 Возможно, первый судовой двигатель появился так. Наш далекий предок, усевшись на упавшее в поток бревно, решил переправиться на другой берег реки. Загребая воду ладонями, как веслами, он сочетал в себе и первый двигатель — в одну «человеческую» силу — и первый движитель, которым являлись его руки. Но постепенно люди, изучив законы природы, поставили их себе на службу. Ветер, вода и, наконец, пар отчасти заменили силу мышц. На смену веслам пришел парус, а парус начала вытеснять машина... Идея создания парового двигателя возникла более двух тысяч лет назад. Греческий ученый Герон, живший в Александрии, сконструировал оригинальную паровую машину. В XV веке гениальный итальянский художник и изобретатель Леонардо да Винчи описал первую паровую пушку. В двадцатых годах XVII столетия соотечественник Леонардо да Винчи — Джиованни Бронка создал родоначальницу паровой турбины.
 
В 1763 году Иван Ползунов разработал проект паровой машины, которую можно было применить в хозяйстве. Шестью годами позже английский механик Джемс Уатт взял патент на паровую машину, которой суждено было стать первой судовой паросиловой установкой.
Пароходы
11 августа 1807 года принято считать днем рождения парового судна. В этот день состоялось испытание парохода, построенного талантливым американским инженером Робертом Фултоном. Пароход, открывший регулярное движение по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбени, назывался «Клермонт».
Клермонт
В России 3 ноября 1815 года рейс между Петербургом и Кронштадтом совершил первенец русского парового флота пароход «Елизавета».
Пароход «Елизавета»
В 1838 году пароходы «Сириус» и «Грейт Вестерн» пересекли Атлантический океан, не поднимая парусов, хотя и имели парусное вооружение. (Кстати, оно просуществовало на пароходах до конца XIX столетия.)
Пароход «Сириус»
Пароход «Грейт Вестерн»
Рост промышленности, колонизация Америки и Австралии требовали судов, которые могли бы независимо от воли стихии совершать регулярные рейсы в океане. В XIX веке резко возросли размеры паровых судов, а вместе с ними и мощности паровых машин. К 90-м годам мощность их была доведена до 8000-9000 л. с.
На грани двух веков паровыми машинами оборудовались в основном пассажирские и грузопассажирские суда, чисто грузовыми судами были только парусники. Это объяснялось несовершенством и малой эффективностью паросиловых установок того времени.
Из-за низкого коэффициента полезного действия машины были очень громоздки. Малая производительность паровых котлов требовала увеличения их количества, что, в свою очередь, значительно увеличивало потребность в запасах топлива.
Применение появившихся в 80-х годах прошлого века водотрубных котлов, которые сейчас работают на жидком топливе, улучшило эффективность паросиловых установок. Но экономический кпд их достиг всего лишь 10-15%, чем и объясняется прекращение постройки пароходов.
Электроходы
В 1838 году жители Петербурга могли наблюдать, как по Неве двигалась небольшая лодка без парусов, весел и трубы. Это и был первый в мире электроход, построенный академиком Б. С. Якоби. Моторы лодки питались от гальванических элементов. Изобретение русского ученого почти на целый век опередило мировую судостроительную науку. Но практическое применение на судах этот двигатель получил только на подводных лодках для плавания в погруженном положении.
Турбоходы
Идея применения турбины в качестве главного двигателя принадлежит инженеру-механику русского флота А. Д. Кузьминскому. Однако начатая им в 1892 году работа по созданию турбохода не была завершена.
Первый турбоход, носивший название «Турбиния», был построен в Англии Чарльзом Парсонсом, создателем многоступенчатой реактивной турбины. Это была яхта водоизмещением 44,5 т; паротурбинная установка на ней состояла из паровых котлов и трех турбин, напрямую соединенных с гребными валами. На каждом из гребных валов (находилось по три гребных (винта (система тандем). Общая мощность турбин составляла 2000 л. с. при 200 об/мин. В 1896 году во время испытаний «Турбиния» развила скорость 34,5 узла.
 Турбоход «Турбиния»
Военные моряки по достоинству оценили появление нового двигателя. Турбина вводится на миноносцы, броненосцы и затем становится главным двигателем почти на всех надводных кораблях флотов мира.
В русском флоте первым турбинным кораблем был миноносец «Ласточка», спущенный на воду в 1904 году. Его силовая установка состояла из двух паровых турбин мощностью по 1000 л. с. при 1300 об/мин. Для малого, переднего и заднего ходов служила небольшая паровая машина мощностью 250 л. с.
Миноносец «Ласточка»
В торговом флоте паровая турбина получила признание только после ее применения на лайнерах «Лузитания» и «Мавритания». Построенные в 1907 году, эти лайнеры легко развивали скорость в 26 узлов. «Голубую ленту» — приз за скорость — «Мавритания» сохраняла за собой на протяжении двадцати двух лет.
Лайнер «Лузитания»
Лайнер «Мавритания»
Благодаря паровым турбинам были созданы суда с мощностью силовых установок до 200 000 л. с. Так, лайнер «Юнайтед Стейтс», построенный в Америке в 1952 году, легко развивал скорость хода 35,6 узла. Его владельцам навечно вручили символический приз — «Голубая лента Атлантики».
Лайнер «Юнайтед Стейтс»
Лайнер «Юнайтед Стейтс»
Турбоэлектроходы
Силовой установкой, состоящей из парового котла, турбины, генератора и электромотора, были оснащены турбоэлектроходы. Широкое применение они нашли в США. Правда, тяжелые алектрогенераторы и электродвигатели постепенно были вытеснены редукторами.
Значительный интерес вызвала постройка турбоэлектрохода «Канберра». Худшие весовые показатели не смутили конструкторов. Было подсчитано, что при мощностях в 75000-100000 л. с. потери энергии при применении переменного тока соизмеримы с потерями в редукторе и гидравлической передаче, а отказ от ступеней заднего хода даже увеличил экономические показатели силовой установки. Как правило, турбоэлектроходами являются только крупные суда, чаще — пассажирские.
Турбоэлектроход «Канберра»
При меньших же мощностях более целесообразно применять редукторные передачи, потери в которых составляют лишь 1,5-4% .
Теплоходы
История теплохода насчитывает всего несколько десятилетий, но суда с двигателями внутреннего сгорания уже прочно занимают ведущее место в мировом судостроении как по общему тоннажу, так и по количеству. Это объясняется прежде всего высокой экономичностью и возможностью постройки двигателей различных мощностей — от 0,5 до 30000 л. с.
Родиной теплохода является наша страна. Первый теплоход «Вандал», построенный в 1903 году, был одновременно и дизель-электроходом. Электрическую передачу через динамо-машину применили для устранения трудностей реверсирования, так как первые судовые дизели имели вращение в одну сторону и их нельзя было переключить с переднего хода на задний. В 1907 году русский инженер Р. А. Корейво сконструировал пневматическую муфту, которая облегчила реверсирование двигателя. Муфта получила распространение во всем мире.
 Теплоход «Вандал»
В 1908 году на заводе Нобеля в Петербурге (ныне завод «Русский дизель») для подводной лодки «Минога» были построены по проекту русского инженера К. В. Хагелина два первых в мире судовых четырехтактных реверсивных двигателя по 120 л. с. каждый.
Подводная лодка «Минога»
Дизели сразу заняли ведущее место в судостроении. Уже в 1914 году их мощности достигают 2000-2500 л. с.
В настоящее время на заводах изготовляются судовые дизели различных мощностей — от 0,5 до 25000 л. с. Мощность двигателей, изготовляемых для супертанкеров, достигает 30000 л. с. Вес таких дизелей составляет почти 1000 т.
Двигателями управляют дистанционно из машинного отделения.
Дизель-электроходы
Первым дизель-электроходом был, как уже упоминалось выше, наш русский теплоход «Вандал».
Дизель-электроходы не получили большого распространения. Потери при двойном превращении энергии (механической в электрическую, а затем электрической вновь в механическую) довольно велики, до 15%. Но вместе с тем для некоторых типов судов электродвигатель является единственно приемлемым. Это суда с частой сменой режимов нагрузки гребной установки, суда, требующие повышенных маневровых качеств, длительное время работающие с пониженной мощностью. Такими судами являются ледоколы, суда ледового плавания, буксиры, паромы, китобойные суда, земснаряды и некоторые другие.
Газотурбоходы
Характерные черты газотурбинной установки — небольшой вес и малые габариты, простота обслуживаниия и безотказность в работе. Газотурбинные установки состоят из генератора газа и турбины.
Применить газовые турбины на судах впервые предложил русский офицер Назаров. В 1892 году Кузьминский создал газотурбинную установку. Смерть оборвала труд ученого, и работы по использованию газовой турбины были продолжены после второй мировой войны.
В СССР в 1961 году построен газотурбоход «Павлин Виноградов». Его судовая силовая установка состоит из четырех свободно-поршневых генераторов газа, вырабатывающих рабочий газ для турбины мощностью 3800 л. с. Водоизмещение турбохода — 9080 т, скорость хода — 15,6 узла.
 Газотурбоход «Павлин Виноградов»
В современных газовых турбинах максимальный кпд составляет около 29%.
Атомоходы
Успехи современной науки в использовании атомной энергии позволили применить на флоте новый вид топлива — ядерное. В 1956 году в Советском Союзе спущен на воду атомоход «Ленин». Выбор ледокола для установки на нем атомного реактора не случаен. Лучшие суда этого типа могут брать топлива не более чем на 40 суток плавания, ядерное горючее позволяет нашему атомоходу трудиться во льдах Арктики без пополнения запасов топлива более года.
Атомоход «Ленин»
Для превращения тепла, выделяющегося при освобождении энергии атома, в механическую работу проще всего использовать паровую турбину. Тепло для нее вырабатывают атомные реакторы. При делении ядер урана возникают мощный поток нейтронов и интенсивное излучение. Для замедления потока нейтронов применяют замедлители — графит или тяжелую воду, а против излучения — мощную защиту, вес которой составляет 50% веса реактора. Сейчас построено лишь два «мирных» атомохода: ледокол «Ленин» и грузо-пассажирское судно «Саванна» (США).
Мощность первого — 44 000 л. с. ( второго — 22 000 л. с.
Грузо-пассажирское судно «Саванна»
Трудно сказать, какими путями пойдет дальнейшее развитие судовых силовых установок — могучего корабельного сердца; ясно одно: более совершенные технические решения, основанные на достижениях передовой науки, постепенно вытеснят прежние.
Автор: А. Тюков |
Поддержать проект
