Николай Болгаров - Пароход

Если говорят, — машина развивает мощность 20 лошадиных сил, — значит, она может производить работу в 1500 килограммометров в секунду.

Сейчас мощная поршневая машина парохода выполняет работу пяти тысяч лошадей. Представьте теперь, что история техники застыла на том времени, когда ворот судна, соединенный с колесами, действительно вращался лошадьми. Трудно себе вообразить судно, на котором работают сразу 5 тысяч лошадей. А сколько еще сена и овса потребуется для них? Получится не судно, а необыкновенной величины конюшня. Где уж тут брать пассажиров и грузы, когда и лошадей девать некуда!

По мере развития машиностроения удавалось строить машины все большей и большей мощности, без значительного увеличения их размера.

Современная судовая паровая машина большой мощности вместе с котлами и запасом топлива занимает не более четверти длины парохода, а то и меньше. У нее три, а иногда и четыре цилиндра.

У машины три, а то и четыре цилиндра.

Зачем же паровой машине нужно столько цилиндров?

Ведь машины первых пароходов имели всего один цилиндр.

Оказывается, в одноцилиндровой машине нельзя полностью использовать всю энергию пара. Пар покидал эту машину с такой энергией, которой хватило бы еще на большую работу. А для хорошей работы машины надо, чтобы давление пара, уходящего из цилиндра, было как можно меньше. Но для такого пара нужен большой объем цилиндра: ведь пар сильно расширяется. Значит, этот цилиндр должен быть огромных размеров. Вот почему первые судовые машины были мало производительны, громоздки и тяжелы.

Они требовали для своей работы много пара, а значит, и большого расхода топлива. Пароходы того времени напоминали скорее угольные склады, чем грузовые суда. Запас угля на них часто превышал количество грузов, перевозимых в трюмах. С такими машинами судоходство не могло развиваться. Тогда решили применить многоцилиндровые машины, в которых пар расширялся бы по очереди в цилиндрах все большего диаметра, так как каждый цилиндр имел большие размеры, чем предыдущий. После каждого перехода из одного цилиндра в другой пар мог расширяться, отдавая часть своей энергии на движение поршня. Так пар постепенно терял свою упругость, совершая в каждом цилиндре полезную работу. Такие экономичные машины стали называть машинами двойного или тройного расширения, в зависимости от того, в скольких цилиндрах работает пар.

В машинах тройного расширения самый маленький цилиндр, куда вначале поступает пар, называют цилиндром высокого давления; затем пар переходит в цилиндр среднего давления и, наконец, в самый большой — цилиндр низкого давления.

Но, кроме усовершенствования самой машины, немало пришлось поработать и над устройством котлов, дающих пар.

Давайте посмотрим, каким образом в котле получается пар.

Котел — это большой стальной барабан, стоящий на прочном фундаменте. Конечно, он не похож на те котлы, в которых варят пищу, уже потому, что огонь разводят не снаружи, а внутри его — в топках. Если сравнивать его, то лучше с самоваром. Только, кроме жаровой трубы, у судового котла внутри множество трубок. Их называют дымогарными. Через них проходят из топки и огневой коробки горячие газы. Потом эти газы уходят в дымовую трубу парохода. Вода наполняет корпус котла поверх трубок. Но сверху еще остается пространство, где собирается пар. А пар получается от испарения воды, нагреваемой горячими трубками и стенками топок.

Такой котел называют огнетрубным.

Огнетрубный котел. 1 — барабан котла; 2 — топка; 3 — дымогарные трубки; 4 — огневая коробка; 5 — дымовая коробка; 6 — сухопарник; 7 — паровое пространство; 8 — отвод пара в машину.

Есть еще водотрубные котлы. У них наоборот: вода идет по трубкам, а горячие газы нагревают трубки снаружи. Да и внешне эти котлы никак не похожи на огнетрубные. У них два, а то и три барабана, правда, небольших размеров. Эти барабаны — коллекторы — чаще всего располагают треугольником: один верхний — пароводяной и два нижних — водяные. Слово «коллектор» означает: «собиратель». Тут его применили не случайно. Верхний коллектор соединен с нижними двумя пучками водогрейных трубок. Между пучками устроена топка, выложенная огнеупорным кирпичом. Вода заполняет нижние коллекторы, все трубки и даже половину верхнего. А пар собирается в его свободной верхней половине.

Водотрубные котлы гораздо лучше огнетрубных. Они не так тяжелы и громоздки. Воды им требуется в несколько раз меньше. Поэтому если для разводки огнетрубного котла надо затратить не менее 12 часов, то разводка водотрубного проходит в четыре — пять раз быстрее. Паровую машину мощностью в 5000 лошадиных сил может обслужить один водотрубный котел, тогда как огнетрубных пришлось бы ставить четыре или даже пять.

Много значит для работы котла, какое в нем сжигается топливо.

Раньше топливом для судовых котлов служил только каменный уголь. Для него по бокам кочегарок, а иногда и между ними, выгораживали угольные ямы. Уголь ссыпали в эти ямы-бункера через отверстия в верхней палубе.

Уголь забрасывают через дверцы топок ровными слоями на колосниковую решетку котла, вроде той, что имеется в кухонной плите. Ниже решетки — зольник для сбора золы.

При сгорании угля образуются горячие газы, которые через огневую коробку проникают в дымогарные трубки. Но не вся энергия, заключенная в угле, переходит в энергию пара.

Дело в том, что уголь сгорает не полностью, — какая-то часть его вылетает в дымовую трубу. Потому она и дымит! Много теплоты уносят в дымовую трубу продукты горения угля. Они покидают котел с температурой до 400°.

Люди теперь додумались использовать теплоту уходящих газов для подогрева воды, питающей котел. Горячие газы, прежде чем уйти в воздух, пропускаются через особую камеру — экономайзер — с несколькими пучками трубок. Вот через эти трубки, обмываемые горячими газами, и прогоняют насосом питательную воду И в котел идет вода, уже нагретая до 100° и выше. А чтобы испарить нагретую воду, требуется меньше тепла, оттого и получается экономия в расходе топлива. Для этого же уходящими газами подогревают и воздух, который подают в топку.

Есть у котла еще одно устройство. Служит оно для перегрева пара, да так и называется: пароперегреватель. Оказывается, пар при своем образовании увлекает наверх частицы воды. И эта влага в паре ухудшает работу машины. А у перегретого пара такой влаги нет, да и теплосодержание его больше. Это не удивительно, — температура перегретого пара достигает 450°.