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蒸汽机船

蒸汽机船是术语船舶工程的以往复式蒸汽机为主机的船。英国工业第一次工业革命后瓦特还良蒸汽机发明蒸汽机船。

以蒸汽机为推进动力机的各种船舶。早期的蒸汽机船装有全套帆具,蒸汽机只作为辅助动力,安放在甲板上,驱动装在船两舷的明轮。19世纪80年代出现三涨式蒸汽机,汽压提高,此时明轮为螺旋桨取代。20世纪货船的蒸汽机功率约2000马力。航行于大西洋上的大型客轮以往复式蒸汽机为动力,功率可达2万马力。蒸汽机船因机体庞大和燃料存放需占用较大面积,使得船舶加重,运载债物能力降低。 [1]

1807年,美国的R富尔顿建成第一艘往复式蒸汽机船“克莱蒙特”(Claremont)号,并试航成功。1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”(Archimedes)号问世,这种推进器充分显示出它的优越性,因而被迅速推广。1868年,中国第一艘蒸汽机兵船“惠吉”(Hui ji)号建造成功。1896年,世界上第一艘回转式蒸汽轮机船“透平尼亚”(Turbinia)号在英国建成。20世纪初期,大西洋上的超大型客船都是以往复式蒸汽机为动力,直至20世纪50年代,才逐渐被柴油机动力淘汰。 [2]

将蒸汽用于航船的最初尝试可以追溯到18世纪末,但是,至19世纪后期才有了结果。当时帆船航行如此发达,以致使人认为汽力用于航船没有必要;即使有了汽船,在一段很长的时间里仍装有完备的帆樯设备。航船不采用蒸汽设备也是由于发动机和燃料太重,以致必须增加船的体积。第一艘汽轮是美国人罗伯特富尔顿制造的。他的“克勒蒙特”号轮船,只用蒸汽发动机和借助于轮子和桨叶推动,于1807年绕纽约航行一周。在英国工业革命期间,铁焊技术和蒸汽发动机的技术大大改进了第一批汽轮的设计。1838年,实现了穿越大西洋的“大西方号”装有空前巨大的发动机,有4个锅炉供汽。到60年代,布鲁尼制造的“大东方号”的设计,比当时最大的轮船还大5倍,发电机也比当时的都大。这一轮船与作家凡尔纳的小说《漂浮的城市》产生的轰动效应一样巨大。 [3]

1765年,富尔顿出生在美国一个贫苦的农民家庭,自幼过着贫寒的生活。虽然富尔顿很想去上学读书,可是因为家里实在太穷了,富尔顿的父母没有能力供他去学校.因此,富尔顿在童年时期没有读过什么书。

富尔顿17岁便开始外出自谋生路。但他也没有忘记儿时的那个问题,即究竟怎样才能让船自己航行?在四处闯荡的那段日子里,富尔顿抓紧一切机会学习,不断向实现他儿时的那个“幻想”迈近。

其实在富尔顿之前,便有人想过这个问题,他们也想将人力解放出来,而让船依靠其他动力来前行,有人也曾经试制过蒸汽机船,可是最终却失败了。

在听说过这个消息之后,富尔顿意识到,那个能让船自己航行的东西,就是蒸汽机。前人之所以没有造出来,可能是因为在很多地方没有处理好,而不是这条路走不通。

看到了希望,富尔顿便开始了行动。他找来蒸汽机的相关资料,认真学习起来。同时他还想办法联系到了那位试制蒸汽机船的人,要来了设计方案,仔细加以研究,分析他失败的原因。

在经过长时间的准备之后,富尔顿于1794年开始试制他自己的蒸汽机船。他用了9年的时间,从模型试验,到设计制造,最后终于完成了他的第一艘轮船。富尔顿怀着激动的心情将轮船放人塞纳一马恩省河中,准备在那里完成他的第一次航行。

1806年。富尔顿从法国回到了美国,在那里继续为他的造船梦想的实现而努力着。1 807年,一艘崭新的轮船在纽约的哈德逊河下水了,富尔顿还给这艘船起了一个名字,叫做“克莱蒙特号”。

试航那天,河两岸站满了前来观看的人。起初,他们是抱着看热闹的心情来的,许多人都认为,不依靠人力而让船航行,这是根本办不到的。可是当他们看到富尔顿的“克莱蒙特号”以每小时4千米的航速在河水中平稳地前进时,接下来,富尔顿又对轮船进行了改进,使它的速度达到了每小时68千米。之后,富尔顿还亲自参加了17艘轮船的制造,为人类航海事业的发展作出了卓越的贡献。 [4]

管路系统是用来连接各种机械设备,并传递油、水、气等工作介质的密封管子集成组件,主要包括动力管路、船舶系统管路两大类。其中,动力管路是为船舶的主机、辅机服务的各种管路,包含燃油、润滑油、冷却水、压缩空气,排气等管路;船舶系统管路是为提高船舶的抗沉性、稳性以及满足船上人员正常生活需要的各种管路,包含供水系统、消防系统、压缩空气系统等。

副锅炉装置又称为辅助锅炉装置,用于产生低压蒸汽,满足加热、取暖和生活需要。它由副锅炉及为它服务的燃油、供水、送气、鼓风的设备和管路所组成。在蒸汽机船和汽轮机船上供停泊时使用,在柴油机船上供平时取暖和加热使用。柴油机船上的副锅炉的燃料可以是燃油,也可以利用柴油机排出的废气所产生的蒸汽。除发电机组和副锅炉外,由于现代船上液压机械设备的驱动需要,还设有液压动力装置,其主要部件为液压油泵,可以用电动机或单独的柴油机驱动。

船用泵是船上用来提高液体机械能的设备。泵的工作原理是将原动机的机械能转化为液体的势能(主要是压力能),同时为船舶系统中的液体提供动力。

按照结构形式船用泵主要分为容积式泵(包括活塞泵、齿轮泵、螺杆泵、叶片泵)、叶轮式泵(包括离心泵、漩涡泵等)、喷射泵等。下面介绍几种典型船用泵:活塞泵、回转泵和离心泵。 [2]

船舶一般利用蒸汽系统产生低压蒸汽,以满足加热、取暖及其他生活需要,它由辅助锅炉、废气锅炉及为它们服务的燃油、给水、鼓风、送汽设备及管路、阀件等组成。

在常见的柴油机动力装置船舶上,蒸汽这一工质虽然不像蒸汽动力装置船上做主要工质,但其用途还是很多的。小型船舶上,用于加热生活用水、蒸饭和舱室取暖;中大型船舶上,蒸汽除了用于主机启动时暖缸、燃油和滑油加热以及生活需要外,还可用于驱动透平发电机;在油船上,蒸汽用于加热货油舱、清洗油舱及蒸汽驱动货油泵,故油船的蒸汽需要量很大。此外,蒸汽还应用于空调、消防、冲洗海底门等。

供应蒸汽必须设置蒸汽锅炉。在柴油机船上,除了油船以及采用废气透平发电机组需要数量较多和压力较高的蒸汽外,一般只需要适量的低压饱和蒸汽,所以这种蒸汽锅炉称为辅助锅炉。

根据船舶的大小、种类和航行区域的不同,用汽设备的多少,要求的蒸汽压力也可能有所不同,引起的分支线路有简有繁。在大型船舶上由于所需要的蒸汽量大,故除了通过设置一两台辅助锅炉外,尚设有一台废气锅炉,以充分利用大功率柴油机所排出的废气热量。因此,管路阀件相应也要复杂。一般来说,船上需要的蒸汽,航行时由废气锅炉供应,进出港和停泊时则由燃油锅炉供应。为了简化设备,有些船上把燃油锅炉和废气锅炉合并为一体混合锅炉。由于辅助锅炉的蒸发量小,压力低,对经济性要求不高等特点,故其结构比较简单,操作管理方便,且容易做到自动化。燃油锅炉采用自动程序控制系统,工作时无须专人特别照看。 [5]


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