WikiDer > Водотрубный бойлер Reed

Водотрубный котел Reed, созданный для HMSЯнус 1895 г .:^[1] неполный кожух позволяет рассмотреть расположение парогенерирующих труб. Две большие внешние трубки 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.

В Водотрубный бойлер Reed был типом водотрубный котел Разработан Дж. У. Ридом, менеджером двигательных работ Палмерс Судостроительная и металлургическая компания из Jarrow, Англия, где он производился с 1893 по 1905 год. В то время Палмерс был вертикально интегрированы бизнес: на своей верфи в Ярроу, используя железная руда из собственной шахты в Северный Йоркшир, она производила железо и сталь, необходимые для своих кораблей, а также двигатели и котлы собственной конструкции.

Предназначен для использования в паровая тяга судов водотрубный котел Reed был похож на другие котлы, такие как Норманд и Тысячелистник, сами разработки котел Du Temple. Они отличались от паровозных котлов, также известных как "жаротрубные котлы", в то время как жаротрубный котел состоял из цилиндра, заполненного водой, который нагревался проходящими через него трубами, по которым отходили выхлопные газы из печьВ 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 компании Reed были установлены на судах Королевский флот, в двух из которых они были установлены взамен забракованных котлами Адмиралтейство.

Дизайн

Водотрубный котел Reed был разработан и запатентованный в 1893 г. Дж. У. Ридом, управляющим заводом по производству двигателей Палмерс Судостроительная и металлургическая компания, который его изготовил.^[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] Однако это был вертикально интегрированы бизнес: примерно с 1857 г. он обладал собственным источником железная руда, добывается около Северный Йоркшир побережье в окрестностях Whitby и Солевой, 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 стал естественным дополнением к продукции компании, которая ранее включала другие конструкции бойлеров, такие как Котел Бельвиль, кроме паровых машин.^{[7][Fn 2]}

Это было похоже на предшествующее котел Du Temple, и другие разработки из него, такие как Норманд и Тысячелистник бойлеров, каждый из которых имел три цилиндрические водяные камеры, расположенные так, чтобы образовывать треугольник или, если смотреть с одного конца, форму перевернутой буквы «V»: весь бойлер был заполнен водой, за исключением верхней части верхней камеры, что позволяло коллектора пара, и соединялся двумя рядами парогенерирующих труб с двумя нижними камерами, между которыми находился печь.^{[9][Fn 3]} Водотрубные котлы могли работать при более высоком давлении и были намного легче, чем котлы локомотивов, 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 напряжению от пара и воды под давлением внутри, трубы паровозного котла подвергались сжатию извне, что опять же требовало более толстых материалов.^{[11][Fn 4]}

Продольный и поперечный разрез водотрубного котла Reed, установленного в миноносец HMSМолния от 1895 г .: черные линии рядом с парогенерирующими трубками 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 каждого ряда 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 к 1901 году это было прекращено, поскольку это препятствовало потоку воды и, следовательно, пара.^[15] Кроме того, внешний диаметр трубок, сужающихся на их нижних концах от1 ¹⁄₁₆ дюймов (27 мм) до⁷⁄₈ дюйма (22 мм) для улучшения прохождения горячих газов между ними.^[14] Они были соединены 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 орехи внутри камер на каждом конце.^{[17][Fn 5]} Ручки давал доступ к нижним камерам, а люк давал доступ к верхней камере, позволяя быстро заменять дефектные трубки.^[17] В обоих типах котлов парогенерирующие трубы присоединяются к верхней камере ниже проектной водопровода, чтобы предотвратить их перегрев: в водотрубных котлах другого типа - Торникрофт, парогенерирующие трубы присоединялись к верхней камере над линией ватерлинии, и их вершины «становились раскаленными 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] Прибывшие таким образом продвигались конвекция внутри котла, который должен был быть быстрым из-за небольшого диаметра труб и составлять «значительную часть [его] каркаса».^[19][22][17]

Пар собирался внутри купол наверху верхней камеры, из которой 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 двухслойный кожух с воздухом разрыв и асбест подкладка, снижающая температуру внешнего слоя.^[17] Кожух поднимался вверх, образуя выход для горячих газов в воронка. В печь подавали уголь от кочегары 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 (200–300 мм).^[23] Воздух поступал в топку через воздушный зазор в корпусе котла, обеспечивая подачу нагретого воздуха в заднюю часть топки. зольник.^[24] Этот воздух поступал в зольник через три двери, которые, вместе с дверцами топки, автоматически закрывались, если труба выходила из строя, чтобы предотвратить попадание пламени, пара и мусора в зольную камеру. котельная.^[17][25][26] Постоянный запас чистая вода было необходимо для этого типа котлов, так как нехватка воды быстро приводила к пустому котлу, который мог серьезно повредить печь, и отложению любых загрязняющих веществ, таких как известковый налет, приведет к значительной потере эффективности и может заблокировать трубы.^{[27][28][Fn 6]} Чтобы преодолеть эту проблему, питательная вода котла распространен в закрытая система из котла в виде пара в двигатели, а затем в конденсаторы, из которой она возвращалась в котел в виде воды, завершая цикл. Однако некоторая случайная потеря воды из системы была неизбежна, и французский морской инженер Луи-Эмиль Бертен считает потерю воды 5% за цикл как максимум, который может выдерживаться в установке водотрубного котла.^[31] Следовательно, требовалась дополнительная питательная вода, и она подавалась с помощью таких устройств, как испаритель, как было установлено в HMSЗлобный, построенный Палмерсом и спущенный на воду в 1899 году.^[32][33] У каждого котла был свой насос питательной воды, а также регулятор питательной воды конструкции Рида.^[17]

Поперечный разрез и план соединения водяных трубок и водяной камеры в бойлере Reed. Сфероидальный наконечники «3» навинчиваются на трубки, которые затем вставляются в отверстия в стенке водяной камеры, диаметр которых немного больше диаметра трубок; трубки затем фиксируются орехи «N» на внутренней стороне камеры.

Другим типом котлов, похожим на котел Du Temple и позже, был котел Yarrow, который обычно обходился без наружных нижних трубок после его дизайнера. Альфред Ярроу, продемонстрировали в 1896 году, что они не являются необходимыми для циркуляции воды внутри котла этого типа.^{[34][Fn 7]} Однако в то время как в котле Ярроу использовались полностью прямые трубы, по которым вода и пар циркулировали более свободно, некоторые современные авторы по этому вопросу, такие как Лесли С. Робертсон, считали его «отстающим» в своей циркуляции из-за отсутствия последующих .^{[36][Fn 8]} В то время как котлы Ярроу устанавливались на броненосный крейсер HMSВоин 1905 г. испарилось 11,664фунты (5,291 кг) воды на фунт (454 г) угля при 100градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту) с естественная тяга, тем же самым способом бойлер Reed, установленный на миноносец HMSЗвезда 1896 г. испарился 12 фунтов (5,44 кг).^[38][39] Преимущество котла тысячелистника было в весе:^[40] тогда как котлы Reed в крейсер HMSПегас 1897 г. произведено 38,5индикаторная мощность (IHP) на тонна (1016 кг) котла на полную мощность, по тем же меркам котлы Ярроу чуть раньше рыба-меч-учебный класс Торпедный катер эсминец произвел 73 ИГП.^[41] Но если, например, Звезда-учебный класс Эсминцу торпедных катеров 1896 года потребовалось четыре котла Reed для достижения заданной максимальной скорости 30узлы, похожий рыба-мечСудну класса Yarrow потребовалось восемь котлов Yarrow для достижения заданной максимальной скорости 27 узлов.^[42][43] Установлен на миноносец-миноносец HMSМолния в 1895 году сухой котел Reed весил 13,25 тонны (12,44 тонны).^[17]

Котел Reed может быть рассчитан на работу при внутреннем давлении до 300фунтов на квадратный дюйм (2,068 килопаскали) и, как построено для эсминцев торпедных катеров, таких как Злобный, который был способен развивать скорость до 30 узлов, для набора из четырех котлов и соответствующего оборудования требовалось около 25 миль (40 километров) 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 с платформ, на которых работали ее кочегары, известных как «топки квартир», - около 10 футов (3 м) в высоту.^{[33][Fn 9]} При этом каждый из восьми котлов Reed в Пегас имел площадь решетки около 45 квадратных футов (4,2 м²) и площадь обогрева около 2360 квадратных футов (219 м²), вместе они произвели до 7 127 IHP (5,315 киловатты).^{[45][Fn 10]}

Производство и использование

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» двигателестроительного 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 в торговые корабли, например ССХаной встроенный Сандерленд в 1893 г. для французской почты между Хайфон во Вьетнаме и Гонконг в Китае около 170 его водотрубных котлов использовались на кораблях Королевский флот.^[48][49] К ним относятся крейсеры, разрушители и канонерские лодки, кроме миноносцев, которых только Палмерс построил 16.^[49][50] Среди них был Злобный, в которых котлы позже были приспособлены для сжигания горючее.^[51] Котлы Reed были также установлены на судах, заказанных Адмиралтейство от других судостроителей, например на Ривер Клайд в Шотландии.^[52] Два миноносца-миноносца постройки Ханна, Дональд и Уилсон из Пейсли, HMSПылкий и HMSЗефироба 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 отклонило паровозные котлы установлены их строителями.^{[53][Fn 11]} по аналогии HMSНигер, а канонерская лодка построенный Судостроительная компания Барроу из Барроу-ин-Фернесс, КамбрияВ 1892 году ее котлы были заменены котлами Рида в 1902 году.^[55] Производство водотрубных котлов Reed было прекращено в 1905 году.^[4]

Смотрите также

• Трехбарабанный котел

Рекомендации

Сноски

Примечания

Библиография

• Анон. (1893 г.), "Ханой", Инженерное дело, 15: 38–9, OCLC 7540352
• Анон. (14 февраля 1896 г.), «Водотрубный котел Рид» (PDF), Инженер: 172, OCLC 5743177, заархивировано из оригинал (PDF) 14 февраля 2017 г., получено 14 февраля 2017
• Анон. (5 мая 1899 г.), «Морской котел будущего» (PDF), Инженер: 427–9, OCLC 5743177, заархивировано из оригинал (PDF) 14 февраля 2017 г., получено 14 февраля 2017
• 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 Пейджа, 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 оригинал (PDF) 15 февраля 2017 г., получено 15 февраля 2017
• Бертин, Л. (1906), Судовые 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, переведенный Коулом, H.A.B. (3-е изд.), Липсиус и Тишер, OCLC 557623871
• Cuthbert, J .; Смит, К. (2004), Палмерс из Ярроу 1851 - 1933, Издательство Тайн Бридж, ISBN 1-857951-96-4
• Диллон, М. (1900), Некоторые сведения о работах Palmers Shipbuilding & Iron Company Limited, Франклин, OCLC 68103311
• Ливерсидж, Дж. (1906), Практическое руководство в машинном отделении для Королевского флота и торгового флота: управление 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, W.M. (1898 г.), «Статус водотрубного котла в американской морской пехоте», Инженерный журнал, 14: 411–35, OCLC 265473122
• NID (1902), «Военно-морские заметки: Ежемесячные заметки о военно-морском прогрессе в строительстве и вооружении», Журнал Пейджа, 1 (4): 413, OCLC 981215806
• Ричи Лиск, А. (1892 г.), Трех- и четырехместные двигатели и котлы расширения и управление ими, Башня, OCLC 266994925
• Робертсон, Л. (1901), Водотрубные котлы: на основе краткого курса лекций, прочитанных в Университетском колледже в Лондоне, Мюррей, OCLC 5640870
• Sennett, R .; Орам, Х.Дж. (1899 г.), Морской паровой двигатель: трактат для студентов инженерных специальностей, молодых инженеров и офицеров Королевского флота и торгового флота (4-е изд.), Longmans, Green, OCLC 36345208