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词条 蒸汽机动力装置
释义

蒸汽机动力装置是早期船舶的主动力装置,是机动船舶上最先应用的动力装置。

历史

最早提出蒸汽机动力装置设想的是法国的德尼·巴班,他在1690年,就想用蒸汽机作动力推动船舶的想法,但当时还没有可供实用的蒸汽机,故设想无法实现。1769年,法国发明家乔弗莱把蒸汽机装上了船。但所装的蒸汽机既简陋又笨重,而且带动的又是一组普通木桨,航速很慢,未能显示出机动船的优越性。

1783年乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号,但是航行30分钟后,船上蒸汽锅炉发生爆炸。1790年美国的约翰·菲奇用蒸汽机带动桨划水,其效率极低,菲奇的发明没有受到人们的重视。

1802年,英国人威廉·西明顿采用瓦特改进的蒸汽机制造成世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号,在苏格兰的福斯——克莱德运河下水,试航成功。这是一艘30英尺长的木壳船,船中央装上西明顿设计的蒸汽机,推动一个尾部明轮。轮船的出现对拖船业主们是一个打击,他们以汽轮船产生较大的波浪为由,拼命反对。第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。

美国的约翰·史蒂芬森于1804年建成具有世界上最早有螺旋桨的轮船。由于推动螺旋桨的蒸汽机转速太低,所以他当时认为推进器还是轮桨较好。1807年,他建造了带轮桨的“菲尼克斯号” 轮船。“菲尼克斯号”从纽约沿海岸驶向费城进行试航,途中遇到风暴。但经过13天的航行还是平安地到达费城,这是世界上轮船首次在海上航行。

上述这些用蒸汽机做动力的船舶都没有得到应用。

1807年7月,被人们称为“轮船之父” 的美国机械工程师罗伯特·富尔顿是美国机械工程师,他设计出“克莱蒙特号” 汽轮船,排水量为100吨、长45.72米、宽9.14米的汽轮船。船的动力是由72马力的瓦特蒸汽机带动车轮拨水。8月17日,载有40名乘客的“克莱蒙特号” 从纽约出发,沿着哈德逊河逆水而上,31小时后,驶进240公里以外的奥尔巴尼港,平均时速7.74公里,从此揭开了轮船时代的帷幕。此后它在哈德逊河上定期航行,成为世界上第一艘蒸汽轮船,奠定了轮船不容摇撼的地位。

种类

按蒸汽在活塞一侧或两侧工作,蒸汽机可分为单作用和双作用式两种;

按汽缸布置方式,可分为立式和卧式;

按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀,可分为单胀式和多胀式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分为回流式和单流式;

按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。

构造

蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。

汽缸和底座是静止部分。从锅炉来的新蒸汽,经主汽阀和节流阀进入滑阀室,受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧,推动活塞运动。 “克莱蒙脱”号明轮船上用蒸汽机作为推进动力获得成功。当时采用的是一台20马力的单缸摇臂式往复蒸汽机,获得每小时5英里的航速。

蒸汽机动力装置的优缺点

蒸汽机动力装置诞生后,经过不断改进,到19世纪末,蒸汽机发展成为多级膨胀的立式装置,用以驱动螺旋桨,成为当时典型的船舶动力装置。同时高效、高压的水管锅炉也逐渐取代了早期圆筒式苏格兰烟管锅炉。

优缺点

蒸汽机动力装置的优点是结构简单,造价低廉,管理使用方便,制造工艺要求不高;缺点是热效率低,本身重量大,特别是大功率蒸汽机的活塞、连杆等运动部件运转惯性很大,很难平衡,且低压缸尺寸过大,不能获得有效的真空度

应用情况

20世纪初,航行于大西洋上的巨型豪华客船,都以往复式蒸汽机为动力,单机功率达20000马力。蒸汽机动力装置的发展达到了顶峰。第二次世界大战期间,美国为应付战时紧急需要而建造的“自由轮”,是最后一批使用蒸汽机动力装置的远洋运输船舶。中国现在还有少数沿海和内河船舶使用往复式多膨胀蒸汽机动力装置。

(施鹤群)

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更新时间:2024/12/23 13:50:01