Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

водотрубный котел Reed
Водотрубный котел Reed, построенный для HMS  Janus в 1895 г .: [1] неполный кожух позволяет видеть расположение парогенерирующих труб. Две большие внешние трубы на ближнем конце и еще одна пара на дальнем конце, известные как «нисходящие», пропускали более холодную воду из верхней камеры в две нижние камеры, тем самым улучшая циркуляцию.

Котловая вода трубы Рид был типом котла вода трубы , разработанный Дж У. Ридом, менеджер двигатель работает на Палмерсе кораблестроении и Железная компанию из Ярьих , Англии, где он был изготовлен с 1893 по 1905 г. В это время Палмерс был вертикально интегрированный бизнес: на своей верфи в Джарроу, используя железную руду из собственного рудника в Северном Йоркшире , она производила железо и сталь, необходимые для своих кораблей, а также двигатели и котлы собственной конструкции.

Предназначенный для использования в паровых двигателях кораблей, водотрубный котел Reed был подобен другим котлам, таким как Normand и Yarrow , которые сами по себе являются разработками котла Du Temple . Они отличались от локомотивных котлов, также известных как « жаротрубные котлы », тем, что жаротрубный котел состоял из цилиндра, заполненного водой, которая нагревалась проходящими через него трубами, по которым отходили выхлопные газы из топки.В водотрубном котле ситуация была обратной: вода проходила по парогенерирующим трубам, установленным непосредственно над топкой. Преимущества водотрубного котла заключались в сравнительной легкости и способности работать при более высоких давлениях. Около 170 водотрубных котлов Reed были установлены на кораблях Королевского флота , на двух из которых они были установлены взамен отвергнутых Адмиралтейством котлов .

Дизайн [ править ]

Водотрубный котел Reed был разработан и запатентован в 1893 году Дж. У. Ридом, менеджером моторных заводов компании Palmers Shipbuilding and Iron , которая его изготовила. [2] [3] [4] К последней четверти 19 века Palmers стал одним из крупнейших кораблестроителей Великобритании и за время своей работы с 1851 по 1933 год произвел «более 900» кораблей. [5] Тем не менее, это был вертикально интегрированный бизнес: примерно с 1857 года он обладал собственным источником железной руды , добываемой недалеко от побережья Северного Йоркшира, недалеко от Уитби и Солтберна., и, согласно местным историкам Джиму Катберту и Кену Смиту, «было сказано, что [верфь Палмерса] принесла железную руду с одного конца ... и отправила ее снова на другом конце в виде готовых кораблей. " [6] [Fn 1] Таким образом, водотрубный котел Reed был естественным дополнением к продукции компании, которая ранее включала котлы других конструкций, такие как котел Belleville , помимо паровых двигателей. [7] [Fn 2]

Он был похож на предшествующий ему котел дю Темпля и другие его разработки, такие как котлы Normand и Yarrow , в каждом из которых было по три цилиндрические водяные камеры, расположенные в форме треугольника или, если смотреть с одного конца, в форме перевернутой буквы "V". : весь котел был заполнен водой, за исключением верхней части верхней камеры, которая позволяла собирать пар, и была соединена двумя рядами парогенерирующих труб с двумя нижними камерами, между которыми находилась топка . [9] [Fn 3] Водотрубные котлы могли работать при более высоком давлении и были намного легче, чем паровозные котлы, также известные как « жаротрубные котлы."или, при использовании на кораблях, как" судовые котлы ". В них вода содержалась в единственном барабане, через который по трубам проходили выхлопные газы из топки: локомотивный котел должен был быть изготовлен из материалов более тяжелых толщин, поскольку больший размер Для одиночного барабана требовалась более толстая оболочка, и, в то время как трубы в водотрубном котле были подвержены только натяжению из-за пара и воды под давлением внутри, трубы паровозного котла подвергались сжатию извне, что опять же требовало более толстых материалов [11]. ] [Fn 4]

Продольные и поперечные сечения водотрубного котла Reed, установленного на эсминце торпедного катера HMS  Lightning 1895 года: черные линии рядом с парогенерирующими трубами и над ними в поперечном сечении представляют собой перегородки, предназначенные для оптимизации прохождения горячих газов вокруг труб. . На обеих диаграммах показан расчетный уровень воды в верхней камере, ниже которой были подключены парогенерирующие трубы.

В котле Normand трубы были сравнительно прямыми, а часть труб во внутренних и внешних рядах каждой группы была сформирована в виде «стенок труб», чтобы направлять горячие газы, генерируемые топкой, через котел. [13] В котле Reed трубы были изогнуты в четко выраженные кривые разного радиуса, чтобы максимизировать площадь поверхности и, следовательно, производство пара, а для направления горячих газов использовались перегородки. [14] Самая нижняя часть самых нижних труб котлов Reed изначально была изогнута в узкие, «волнистые» кривые, также для увеличения площади поверхности, но это было прекращено к 1901 году, поскольку это препятствовало потоку воды и, следовательно, пара. [15] Кроме того, внешний диаметр трубок конические на своих нижних концах с 1 1 / 16  дюйма (27 мм) до 7 / 8  дюйма (22 мм)чтобы улучшить прохождение горячих газов между ними. [14] Они были подключены перпендикулярно к камерам на каждом конце, как и трубы в котле Normand, чтобы уменьшить напряжение. Однако в котле Reed эти соединения выполнялись полусферическими гранями, что допускало «некоторый угловой люфт». [14] [16] Трубки были закреплены гайками внутри камер на каждом конце. [17] [Fn 5] Люки давали доступ к нижним камерам, а люк давал доступ к верхней камере, что позволяло быстро заменять дефектные трубы. [17]В обоих типах котлов парогенерирующие трубы соединяются с верхней камерой ниже проектной водяной линии, чтобы предотвратить их перегрев: в другом типе водотрубных котлов, Thornycroft , парогенерирующие трубы присоединяются к верхней камере над водопроводом, и их вершины, как было замечено, «раскалывались докрасна при низком уровне воды». [18] Перегретые трубки могли выйти из строя. [19] Большие внешние «нисходящие» трубы перекачивали воду из верхней камеры в две нижние. [20] [21] Нисходящие потоки, таким образом, способствовали конвекции внутри котла, которая должна была быть быстрой из-за небольшого диаметра труб, и составляли «существенную часть [его] каркаса». [19] [22][17]

Пар собирался внутри купола наверху верхней камеры, из которого он выходил из котла для использования через органы управления машинным отделением, а в котле Reed все, кроме купола и концов трех водяных камер, были заключены в двойную многослойный кожух с воздушным зазором и асбестовой футеровкой, снижающей температуру внешнего слоя. [17] Кожух поднимался вверх, образуя выход для горячих газов в воронку . В топку подавался уголь из кочегаров через дверцы топки на одном конце, и, в то время как для котла Normand требовался огонь глубиной около 18 дюймов (460 мм), для котла Reed требовался более мелкий - от 8 до 12 дюймов (200–200 мм). 300 мм). [23]Воздух поступал в топку через воздушный зазор в кожухе котла, обеспечивая подачу нагретого воздуха в заднюю часть зольника . [24] Этот воздух поступал в зольник через три двери, которые, вместе с дверцами топки, автоматически закрывались, если труба выходила из строя, с целью предотвратить попадание пламени, пара и мусора в котельную . [17] [25] [26] Для этого типа котлов необходимо постоянное снабжение чистой водой , так как нехватка воды быстро приведет к пустому котлу, который может серьезно повредить печь, и отложению любых загрязняющих веществ, например, известковый налет, приведет к значительной потере эффективности и может заблокировать трубы. [27] [28] [Fn 6] Для решения этой проблемы питательная вода котла циркулировала в замкнутой системе от котла в виде пара к двигателям, а затем в конденсаторы , из которых она возвращалась в виде воды в котел, завершая цикл. Однако некоторая случайная потеря воды из системы была неизбежна, и французский военно-морской инженер Луи-Эмиль Бертен считал потерю воды в 5% за цикл как максимум, который может выдержать установка водотрубного котла. [31] Следовательно, требовалась дополнительная питательная вода, и она подавалась с помощью таких устройств, как испаритель., как было установлено в HMS  Spiteful , построенной Палмерсом и запущенной в 1899 году. [32] [33] Каждый котел имел свой собственный насос питательной воды и регулятор питательной воды, также разработанный Ридом. [17]

Поперечное сечение и план соединения водяных трубок и водяной камеры в бойлере Reed. На трубки навинчиваются сфероидальные манжеты «3», которые затем вставляются в отверстия в стенке водяной камеры, диаметр которых немного больше диаметра трубок; затем трубки закрепляются гайками «N» на внутренней стороне камеры.

Другим типом котлов, похожим на котел Du Temple и позже, был котел Yarrow, который обычно обходился без внешних нисходящих труб после того, как его дизайнер Альфред Ярроу продемонстрировал в 1896 году, что они не являются необходимыми для циркуляции воды внутри котла. этого типа. [34] [Fn 7] Однако, хотя в котле Ярроу использовались полностью прямые трубы, по которым вода и пар циркулировали более свободно, некоторые современные авторы, такие как Лесли С. Робертсон, считали его «отстающим» в своей циркуляции, потому что отсутствия убытков. [36] [Fn 8] В то время как котлы Ярроу, установленные на броненосном крейсере HMS  Warrior 1905 года, испарились 11,664 фунтов (5,291 кг) воды на фунт (454 г) угля при температуре 100  градусов по Цельсию (212  градусов по Фаренгейту ) с естественной тягой , по тем же меркам бойлер Reed, установленный на эсминце торпедного катера HMS  Star 1896 года, испарил 12 фунтов ( 5,44 кг). [38] [39] Преимущество котла Yarrow заключалось в весе: [40] тогда как котлы Reed на крейсере HMS  Pegasus 1897 года производили 38,5  указанной лошадиных сил  (IHP) на тонну (1016 кг) котла на полной мощности. такая же мера котлов тысячелистника в более ранней Swordfish-класс эскадренный миноносец произвел 73 МГП. [41] Но, в то время как, например, эсминцу торпедных катеров звездного класса 1896 года требовалось четыре котла Reed для достижения указанной максимальной скорости 30  узлов , аналогичному судну класса Swordfish требовалось восемь котлов Yarrow для достижения указанной максимальной скорости 27 узлов. . [42] [43] Сухой котел Reed, установленный на миноносце HMS  Lightning в 1895 году, весил 13,25 тонны (12,44 тонны). [17]

Котел Reed может быть спроектирован для работы при внутреннем давлении до 300 фунтов на квадратный дюйм (2068  килопаскалей ) и может быть сконструирован для  эсминцев торпедных катеров, таких как Spiteful , который способен развивать скорость до 30 узлов, комплект из четырех котлов и для соответствующего оборудования требовалось около 25 миль (40 км) труб. [44] В целом, ее четыре котла имели размеры около 12 футов (3,7 м) в длину и 10 футов (3 м) в ширину, а от платформ, на которых работали ее кочегары, известных как «топки квартир», - около 10 футов (3 м). ) высокая. [33] [Fn 9] В то время как у каждого из восьми котлов Reed в Pegasus площадь решетки составляла около 45 квадратных футов (4,2 м 2).) и площадь обогрева около 2360 квадратных футов (219 м 2 ), вместе они произвели до 7 127 IHP (5315 киловатт ) . [45] [Fn 10]

Производство и использование [ править ]

Большинство основных компонентов котла на этом изображении котельного цеха в Палмерсе примерно в 1900 году относятся к водотрубным котлам Reed.

Водотрубные котлы Reed были «специальностью» моторного завода Palmers, который мог производить один «тяжелый судовой котел» в неделю, помимо «большого количества водотрубных котлов». [47] В то время как оборудование, разработанное Ридом, использовалось на торговых судах , например, SS  Hanoi, построенном в Сандерленде в 1893 году для французской почты между Хайфоном во Вьетнаме и Гонконгом в Китае, около 170 его водотрубных котлов использовались на кораблях. из Королевского военно - морского флота . [48] [49] Сюда входят крейсеры, эсминцы и канонерские лодки.помимо миноносцев, которых только Палмерс построил 16. [49] [50] Среди них был Spiteful , котлы в котором позже были приспособлены для сжигания мазута . [51] Котлы Reed были также установлены на судах, заказанных Адмиралтейством у других судостроителей, например, на реке Клайд в Шотландии. [52] Два миноносца-миноносца, построенные Hanna, Donald & Wilson of Paisley , HMS  Fervent и HMS  Zephyr.Оба завода были запущены в 1895 году и были оснащены четырьмя котлами Reed каждый по приказу Адмиралтейства и по цене 14 200 фунтов стерлингов после того, как оно отказалось от локомотивных котлов, установленных их строителями. [53] [Fn 11] Аналогично HMS  Нигер , торпеды сторожевой катер , построенный Барроу судостроительной компании в Барроу-ин-Фернесс , Камбрия , в 1892 году, был ее котлы заменены Reed котлами в 1902. [55] Производство воды Reed трубчатый котел прекратился в 1905 году. [4]

См. Также [ править ]

  • Трехбарабанный котел

Ссылки [ править ]

Сноски [ править ]

  1. ^ Палмерс дополнить свой запас железной руды с более высокой степенью, гематит руды из Испании. [6]
  2. ^ «[I] t стоит отметить, что первый комплект двигателей тройного расширения, используемых в британском флоте, был сделан в этих работах». [8]
  3. ↑ На схеме котла Reed, установленного на эсминец торпедного катера HMS  Lightning 1895 года, показаны 694 парогенераторные трубы. [10]
  4. ^ Более полная оценка преимуществ водотрубных котлов на морских судах была опубликована в журнале Page's Magazine.в 1902 году: «Проведя тщательное сравнение водотрубных и [жаротрубных] котлов, мы обнаруживаем, что первые будут поднимать пар быстрее и поддерживать его более равномерно и при гораздо более высоком давлении. Их гораздо легче заменить или отремонтированы, без необходимости останавливать корабль или поднимать его палубы для этой цели. Они не так опасны в действии и не пострадают так серьезно от мелких снарядов. Влияние на компанию корабля в этом случае не будет столь катастрофическим. взрыва, потому что они содержат очень небольшое количество воды для производства пара. Они намного легче и производят больше лошадиных сил на тонну веса, и, таким образом, позволяют получить преимущества либо в скорости судна, либо в количестве брони, вооружения или угля. Их можно "принудить"или сделаны для производства большего количества пара в течение более длительных периодов и, следовательно, могут продолжать пропаривание при более высоких мощностях, и в этой связи им также помогает большая площадь колосниковой решетки, которая позволяет им поддерживать пар для их максимальной мощности с большей мощностью. средство."[12]
  5. ^ В HMS  Lightning и HMS  Janus , оба 1895 года, «всего было [было] более 30 000 [этих] стыков, и хотя они [были] много раз под паром, ни одной утечки ... не произошло». [17]
  6. ^ HMS  Pegasus , построенный Палмерсом и спущенный на воду в 1897 году, имел восемь котлов Reed и был отключен, когда ее конденсаторы протекали и пропускали морскую воду в ее котлы. [29] [30]
  7. ^ В котлах тысячелистника группы труб иногда экранировались перегородками для создания внутренних нисходящих путей, или трубы могли использоваться в качестве опор, которые служили той же цели. [35]
  8. ^ Вопрос был спорным: в то время как изобретатель Хирам Максим считал прибывшие в убыток «совершенно лишними», судостроитель Джон Торникрофт считал их «незаменимыми». [37]
  9. ↑ План 1901 года, исправленный до 28 сентября 1905 года, для эсминца торпедных катеров HMS  Spiteful, показывает расположение и пропорции его четырех котлов Reed. [33]
  10. ^ В 2011 году среднее домохозяйство в Соединенном Королевстве потребляло 3 300  киловатт-часов электроэнергии в год. [46]
  11. ^ "Фирма первоначально предлагала установить водотрубные котлы собственной конструкции, но Адмиралтейство, по-видимому, опасаясь неиспытанного типа котла, вместо этого предложило вместо них локомотивные котлы. Однако [они] оказались совершенно неадекватными ... на испытаниях в конце лета и осенью 1895 года ... Строители [снова] предложили свою собственную конструкцию, но Адмиралтейство предпочло заказать котлы Reed у Palmer's ». [54]

Заметки [ править ]

  1. Перейти ↑ McFarland 1898 , p. 427.
  2. Перейти ↑ Dillon 1900 , pp. 32–4.
  3. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 38.
  4. ^ a b "Модель водотрубного котла Джозефа У. Рида" . Группа Музея науки. nd Архивировано 13 февраля 2017 года . Проверено 13 февраля 2017 года .
  5. Перейти ↑ Cuthbert & Smith 2004 , pp. 5 & 40.
  6. ^ a b Cuthbert & Smith 2004 , стр. 9.
  7. ^ Dillon 1900 , стр. 31-6, особ. 32.
  8. ^ Диллон 1900 , стр. 36.
  9. Перейти ↑ Robertson 1901 , pp. 38, 126, 130, 136.
  10. ^ "Сечения водотрубного котла Рида" . Wikimedia Commons. 2017 . Проверено 17 февраля 2017 года .
  11. Перейти ↑ Robertson 1901 , pp. 2–3.
  12. ^ Анон. 1902b , стр. 423–5.
  13. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 130.
  14. ^ a b c Робертсон 1901 , стр. 137.
  15. ^ Robertson 1901 , стр. 136-7.
  16. ^ Busley 1902 , стр. 570.
  17. ^ a b c d e f g h Анон. 1896 г. , стр. 172.
  18. ^ Busley 1902 , стр. 563.
  19. ^ a b Робертсон 1901 , стр. 59–60.
  20. ^ Robertson 1901 , стр. 126, 130, 136-7.
  21. ^ Busley 1902 , стр. 569.
  22. ^ Busley 1902 , стр. 537, 568-9.
  23. ^ Liversidge 1906 , стр. 319.
  24. ↑ Sennett & Oram 1899 , стр. 96.
  25. Перейти ↑ Bertin 1906 , p. 533.
  26. ^ Liversidge 1906 , стр. 367.
  27. ^ Robertson 1901 , стр. 191-2.
  28. ^ Ritchie Leask 1892 , стр. 189-91.
  29. ^ Robertson 1901 , стр. 138-9.
  30. ^ Анон. 1899 , стр. 427.
  31. Перейти ↑ Bertin 1906 , p. 520.
  32. ^ Ritchie Leask 1892 , стр. 191-2.
  33. ^ a b c "План корабля HMS Spiteful (1899 г.)" . Королевские музеи Гринвича . nd Архивировано 27 января 2017 года . Проверено 13 февраля 2017 года .
  34. ^ Robertson 1901 , стр. 55, 58, 152-4.
  35. ^ Robertson 1901 , стр. 153-4.
  36. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 327.
  37. ^ Busley 1902 , стр. 568-9.
  38. Перейти ↑ Bertin 1906 , p. 473.
  39. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 138.
  40. Перейти ↑ Bertin 1906 , p. 470.
  41. Перейти ↑ Robertson 1901 , pp. 139, 157.
  42. Перейти ↑ Lyon 2005 , pp. 78, 85.
  43. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 157.
  44. ^ Диллон 1900 , стр. 34.
  45. Перейти ↑ Robertson 1901 , p. 139.
  46. ^ «Типичные показатели внутреннего потребления энергии» (PDF) . офгем . nd Архивировано (PDF) из оригинала 21 января 2017 года . Проверено 16 февраля 2017 года .
  47. Перейти ↑ Dillon 1900 , pp. 30–4.
  48. ^ Анон. 1893 , стр. 38.
  49. ^ a b Аноним. 1932 , стр. 303.
  50. ^ Лион 2005 , стр. 77-81.
  51. ^ Анон. 1904 , стр. 27.
  52. ^ Анон. 1902а , стр. 615.
  53. ^ Лион 2005 , стр. 75-6.
  54. Перейти ↑ Lyon 2005 , p. 75.
  55. ^ NID 1902 , стр. 413.

Библиография [ править ]

  • Анон. (1893), "Ханой" , Engineering , 15 : 38–9, OCLC  7540352
  • Анон. (14 февраля 1896 г.), «Водотрубный котел Reed» (PDF) , The Engineer : 172, OCLC  5743177 , архивировано из оригинала (PDF) 14 февраля 2017 г. , получено 14 февраля 2017 г.
  • Анон. (5 мая 1899 г.), «Морской котел будущего» (PDF) , Инженер : 427–9, OCLC  5743177 , заархивировано из оригинала (PDF) 14 февраля 2017 г. , извлечено 14 февраля 2017 г.
  • Анон. (1902a), «Судостроительная и металлургическая компания Палмера, Джарроу-он-Тайн» , Труды Института инженеров-механиков : 613–6, OCLC  863604422
  • Анон. (1902b), «Водотрубные котлы с морской точки зрения» , Журнал Пейдж , 1 (4): 423–5, OCLC  981215806
  • Анон. (1904), "Британское Адмиралтейство ..." , Scientific American , 91 (2): 27, ISSN  0036-8733
  • Анон. (18 марта 1932 г.), «Покойный мистер Дж. У. Рид» (PDF) , Инженер : 303, OCLC  5743177 , заархивировано из оригинала (PDF) 15 февраля 2017 г. , получено 15 февраля 2017 г.
  • Бертин, Л. Е. (1906), Морские котлы: их конструкция и работа, особенно с трубчатыми котлами , пер. и изд. Л.С. Робертсон (2-е изд.), Ван Ностранд, OCLC  752935582
  • Басли, К. (1902), Морской паровой двигатель: его конструкция, действие и управление , 1 , перевод Коула, HAB (3-е изд.), Липсиус и Тишер, OCLC  557623871
  • Cuthbert, J .; Смит, К. (2004), Палмерс из Джарроу 1851-1933 , Издательство Тайн-Бридж, ISBN 1-857951-96-4
  • Диллон, М. (1900), Some Account of the Works of Palmers Shipbuilding & Iron Company Limited , Франклин, OCLC  68103311
  • Ливерсидж, Дж. Г. (1906), Практическое руководство в машинном отделении для Королевского флота и торгового флота: обработка управления главными и вспомогательными двигателями на борту корабля (5-е изд.), Гриффин, OCLC  266076180
  • Лион, Д. (2005) [1996], Первые разрушители , Меркурий, ISBN 1-84560-010-X
  • МакФарланд, WM (1898), "Статус водотрубного котла в американской морской пехоте" , The Engineering Magazine , 14 : 411–35, OCLC  265473122
  • NID (1902), «Морские заметки: Ежемесячные заметки о военно-морском прогрессе в строительстве и вооружении» , Журнал Пейдж , 1 (4): 413, OCLC  981215806
  • Ричи Лиск, А. (1892 г.), Трех- и четырехкратные двигатели расширения и котлы и их управление , Башня, OCLC  266994925
  • Робертсон, LS (1901), Водотрубные котлы: на основе краткого курса лекций, прочитанных в Университетском колледже, Лондон , Мюррей, OCLC  5640870
  • Sennett, R .; Орам, HJ (1899), Морской паровой двигатель: Трактат для студентов инженерных специальностей, молодых инженеров и офицеров Королевского флота и торгового флота (4-е изд.), Лонгманс, Грин, OCLC  36345208