ספינת מנוע. היסטוריה של המצאות וייצור

ספריה טכנית בחינם

היסטוריה של טכנולוגיה, טכנולוגיה, אובייקטים מסביב לנו
ספרייה חינם / מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

ספינת מנוע. היסטוריה של המצאות וייצור

ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

הערות למאמר

ספינת מנוע היא מושג כללי המתאר סוג של ספינות מונעות, שתחנת הכוח של הספינה (SPP) שלה מבוססת על מנוע הממיר את האנרגיה של בעירת דלק למכנית, אך אינה ספינת קיטור. ברוב המוחלט של המקרים, נעשה שימוש במנוע דיזל ב-SPP של הספינה. ספינות שתחנת הכוח שלהן מונעת על ידי טורבינת קיטור או טורבינת גז מכונות בדרך כלל גם ספינות מנוע, במיוחד מכיוון שתחנת הכוח של ספינות כאלה כוללת לרוב מנועי דיזל. לפיכך, כמעט כל הספינות המודרניות המונעות מעצמן הן ספינות מנוע, למעט ספינות המונעות על ידי גרעין, ספינות מפרש וספינות המשתמשות במקורות אנרגיה אחרים.

ספינת מנוע
סירת נהר

בתחילת המאה ה-XNUMX חלו שינויים משמעותיים בבניית ספינות - ספינות קיטור, שהיו בשימוש נרחב במשך מאה שנים בכל נתיבי ההובלה הימית, הוחלפו בספינות מתקדמות יותר המונעות בדיזל.

תחילתה של המהפכה החשובה הזו הונחה ברוסיה - כאן נוצר מנוע הדיזל הימי ההיפוך הראשון ונבנו ספינות המנוע והצוללות הראשונות בעולם. את כל הפיתוחים הללו יזמה אחת החברות הגדולות ברוסיה, שותפות האחים נובל. הנובלים היו בין הראשונים שהעריכו את חשיבות ההמצאה של רודולף דיזל. ברגע שהיו דיווחים על המנוע שלו, עמנואל נובל החל במשא ומתן לרכישת רישיון. הדבר העיקרי ששיחד את נובל במנוע החדש היה שהוא יכול לפעול על דלק כבד. בשנת 1898, לאחר ששילם כסף עצום עבור אותם זמנים (כ-500 אלף רובל), קיבל נובל ציורים של מנוע דיזל של 20 כוחות סוס. לאחר לימוד מדוקדק שלהם במפעל סנט פטרסבורג של החברה, חלקי מנוע רבים הוחלפו הן מטעמי תכנון והן, בעיקר, משום שהוחלט להפעיל את המנוע הראשון על שמן, ולא על נפט. הקשיים בשימוש בדלק נפט טרם התגברו בשום מקום בעולם באותה תקופה.

מנוע הדיזל הראשון בעולם המונע על ידי נפט הושק בשנת 1899. הוא פיתח 25 כ"ס. והוציא כרבע קילוגרם שמן ל-1 כ"ס לשעה. זו הייתה הצלחה חשובה, אבל החלום היקר של נובל היה השימוש בדיזל כמנוע ספינה. באותה תקופה, הספקנות לגבי דיזלים עדיין הייתה נפוצה בקרב מהנדסים רבים. רובם סברו שמנועים אלה אינם מתאימים כמניע לתנועת ספינות.

הסיבות לכך היו מספיק טובות. ראשית, למנועי דיזל לא היה הילוך אחורי (הילוך אחורי) ובהתקנים על ספינה, יכלו לסובב את המדחף רק בכיוון אחד. שנית, אי אפשר היה להפעיל את מנועי הדיזל הראשונים בכמה מיקומים קיצוניים של הבוכנה. שלישית, היה קשה להתאים את פעולת מנועי הדיזל - קשה היה לשנות את אופן פעולתם, למשל, להפחית או להגביר את מהירות הציר, ובכך להגדיל או להקטין את מהירות הכלי. ליקויים אלו, שלא היו בעלי חשיבות רבה להתקנה נייחת ולגודלו הקטן של מנוע דיזל הפועל בעומס קבוע, היוו פגם משמעותי ביותר למנוע הובלה. למנוע הקיטור, שהיה בשימוש נרחב באותה תקופה, היה יתרון על פני מנוע דיזל במובן זה - רוורס, שינוי מהירות הציר והתנעה מכל עמדה הושגו עליו ללא כל קושי. האם במקרה זה, כך נראה, היה שווה בכלל להתעסק עם דיזל? מסתבר שזה היה שווה את זה - חישובים אלמנטריים שכנעו בכך את נובל.

היתרון הגדול של מנוע דיזל טמון ביעילותו הגבוהה וכתוצאה מכך גם ביעילותו. מכיוון שמנועי דיזל דרשו פי XNUMX פחות דלק ממנועי קיטור באותו הספק, קל היה לדמיין אילו סיכויים גדולים נפתחה לספנות הפחתה כזו במשקל צריכת הדלק, הן במסחר ובעיקר בחיל הים. בהשוואה של ספינת קיטור רגילה לספינת קיטור תרמית המיועדת לאותו טווח שיוט, קל היה לחשב שהשנייה שבהן, המצוידת במנוע דיזל, תוכל לקחת אספקת דלק קטנה פי ארבעה במשקל, ובכך להגדיל את אספקת הדלק שלה. יכולת נשיאה. להיפך, אם אותה כמות דלק תילקח על ידי שניהם, אז ברור שהספינה תוכל לעבור פי ארבעה מהמרחק מאשר ספינת הקיטור.

כמובן שעבור טווח שיוט קצר ההבדל בין שני סוגי הספינות לא היה כל כך גדול, אבל עם עלייה בטווח השיוט, ההבדל בין ספינת מנוע לספינת קיטור גדל בצורה יוצאת דופן. בהפלגה של 10 מייל עם כושר נשיאה של 1000 טון, יכלה ספינת הקיטור לשאת למעשה פי שניים מטען מאותה ספינת קיטור. לתנאי הספנות הרוסית הייתה לכך חשיבות עצומה, שכן ניתן היה, מבלי להזדקק להעמסת דלק נוסף בדרך, לנסוע מרחק רב יותר עם מילואים משלו. היו גם יתרונות חשובים אחרים. לדוגמה, הספינה הועמסה בנפט בתפזורת, בעוד שפחם היה צריך להיות מוטען באופן ידני. נכון, חוסר הרווחיות של ספינת הקיטור פוצה בזול של דלק פחם, אבל עבור נובל, אחד מאילי הנפט הגדולים של אותה תקופה, היבט זה לא היה בעל חשיבות משמעותית.

למרות כל הקשיים, נובל הורה למהנדסיו להתחיל לתכנן את הספינה הראשונה. כדי שהספינה החדשה תוכל לתמרן, הוא הורה לחבר את מנוע הדיזל לציר המדחף לא ישירות, אלא באמצעות תיבת הילוכים שאפשרה לשנות הן את כיוון הסיבוב של המדחף והן את מספר הסיבובים שלו. בשנת 1903 הותקנו שלושה מנועי דיזל בהספק של 120 כ"ס על דוברת המיכלית ונדאל, שיוצרו במפעל סורמובו והובאו לסנט פטרסבורג. יחד עם מנועי הדיזל הללו פעלו שלושה גנרטורים חשמליים, שיצרו זרם לשלושה מנועים חשמליים שסובב את המדחפים. על ידי החלפת הפיתולים בוואנדל, ניתן היה לשנות את מצב וכיוון הסיבוב. בדיקות של הספינה החדשה הניבו תוצאות מעודדות, אבל באופן כללי מערכת הנעה כזו בקושי יכולה להיחשב מוצלחת ורצופת אי נעימויות רבות - קודם כל, היא הייתה יקרה ולא חסכונית מבחינת עלויות האנרגיה.

ספינת מנוע
דוברת נפט "ונדל". למעלה משמאל - דיאגרמת העברת כוח: מנוע בעירה פנימית, גנרטור, מנוע ומדחף ספינה

באותה שנה רכש נובל רישיון למערכת ההנעה דל פרופוסטו, שאפשרה שימוש חסכוני יותר בדיזל כמנוע ספינה. עיקרון פעולתו היה שבתנועה קדימה מנוע הדיזל היה מחובר ישירות למדחף, ותיבת ההילוכים החשמלית שימשה רק לתנועה לאחור ולתמרון. זה הפחית משמעותית את הפסדי האנרגיה, מכיוון שלרוב המדחפים קיבלו סיבוב ישירות ממנוע הדיזל, ולא נדרש כוח מלא לתמרון והיפוך.

בשנת 1904 צוידה במערכת זו מכלית הנפט סרמט. הוא היה מצויד בשני מנועי דיזל 180 כ"ס. ושני גנרטורים. כל מנוע דיזל חובר לגנרטור חשמלי, ולאחר מכן דרך צימוד עם מדחף, שעליו היה מנוע חשמלי. במהלך המהלך קדימה, מנוע הדיזל עבד ישירות על הבורג, והגנרטור והמנוע החשמלי הסתובבו, לא נתנו ולא קיבלו זרם, כמו גלגלי תנופה. בעת נסיעה לאחור, המנוע החל לעבוד על גנרטור חשמלי, ששלח זרם למנוע החשמלי ונתן למדחף סיבוב הפוך.

ספינת מנוע
מנוע קיטור צילינדר בודד

תוצאות ההפלגות הראשונות של ה"סרמט" הראו את כל היתרונות של מתקני דיזל על ספינות. עלות הנפט כנגד אותו סוג של ספינות קיטור (שעבדו על נפט, לא על פחם) התבררה כפחותה פי חמישה. יחד עם זאת, התמרון והשליטה לא הידרדרו כלל. פורסמו דיווחים על הבדיקות הטכניות של הספינה, ולא רק ברוסיה - הסרמט הפך לסלבריטאי. עם זאת, היעדר רוורס עדיין מנע את התפוצה הרחבה של ספינות מנוע. רק ב-1908 הסתיים החיפוש ארוך הטווח ביצירת מנוע הפוך.

כפי שכבר צוין, במנוע אחורי היה צורך, ראשית, מנגנון המחליף את איברי החלוקה קדימה ואחורה, מפעיל אחד מהם ובו זמנית מכבה את האחרים, ושנית, מתקן להתנעת המנוע בכל מיקום גל הארכובה. מבין שני האלמנטים הללו של ההיפוך, הראשון, כלומר, מנגנון ארגון החלוקה מחדש, נוצר די בקלות: שתי מערכות זיזים הונחו על גל הזיזים (ראה תיאור מכשיר הדיזל למעלה) - אחת לקדמה ו- אחר לאחור. על ידי הזזת המערכת כולה לכיוון אחד, המנוע קיבל חלוקה עבור המהלך קדימה, על ידי תנועה בכיוון ההפוך - עבור האחורי. היפוך המנוע (מעבר מ"לפני מלא" ל"לאחור מלא") ארך 10-12 שניות.

מכשיר השיגור, להיפך, היה המשימה העיקרית והקשה יותר, אבל היא גם נפתרה בהצלחה רבה על ידי מהנדסים רוסים במפעל נובל. נכון, מנועי הדיזל הללו לא יוצרו עבור הספינה, אלא עבור הצוללת למפרי שהושקה ב-1908, והפכה בכך לצוללת הדיזל הראשונה בעולם.

הדיזלים ב"למפרי" היו שלושה צילינדרים. בעיית היציאה מהמכה נפתרה באופן הבא: המעבר מהפעלת המערכת עם אוויר לעבודה עם שמן לא התרחש מיד, אלא בהדרגה - בהתחלה כל הצילינדרים עבדו עם אוויר, ואז אחד עבר לשמן, לאחר שהוא נתן מכת עבודה, הצילינדר השני הועבר לשמן וכן הלאה. התזמון ורצף ההבזקים בצילינדר הוציאו את גל הארכובה מכל מיקום. במקביל, הושגה בקרת מהירות על ידי צמצום והגדלת אספקת הנפט. כך, כל הבעיות של יצירת מנוע דיזל ימי נפתרו. המנוע הרוורס השני הותקן בצוללת אקולה, ואז החל נובל לצייד בהן את מכליות הנפט שלו.

ספינת מנוע
צוללת "כריש"

לאחר בדיקות מוצלחות ברוסיה, החלו להציג ברחבי העולם מנועי דיזל כמנועי ספינות. בתחילה הותקנו מנועי דיזל רק על ספינות קטנות, אך בעשור השני של המאה ה-1911 חל מפנה בבניית ספינות ימיות. בשנים 1912 ו-1912 החלו המספנות בגרמניה ובאנגליה לבנות מספר ספינות גדולות. בשנת 3200 יצאה מהמלאי בדנמרק אוניית המטען-נוסעים הראשונה Zeelandia, עם תזוזה של 7400 טון וכושר נשיאה של 160 טון. העולם כולו עקב אחרי המסע הראשון שלה מקופנהגן ללונדון. עד מהרה חושבו שהפעלת הזילנדיה תחסוך XNUMX מארק בשנה בהשוואה לספינות מאותה מעמד. זה הכריע את גורלו של אמצעי התחבורה החדש.

מחבר: Ryzhov K.V.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו:

▪ מחשב נוירו

▪ קולנוע

▪ תַקלִיטוֹן

ראה מאמרים אחרים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

התכנון של התחנה הבין-פלנטרית הגדולה Psyche הושלם 19.07.2020

מומחי נאס"א סיימו בהצלחה את שלב התכנון של התחנה הבין-כוכבית האוטומטית Psyche, שתחקור את אסטרואיד המתכת של החגורה הראשית (16) Psyche, ועברו לשלב של ייצור כל המערכות והמכשירים המדעיים. שיגור התחנה לחלל מתוכנן לאוגוסט 2022, והוא אמור להגיע לאסטרואיד בתחילת 2026, לפי אתר נאס"א.

המטרה של התחנה הבין-כוכבית החדשה Psyche, שפותחה על ידי נאס"א כחלק מתוכנית Discovery, הייתה האסטרואיד (16) Psyche, שנמצא בחגורת האסטרואידים הראשית. הוא שייך למחלקה הספקטרלית M ומכיל הרבה מתכות כמו ברזל, ניקל, זהב ופלטינה. זהו אחד האסטרואידים הכבדים ביותר הידועים כיום, המסה שלו היא כ-2,41x10^19 ק"ג, ומידותיו הן 274x231x176 ק"מ. ההנחה היא שפסיכה עשויה להיות ליבת המתכת של פרוטופלנט או שבר שלו, שנוצר כתוצאה מהתנגשות בגוף שמימי גדול במערכת השמש הקדומה. מחקרים מפורטים של גופים כאלה מאפשרים לא רק ללמוד יותר על מנגנוני היווצרות כוכבי לכת וליבות, אלא גם לסייע בפיתוח טכנולוגיות כרייה בחלל.

שיגור המשימה מתוכנן לאוגוסט 2022, התחנה תגיע לאסטרואיד בעזרת מנועי הול המשתמשים בקסנון, פאנלים סולאריים יספקו חשמל לכל מערכות המכשיר. פסיכה צפויה להגיע לאסטרואיד בסוף ינואר 2026, ולאחר מכן יתחיל את המחקר המקיף שלה ממסלול באמצעות מגנומטר, מצלמה רב-ספקטרלית, ספקטרומטר גמא וניוטרונים ומכשיר מיקרוגל לחקר שדה הכבידה של הפסיכה. והמבנה הפנימי שלו. מערכת תקשורת לייזר ניסיונית DSOC (Deep Space Optical Communications) תשמש להעברת נתונים לכדור הארץ. הנתונים שנאספו על ידי התחנה יסייעו למפות את פני השטח של פסיכה, לחקור את המבנה וההרכב הפנימי שלה, להבין האם הוא אכן הליבה של פרוטופלנט, ויסייעו לשחזר תמונה של היווצרותו והמשך התפתחותו.

ב-7 ביולי 2020, נאס"א הודיעה על השלמת שלב תכנון התחנה, שכלל יצירת שרטוטים של כל מרכיבי המנגנון והמכשירים המדעיים שלו, ייצור ובדיקה של אבות טיפוס ודגמים הנדסיים, ואימות סופי של העיצובים. של כל מערכות התחנות. כעת המומחים ימשיכו לשלב יצירת מכשירים מדעיים ותת-מערכות של התחנה. התחלת ההרכבה והבדיקה מתוכננת לפברואר 2021, עד אפריל 2021 יש להעביר את כל המכשירים לחדר הנקי הראשי של מעבדת ההנעה הסילון של נאס"א, שם כל העבודות יבוצעו.

עוד חדשות מעניינות:

▪ נולדים בני מאה

▪ אלרגיה לכסף

▪ הכחדת המין תלויה בגודל החיות

▪ 793 משאית כרייה חשמלית

▪ טיסות לחלל גורמות לבעיות עיניים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ סעיף האתר התקני זרם שיורית. בחירת מאמרים

▪ מאמר שחק לקרע באבי העורקים. ביטוי עממי

▪ מאמר כמה קילומטרים בין האוקיינוס השקט והאטלנטי? תשובה מפורטת

▪ מאמר אננס תות. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר ממיר K1003PP1 בהתקני אוטומציה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר אורנג' או אפל? סוד התמקדות. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר