机动船。发明和生产的历史

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机动船是一个通用概念，描述一类自行式船舶，其船舶动力装置（SPP）基于发动机，将燃料燃烧的能量转化为机械能，但不是蒸汽船。在绝大多数情况下，船舶的 SPP 使用柴油发动机。动力装置由蒸汽轮机或燃气轮机驱动的船舶通常也称为机动船，特别是因为此类船舶的动力装置通常包括柴油发动机。因此，除了核动力船舶、帆船和使用其他能源的船舶外，几乎所有的自航现代船舶都是机动船舶。

机动船
河船

XNUMX世纪初，造船业发生了重大变化——在所有水上运输路线上广泛使用了一百年的汽船，正在被更先进的柴油动力船舶所取代。

这场重要革命的开始是在俄罗斯 - 在这里制造了第一台反向船用柴油发动机，并建造了世界上第一艘机动船和潜艇。所有这些发展都是由俄罗斯最大的公司之一诺贝尔兄弟合伙公司发起的。诺贝尔奖是最早认识到鲁道夫·迪塞尔发明重要性的人之一。一旦有关于他的引擎的报道，伊曼纽尔诺贝尔开始谈判购买许可证。在新发动机中贿赂诺贝尔的主要事情是它可以使用重质燃料运行。 1898 年，诺贝尔为此付出了巨额资金（约 500 万卢布），收到了 20 马力柴油发动机的图纸。在公司的圣彼得堡工厂仔细研究后，出于设计原因，主要是因为决定使第一台发动机使用油而不是煤油运行，因此更改了许多发动机零件。当时世界上任何地方都没有克服使用石油燃料的困难。

世界上第一台以油为动力的柴油发动机于 1899 年推出。他开发了25马力。并且每小时每 1 hp 消耗大约四分之一公斤的油。这是一个重要的成功，但诺贝尔的梦想是使用柴油作为船舶发动机。当时，许多工程师仍然普遍对柴油机持怀疑态度。大多数人认为这些发动机不适合作为船舶运动的驱动装置。

这样做的原因已经足够好了。首先，柴油发动机没有倒档（倒档），安装在船上，只能使螺旋桨向一个方向旋转。其次，不可能在活塞的某些极端位置启动第一台柴油发动机。第三，柴油机的运行很难调整——很难改变它们的运行方式，例如降低或提高轴速，从而提高或降低船舶的速度。这些缺点对于固定安装和在恒定负载下运行的柴油发动机的小尺寸并不重要，对于运输发动机来说是一个非常重要的缺陷。当时广泛使用的蒸汽机在这个意义上比柴油机有优势——倒车、改变轴速和从任何位置启动都没有任何困难。在这种情况下，似乎完全值得使用柴油吗？事实证明这是值得的——基本计算使诺贝尔相信这一点。

柴油发动机的最大优势在于其高效率，因此也在于其经济性。由于柴油发动机所需的燃料比相同功率的蒸汽发动机少四倍，因此很容易想象这种燃料消耗重量的减少为航运业，尤其是在海军领域开辟了多么广阔的前景。将一艘普通的蒸汽船与一艘为相同航程设计的热力船进行比较，很容易计算出第二艘配备柴油发动机的燃料供应量将减少四倍，从而增加其承载能力。相反，如果两者消耗的燃料量相同，那么显然，这艘船将能够行驶四倍于轮船的距离。

当然，对于短续航里程来说，这两种船的区别并没有那么大，但是随着续航里程的增加，机动船和蒸汽船的区别就异常大了。在 10 英里的航程中，载重 1000 吨，这艘轮船实际上可以运载的货物是同一艘轮船的两倍。对于俄罗斯的航运条件而言，这非常重要，因为无需在途中装载额外的燃料，就可以用自己的储备行驶更远的距离。还有其他重要的好处。例如，船上装载的是散装石油，而煤炭则必须手动装载。诚然，煤燃料的廉价弥补了蒸汽船的无利可图，但对于当时最大的石油巨头之一诺贝尔来说，这方面并不重要。

尽管困难重重，诺贝尔还是命令他的工程师开始设计第一艘船。为了使新船能够机动，他命令柴油发动机不直接连接到螺旋桨轴，而是通过允许改变螺旋桨旋转方向和转数的传动装置。 1903 年，三台 120 马力柴油发动机安装在破坏者油轮驳船上，由索尔莫沃工厂制造并运往圣彼得堡。与这些柴油发动机一起，三台发电机工作，为旋转螺旋桨的三台电动机产生电流。通过切换 Vandal 上的绕组，可以改变旋转模式和方向。对新船的测试取得了令人鼓舞的结果，但总的来说，这种驱动系统很难被认为是成功的，而且充满了许多不便——首先，就能源成本而言，它既昂贵又不经济。

机动船
石油驳船“破坏者”。左上-动力传输图：内燃机、发电机、电动机和船舶螺旋桨

同年，诺贝尔购买了 Del Proposto 推进系统的许可证，这使得更经济地使用柴油作为船舶发动机成为可能。它的工作原理是在前进运动中柴油发动机直接连接到螺旋桨，而电力传动仅用于倒车和机动。这显着减少了能量损失，因为大多数时候螺旋桨直接从柴油发动机接收旋转，并且机动和倒车不需要全功率。

1904 年，Sarmat 油轮配备了该系统。它配备了两台 180 马力的柴油发动机。和两台发电机。每个柴油发动机都连接到发电机，然后通过与螺旋桨的联轴器连接，电动机位于螺旋桨上。在向前冲程中，柴油发动机直接在螺旋桨上工作，而发电机和电动机在不提供或接收电流的情况下旋转，就像飞轮一样。倒车时，发动机开始在发电机上工作，发电机向电动机输送电流并使螺旋桨反向旋转。

机动船
单缸蒸汽机

“萨尔马特”号首次航行的结果显示了船上柴油装置的所有优势。结果证明，同类型的轮船（使用石油而不是煤炭）的石油成本要低五倍。同时，机动和控制根本没有恶化。报告发表在该船的技术测试上，不仅在俄罗斯——萨尔马特号成了名人。然而，缺乏反向仍然阻碍了机动船的广泛分布。直到 1908 年，长期搜索才以创建反向引擎而达到顶峰。

如前所述，在逆向发动机中，首先，必须具有一种切换正向和反向分配机构的机构，使一个机构起作用并同时关闭其他机构，其次，在任何情况下启动发动机的装置都是必要的。曲轴轴的位置。在反向的这两个元素中，第一个，即重新排列分配的机制，很容易创建：两个凸轮系统放置在凸轮轴上（参见上面对柴油装置的描述） - 一个用于前进，一个用于其他为反向。通过将整个系统向一个方向移动，发动机通过向相反方向移动（向后移动）接收向前冲程的分配。倒车（从“完全前进”到“完全倒车”）需要 10-12 秒。

相反，发射装置是主要且难度更大的任务，但诺贝尔工厂的俄罗斯工程师也非常成功地解决了这个问题。诚然，这些柴油发动机不是为这艘船制造的，而是为 1908 年下水的兰普雷潜艇制造的，这艘潜艇因此成为世界上第一艘柴油潜艇。

“Lamprey”上的柴油机是三缸的。摆脱死冲程的问题解决如下：系统从使用空气的操作过渡到使用油的工作并没有立即发生，而是逐渐发生 - 首先所有气缸都使用空气工作，然后切换到油，在它给出一个工作冲程后，第二个气缸被转移到油中，依此类推。气缸中闪光的时间和顺序使曲轴脱离任何位置。同时，通过减少和增加供油量来实现速度控制。因此，解决了制造船用柴油发动机的所有问题。第二个反向发动机安装在阿库拉潜艇上，随后诺贝尔开始为他的油轮配备它们。

机动船
潜水艇“鲨鱼”

在俄罗斯成功试验后，柴油机作为船用发动机开始在世界范围内推广。起初，柴油机只安装在小型船舶上，但到了 1911 世纪第二个十年，船舶制造出现了转折点。 1912 年和 1912 年，德国和英国的造船厂开始建造几艘大型船舶。 3200年，第一艘排水量7400吨、载重160吨的货轮Zeelandia离开丹麦库存，全世界跟随它从哥本哈根到伦敦的第一次航行。很快就计算出，与同级船舶相比，Zeelandia 的运营每年可节省 XNUMX 马克。这决定了新交通方式的命运。

作者：Ryzhov K.V.

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