1. 蒸汽动力船舶
蒸汽轮船
在探索船舶推进方法中,除了桨、橹、 帆这些工具外,在埃及、罗马和我国古代都曾发明过用明轮的方式推进船舶。罗马人还使用奴隶和畜力带动明轮。17世纪以前,船舶推进动力方式已到了需彻底变革的时期,当时世界各大洋上繁忙的贸易往来需要解决船舶动力问题。
真正解决船用蒸汽机的是詹姆斯·瓦特。他在1765年发明了双缸蒸汽机。1768年他与英国伯明翰轮机厂的老板马修·博尔顿合作,专门研制了一台用于船舶推进的特殊用途的蒸汽机,这就是世界上早期蒸汽机船上普遍使用的博尔顿--瓦特发动机,船舶用上了蒸汽机,出现了蒸汽机轮船,从而完成了船舶动力的第三次革命。船舶用蒸汽机作动力,使人类有可能建造越来越大的船,运载更多的货物。
由于蒸汽机体积大、功率小、效率低,所以,蒸汽机轮船也逐步被淘汰。现代舰船的常用的动力装置是内燃机和汽轮机
2. 蒸汽船燃料
目前常规的商业船舶的是使用重油来作为燃料的,柴油也叫轻油,商船也是使用的,但是只在靠离码头、或者发生危机情况下才使用。
渐渐地轮船取代了过去的帆船。轮船最主要的优点是它们不依靠风和比帆船快。它们比较可靠,到达一个港口的时间也一般与天气无关。轮船的燃料有煤、煤球、重油和木头。
轮船分涡轮机和蒸汽机。
蒸汽机由三个部分组成:蒸汽炉、汽缸和冷凝器。在蒸汽炉中,通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间。蒸汽在汽缸内推动活塞做功,
3. 蒸汽机动力轮船
蒸汽机的工作原理其实就是将热能转化为机械能。 首先用锅炉将水加 热后形成水蒸气,再用蒸汽推动活塞在蒸汽机缸内不断运动,进而带动飞 轮运动从而产生动力。
蒸汽机轮船的两侧会装上大的轮子,蒸汽机产生的 机械动力推动轮子转动,轮子不断拍打着水面,这样船就可以在水上前行了。 有了蒸汽机,人们就可以建造更大更重的船舶。
4. 蒸汽轮船发动机
船用发动机绝大部分都是柴油发动机,因为柴油发动机体积小,燃料便以携带。蒸汽发动机需要锅炉,系统庞大且复杂,体积更大。电机驱动是需要电力的,船上的电力还是需要柴油发动机驱动发电机后,发出电力供给电机使用。另外,还有核动力,目前只要美国海军的航母才有。
5. 船用蒸汽机
十九世纪是世界大航海时代。
十九世纪以前,世界各国航海都是帆船,大都是木制,吨位最多一百吨。那时船的动力主要靠风帆,少量靠人力划船桨。
十九世纪初瓦特发明了蒸汽机,不久就把蒸汽机安装到海船上。最初是在轮船两侧安装叶轮,蒸汽机带动叶轮转动,驱动轮船行驶。这种方式动力性能很差,后来发明了螺旋聊,于是轮船全部改为又螺旋桨驱动。
十九世纪中业,西方工业强国轮船逐渐由木制改进为钢制造。钢船的出现,轮船吨位由几百吨迅速发展到几千吨以至于上万吨(比如泰坦尼克号)。
到了十九世纪末期,西方工业强国海轮全部是钢船,全部由蒸汽机加后置螺旋桨驱动。
但是在贫穷落后国家,当时河流湖泊上的船依然全部是木船,动力依然是风帆和人力划船桨,在水流湍急坡降很大地方会很多纤夫拉着船逆水而上。
6. 蒸汽动力船舶烟囱
蒸汽机车是从烟囱喷出水蒸汽与煤烟的混合气体,从下面喷出水及蒸汽;内燃机车喷出的是油烟气体。
蒸汽机车的烟囱与炉膛联通,煤炭燃烧后的气体,一般是二氧化碳、粉尘,还有没有燃烧彻底的一氧化碳、煤焦油颗粒等。同时,做功后的废蒸汽的喷口在烟箱里面也对着烟囱的下口,废蒸汽也从这里排出。废蒸汽排出时,带动周围气体,形成相对负压,使燃烧室内大量空气进入,加速煤炭燃烧,炉火更旺,这也是废蒸汽的最后利用。
蒸汽机车下部两侧汽缸下喷出的是蒸汽和水的混合物。机车启动时,司机脚下操纵打开汽缸排水阀,排出汽缸内的冷凝水,然后缓慢打开少量汽门,再前后拉动手把,使汽缸内的积水彻底排放,防止造成水锤事故,这时机车才能起步。
内燃机车烟囱里喷出的是柴油燃烧后的废气,其成分跟拖拉机差不多。
7. 船用蒸汽发动机
船用燃油辅助蒸汽锅炉的原理比较简单,就是通过燃烧后加热炉水,炉水蒸发成蒸汽,由蒸汽将热量带给需要加热的设备。具体的工作流程为:
船用燃油锅炉先由装在炉前的电动油泵向炉膛(炉胆)内喷油,同时鼓风机将空气送入炉内助燃,油在炉膛内基本燃烧完毕,高温火焰和烟气中部分热量通过辐射方式经炉胆壁传给炉水,未燃烧的由和烟气至燃烧室继续燃烧其剩余部分,然后顺烟管流至烟箱,最后从烟箱排至大气,烟气在流经烟管的过程中,不断地通过对流传热将热量传给外围的炉水,炉壳中也不是全部充满水的,水面只需比蒸汽受热面高一些即可。
8. 蒸汽轮机船舶
世界最大功率燃气轮机,是英国著名的罗尔斯罗伊斯公司制造的MT30燃气轮机,MT30燃气轮机的功率达到了36兆瓦(大约5万马力),最大功率为40MW,这是目前世界上功率最大的船用燃气轮机。
9. 船用蒸汽动力装置
以蒸汽机为动力就是靠蒸汽机带动其他设备,就像用电动机带动其他设备一样,而蒸汽动力就包含很广,包括以蒸汽机为动力,蒸汽只是起一种介质的作用。
蒸汽机动力装置,是指主机以蒸汽为工质的“船舶动力装置”。采用间接加热的方式,即燃料燃烧在发动机外的锅炉中进行,锅炉中的水受热产生蒸汽推动发动机工作,故亦称为外燃式发动机。根据发动机的运动方式不同,又可以分为往复式蒸汽机和回转式汽轮机两种,但通常蒸汽机动力装置就是指往复式蒸汽机,其能、功转换是借助汽缸中的活塞来实现的:当蒸汽轮流进人汽缸上、下空间时,使活塞作直线往复运动,再借助连杆-曲柄机构,将活塞的直线往复运动变为机轴的回转运动,产生回转力矩而不断作工。由于蒸汽机的效率低、结构笨重等缺陷,已经被其他船用动力装置所取代。