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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
모터 선박. 발명과 생산의 역사
동력선은 연료 연소 에너지를 기계 에너지로 변환하는 엔진을 기반으로 하는 선박 발전소(Ship Power Plant, SPP)를 기반으로 하지만 증기선이 아닌 일종의 자체 추진 선박을 설명하는 일반적인 개념입니다. 대부분의 경우 선박의 SPP에는 디젤 엔진이 사용됩니다. 발전소가 증기 터빈 또는 가스 터빈에 의해 구동되는 선박은 특히 그러한 선박의 발전소가 종종 디젤 엔진을 포함하기 때문에 일반적으로 모터 선박이라고도 합니다. 따라서 원자력 선박, 범선 및 기타 에너지 원을 사용하는 선박을 제외하고 거의 모든 자체 추진 현대 선박은 모터 선박입니다.
XNUMX세기 초 조선업에 중대한 변화가 일어났습니다. 모든 수상 운송 경로에서 XNUMX년 동안 널리 사용되었던 증기선이 보다 발전된 디젤 동력 선박으로 대체되고 있었습니다. 이 중요한 혁명의 시작은 러시아에서 이루어졌습니다. 이곳에서 최초의 역방향 해양 디젤 엔진이 만들어지고 세계 최초의 모터 선박과 잠수함이 건조되었습니다. 이러한 모든 발전은 러시아 최대 기업 중 하나인 노벨 형제 파트너십(Nobel Brothers Partnership)에 의해 시작되었습니다. 노벨상은 Rudolf Diesel의 발명의 중요성을 처음으로 인식한 사람 중 한 사람입니다. 그의 엔진에 대한 보고가 있자 마자 Emmanuel Nobel은 라이센스 구매 협상을 시작했습니다. 새로운 엔진에서 노벨에게 뇌물을 준 가장 큰 이유는 무거운 연료로 작동할 수 있다는 것이었습니다. 1898 년 그 시간 (약 500 만 루블)을 위해 막대한 돈을 지불 한 노벨은 20 마력 디젤 엔진 도면을 받았습니다. 회사의 상트페테르부르크 공장에서 주의 깊게 연구한 후, 설계상의 이유로, 그리고 주로 첫 번째 엔진을 등유가 아닌 오일로 작동시키기로 결정했기 때문에 많은 엔진 부품이 변경되었습니다. 당시 세계 어디에서도 석유 연료 사용의 어려움을 극복하지 못했습니다. 1899년 세계 최초의 석유 동력 디젤 엔진이 출시되었습니다. 그는 25 마력을 개발했습니다. 시간당 1마력당 약 XNUMX분의 XNUMX킬로그램의 기름을 소비했습니다. 중요한 성공이었지만 노벨의 소중한 꿈은 디젤을 선박 엔진으로 사용하는 것이었습니다. 그 당시 디젤에 대한 회의론은 여전히 많은 엔지니어들 사이에 만연했습니다. 대부분의 사람들은 이 엔진이 선박의 이동을 위한 드라이브로 적합하지 않다고 생각했습니다. 그 이유는 충분했습니다. 첫째, 디젤엔진은 후진기어(후진기어)가 없고 선박에 설치되어 프로펠러를 한 방향으로만 회전시킬 수 있었다. 둘째, 최초의 디젤 엔진은 피스톤의 극단적인 위치에서 시동을 걸 수 없었습니다. 셋째, 디젤 엔진의 작동은 조정하기가 어려웠습니다. 예를 들어 샤프트 속도를 줄이거 나 증가시켜 선박 속도를 높이거나 낮추는 것과 같이 작동 모드를 변경하기가 어려웠습니다. 이러한 결점들은 고정식 설치에서는 그다지 중요하지 않고 일정 부하에서 작동하는 디젤 엔진의 크기는 작았으나 수송용 엔진에는 매우 심각한 결점이었다. 그 당시 널리 사용되었던 증기 기관은 이러한 의미에서 디젤 기관에 비해 이점이 있었습니다. 즉, 후진, 샤프트 속도 변경 및 모든 위치에서 시작하는 것이 어려움 없이 달성되었습니다. 이 경우 디젤을 다룰 가치가 있습니까? 그만한 가치가 있음이 밝혀졌습니다. 기본 계산으로 노벨이 이에 대해 확신했습니다. 디젤 엔진의 가장 큰 장점은 높은 효율성과 결과적으로 효율성에 있습니다. 디젤 엔진은 동일한 출력의 증기 엔진보다 XNUMX배 적은 연료를 필요로 하기 때문에 연료 소비량의 감소와 같은 큰 전망이 상업 및 특히 해군에서 선박 운송에 얼마나 큰 영향을 미칠지 쉽게 상상할 수 있습니다. 동일한 순항 범위를 위해 설계된 열선과 일반 증기선을 비교하면 디젤 엔진을 장착한 두 번째 증기선이 무게가 XNUMX배 더 작은 연료 공급을 취할 수 있어 연료 공급량을 늘릴 수 있다는 것을 쉽게 계산할 수 있었습니다. 운반 능력. 반대로 둘 다 같은 양의 연료를 사용한다면 분명히 배는 증기선보다 XNUMX배의 거리를 이동할 수 있을 것입니다. 물론 짧은 항속거리의 경우 두 종류의 선박의 차이가 그렇게 크지는 않았지만 항속거리가 늘어날수록 모터선과 증기선의 차이가 유난히 커졌다. 10톤의 운반 능력으로 1000마일을 항해할 때 증기선은 실제로 같은 증기선보다 두 배 많은 화물을 운반할 수 있습니다. 러시아 운송 조건의 경우, 도중에 추가 연료를 적재하지 않고도 자신의 예비로 더 먼 거리를 여행할 수 있게 되었기 때문에 이것은 매우 중요했습니다. 다른 중요한 이점도 있었습니다. 예를 들어, 선박에는 대량의 오일이 실렸고 석탄은 수동으로 실어야 했습니다. 사실, 증기선의 무익함은 석탄 연료의 값싼 것으로 보상되었지만 당시 가장 큰 석유 거물 중 한 명인 노벨에게는이 측면이 그다지 중요하지 않았습니다. 모든 어려움에도 불구하고, 노벨은 그의 엔지니어들에게 첫 번째 배 설계를 시작하도록 명령했습니다. 새 선박이 기동할 수 있도록 하기 위해 그는 디젤 엔진을 프로펠러 샤프트에 직접 연결하지 않고 프로펠러의 회전 방향과 회전 수를 모두 변경할 수 있는 변속기를 통해 연결하도록 명령했습니다. 1903년 120개의 XNUMXhp 디젤 엔진이 Vandal 유조선 바지선에 설치되어 Sormovo 공장에서 제조되어 상트페테르부르크로 가져왔습니다. 이 디젤 엔진과 함께 XNUMX개의 발전기가 작동하여 프로펠러를 회전시키는 XNUMX개의 전기 모터에 전류를 생성했습니다. Vandal의 권선을 전환하여 모드와 회전 방향을 변경할 수 있습니다. 새로운 선박의 테스트는 고무적인 결과를 제공했지만 일반적으로 이러한 구동 시스템은 성공적으로 간주되지 않고 많은 불편을 안고 있었습니다. 무엇보다도 에너지 비용 측면에서 비용이 많이 들고 비경제적이었습니다.
같은 해 노벨은 디젤을 선박 엔진으로 더 경제적으로 사용할 수 있게 해주는 델 프로포스토(Del Proposto) 추진 시스템에 대한 라이센스를 구입했습니다. 작동 원리는 전진 기어에서 디젤 엔진이 프로펠러에 직접 연결되고 전기 변속기는 후진 기어 및 기동에만 사용된다는 것입니다. 이것은 대부분의 경우 나사가 디젤 엔진에서 직접 회전을 수신하고 기동 및 후진에 최대 전력이 필요하지 않았기 때문에 에너지 손실을 크게 줄였습니다. 1904년 Sarmat 유조선에 이 시스템이 장착되었습니다. 180개의 XNUMX마력 디젤 엔진이 장착되었습니다. 그리고 XNUMX개의 발전기. 각 디젤 엔진은 발전기에 연결 된 다음 전기 모터가있는 프로펠러와의 커플 링을 통해 연결되었습니다. 전진 행정 동안 디젤 엔진은 나사에 직접 작용했고 발전기와 전기 모터는 플라이휠처럼 전류를 주지도 받지도 않고 회전했습니다. 후진 할 때 엔진은 전기 모터에 전류를 보내고 프로펠러를 역회전시키는 발전기에서 작동하기 시작했습니다.
"Sarmat"의 첫 번째 항해 결과는 선박에 디젤 설치의 모든 장점을 보여주었습니다. 동일한 유형의 증기선(석탄이 아닌 석유에서 작동)에 대한 석유 비용은 1908배 더 적은 것으로 나타났습니다. 동시에 기동과 제어는 전혀 악화되지 않았습니다. 러시아뿐만 아니라 Sarmat가 유명인사가 된 선박의 기술 테스트에 대한 보고서가 발표되었습니다. 그러나 리버스의 부재는 여전히 모터 선박의 광범위한 배포를 방해했습니다. XNUMX년이 되어서야 장기 검색은 리버스 엔진의 생성으로 절정에 달했습니다. 이미 언급했듯이 역방향 엔진에서는 먼저 순방향 및 역방향 분배 요소를 전환하여 하나를 작동시키고 동시에 다른 요소를 끄는 메커니즘이 필요했으며 두 번째로 모든 위치에서 엔진을 시동하는 장치가 필요했습니다. 크랭크 샤프트의 위치. 이 두 개의 역방향 요소 중 첫 번째, 즉 분배를 재정렬하는 메커니즘은 매우 쉽게 생성되었습니다. 두 개의 캠 시스템이 캠축에 배치되었습니다(위의 디젤 장치에 대한 설명 참조)-하나는 전방용이고 다른 하나는 용 뒤집다. 전체 시스템을 한 방향으로 이동함으로써 엔진은 반대 방향(후방)으로 이동함으로써 전진 스트로크에 대한 분배를 받았습니다. 엔진 후진("전진"에서 "완전 후진"으로의 전환)에는 10-12초가 소요되었습니다. 반대로 발사 장치는 주요하고 더 어려운 작업 이었지만 노벨 공장의 러시아 엔지니어들도 매우 성공적으로 해결했습니다. 사실, 이 디젤 엔진은 배를 위해 만들어진 것이 아니라 1908년에 진수된 Lamprey 잠수함을 위해 만들어졌으므로 세계 최초의 디젤 잠수함이 되었습니다. "Lamprey"의 디젤은 XNUMX기통이었습니다. 데드 스트로크에서 벗어나는 문제는 다음과 같이 해결되었습니다. 공기가있는 시스템 작동에서 오일로 작동하는 것으로의 전환은 즉시 발생하지 않았지만 점차적으로-처음에는 모든 실린더가 공기로 작동 한 다음 하나가 오일로 전환되었습니다. 작동 스트로크를 준 후 두 번째 실린더는 오일 등으로 옮겨졌습니다. 실린더의 플래시 타이밍과 순서는 크랭크 샤프트를 어떤 위치에서든 가져 왔습니다. 동시에, 속도 제어는 오일 공급을 감소 및 증가시켜 달성되었습니다. 따라서 선박용 디젤 엔진을 만드는 모든 문제가 해결되었습니다. 두 번째 역 엔진은 Akula 잠수함에 설치되었고 노벨은 유조선에 장착하기 시작했습니다.
러시아에서 성공적인 테스트를 거친 후 선박 엔진으로 디젤 엔진이 전 세계에 도입되기 시작했습니다. 디젤은 처음에는 소형선에만 설치됐지만 1911세기 후반 1912년에 이르러 해양조선에 전환점이 생겼다. 1912년과 3200년에 독일과 영국의 조선소에서 몇 척의 대형 선박을 건조하기 시작했습니다. 7400년, 첫 번째 화물 여객선 Zeelandia는 배수량 160톤, 운반 능력 XNUMX톤으로 덴마크에 재고를 두고 떠났고, 전 세계가 코펜하겐에서 런던까지 첫 항해를 이어갔습니다. Zeelandia의 작동은 같은 등급의 선박과 비교하여 연간 XNUMX마르크를 절약할 수 있다는 것이 곧 계산되었습니다. 이것은 새로운 운송 수단의 운명을 결정지었습니다. 저자: Ryzhov K.V.
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