Паровая машина

Паровая машина – тепловой поршневой двигатель возвратно-поступательного движения, в котором потенциальная энергия водяного пара преобразуется в механическую энергию вращения вала. Паровая машина является первым тепловым двигателем, использованным для движения судов. Своего расцвета паровые машины достигли в начале XX в., их мощность составляла 15 тыс. кВт. Достоинствами паровых машин, сохраняющимися до настоящего времени, являются простота конструкции и обслуживания, а также обеспечение использования полной мощности машины при повышении нагрузки на движителе. К середине XX в. применение паровых машин на судах практически прекратилось из-за их низкого КПД, большой массы и габаритов.

Коэффициент полезного действия энергетической установки с поршневой паровой машиной возрастает с уменьшением конечного значения давления рабочего пара. Однако вместе с этим объем пара увеличивается настолько, что цилиндр низкого давления должен был бы иметь огромный диаметр. По этой причине в более поздних конструкциях поршневых паровых машин стали прибегать к комбинированию, т. е. поршневая паровая машина трехступенчатого расширения соединялась с турбиной отработавшего пара, причем эта турбина имела приблизительно четыре ступени расширения.

Такая конструкция изображена на рисунке. Пар, выходящий из цилиндра низкого давления поршневой паровой машины, проходит в турбину, затем в конденсатор. Так как частота вращения турбины намного выше, чем у поршневой паровой машины, между валом турбины и гребным валом установлена понижающая двухступенчатая зубчатая передача и муфта. Последняя устраняет различия в частоте вращения, а также случайные нагрузки и удары, возникающие, например, из-за неравномерной нагрузки судового движителя при выходе из воды и т. д. Переключающий клапан направляет отработавший пар от паровой машины непосредственно к конденсатору, мимо турбины. Это бывает необходимо в случае изменения частоты вращения машины при маневрировании или заднем ходе.

Турбина отработавшего пара (в соединении с паровой машиной трехкратного расширения). 1 — муфта; 2 — редуктор; 3 — турбина отработавшего пара; 4 — переключающий клапан; 5 — конденсатор; 6 — выход воды; 7 — вход пара; 8 — паровая машина трехкратного расширения; 9 — гребной вал.