростью 22,8 узла! (42.2км/ч).

Парова́я маши́на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах. Паровые машины способствовали широкому распространению коммерческого использования машин на предприятиях и явились энергетической основой промышленной революции XVIII века. Поздние паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами и электромоторами, КПД которых выше.

Принцип действия

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины можно использовать практически любой вид топлива — от кизяка до урана.

Паровые машины высокого давления

В паровых машинах пар поступает из котла в рабочую камеру цилиндра, где расширяется, оказывая давление на поршень и совершая полезную работу. После этого расширенный пар может выпускаться в атмосферу или поступать в конденсатор. Важное отличие машин высокого давления от вакуумных состоит в том, что давление отработанного пара превышает атмосферное или равно ему, то есть вакуум не создаётся. Отработанный пар обычно имел давление выше атмосферного и часто выбрасывался в дымовую трубу, что позволяло увеличить тягу котла.

Паровые машины двойного действия

Следующим важным шагом в развитии паровых машин высокого давления стало появление машин двойного действия. В машинах одиночного действия поршень перемещался в одну сторону силой расширяющегося пара, но обратно он возвращался или под действием гравитации, или за счёт момента инерции вращающегося маховика, соединённого с паровой машиной.

В паровых машинах двойного действия свежий пар поочередно подается в обе стороны рабочего цилиндра, в то время как отработанный пар с другой стороны цилиндра выходит в атмосферу или в конденсатор. Это потребовало создания достаточно сложного механизма парораспределения. Принцип двойного действия повышает скорость работы машины и улучшает плавность хода.

Поршень такой паровой машины соединён со скользящим штоком, выходящим из цилиндра. К этому штоку крепится качающийся шатун, приводящий в движение кривошип маховика. Система парораспределения приводится в действие другим кривошипным механизмом. Механизм парораспределения может иметь функцию реверса для того, чтобы можно было менять направление вращения маховика машины.

Паровая машина двойного действия примерно вдвое мощнее обычной паровой машины, и кроме того, может работать с намного более лёгким маховиком. Это уменьшает вес и стоимость машин.

Попытки увеличить использование пара привело к использованию турбин для утилизации энергии после цилиндров низкого давления. Таковой машиной была, например, машина Бауер-Ваха давлением 16,5 атм при температуре 325 градусов Цельсия. Характеристики были выше чем у паровой машины двойного действия. Удельный расход пара 4,7—4,8 кг/л.с. • ч.(правда, после включения турбины отработавшего пара этот показатель снижался до 3,7— 3,8 кг/л.с • ч.).

Потом появились паровые турбины и дизельные моторы, которые постепенно вытеснили паровые машины...

А теперь рассмотрим энергетические установки самых современных судов. Я имею в виду атомные ледоколы. Скажем, судно имеет 4 турбины по 11 тыс. л. с, которые работают на электрогенераторы, обеспечивающие энергией теперь рассмотрим бортовые электромоторы — два по 9,8 тыс. л.с. и средний — в 19,6 тыс. л. с. Таким образом, на гребные винты подается 39,2 тыс. л. с. А еще 4,8 тыс. л. с, видно, теряются в электрической схеме...

Но ведь энергетическая установка ледокола вырабатывает 360 т пара, перегретого до 310°С, под давлением 28 атм. То, что требовалось для паровых машин начала века!

Я предлагаю вооружиться калькулятором и поделить паропроизводительность на удельный расход пара паровой машины, который, как мы уже увидели, находится в пределах 5,3—3,7 кг/л. с- ч. Результат окажется неожиданным — если бы на атомоходе стояли паровые машины, то на винты подавалось бы... 67—97 тыс. л. с!

Правда у такого подхода есть и недостатки. Придется уволить огромную толпу инженеров, закрыть некоторые заводы по производству гребных моторов, турбин... Чем занять этих людей?..

Паровая машина модели

Технические характеристики:

Тип двигателя: вертикальный, двухцилиндровый

Рекомендуемый бойлер: B2F

Диаметр цилиндра, мм: 12

Ход поршня, мм: 12

Тип клапана: D slide

Обороты без нагрузки: 6000

Мощность: 0.03

Давление, кг*кв.см.: 2

Крутящий момент, грамм*см.: 1050

Длина, мм: 115

Ширина, мм: 70

Высота, мм: 100

Вес, грамм: 675

Объем цилиндра, куб.см.: 5.4

Паровой котел модели

Длина: 300 мм.

Ширина: 75 мм.

Высота: 120 мм.

Вес: 1260 г.

Топливо: метанол, газ.

Минный катер «АВОСЬ»

Броненосец «Ретвизан» располагал четырьмя довольно большими минными катерами, два из которых фактически являлись миноносками. Самыми крупными из шлюпок были 56-футовые минные кате-ра (2 шт.). Они имели длину корпуса 17,08 м (по другим данным — 18 м), ширину 2,97 м, водоизмещение 18 т. и могли развивать скорость 12,5 узла. Вооружение каждого из них составлял один 380-мм торпедный аппарат; могли устанавливаться также 47-мм пушка и пулемет.

Новый командир дал ему характерное имя «Авось», как бы подчеркивавшее рискованность предстоящего предприятия. Самая известная «авантюра» была проведена под командованием мичмана В.И.Дмитриева в ночь на 22 ноября. Мичман отправился в залив Тункао, где, как сообщалось, обычно ночует японский броненосец «Чин-Йен». Для этой операции ему выделили «ретвизановский» 56-футовый минный катер № 2, вооруженный одним носовым торпедным аппаратом. Вместе с Дмитриевым вызвались идти офицер с крейсера «Паллада» прапорщик В.М.Морозов и десять добровольцев. Полагавшиеся по штату малокалиберная пушка и пулемет давно были переданы на сухопутный фронт, поэтому в случае встречи с неприятелем наши моряки полагались, по словам Дмитриева, лишь «на бомбочки (то есть ручные гранаты — авт.), топоры и крепкий нос катера, которым при удаче можно протаранить борт миноносца». Кроме того, переняв опыт японцев, «диверсанты» взяли с собой три банки, наполненные «всякой горючей дрянью» — прообраз будущих дымовых шашек. Вышли в полную воду — так было меньше шансов наткнуться на мину. Катер мог развивать ход до 11 узлов, но пришлось идти со скоростью не более семи узлов, иначе из трубы начинали вылетать искры, хорошо заметные в темноте. А гарантировать успех «авантюры» могла только скрытность. Через два часа впереди по курсу внезапно появились три японских четырехтрубных миноносца. Они шли наперерез малым ходом, буквально подставляясь под торпедный выстрел. Катеру удалось приблизиться метров на 35 и выпустить мину Уайтхеда в левый борт среднего миноносца. И в следующее мгновенье позади машинного отделения «японца» взметнулся столб воды и раздался грохот взрыва. «Ретвизановский» катер, не мешкая, обошел пораженный корабль с кормы и под носом у следующего проскочил на правую сторону. Японцы так и не заметили противника, вероятно, считая, что произошел взрыв мины. В.И.Дмитриев с командой благополучно вернулись назад; позже за эту атаку его наградили орденом Св.Георгия 4-й степени, а всех остальных участников — Георгиевскими крестами. Следующей ночью мичман повторил рейд в бухту Тункао и выпустил торпеду в стоявшее там однотрубное судно, но промахнулся.