Читать онлайн «Воссоздание облика паровой машины первого отечественного парохода методами компьютерного моделирования»

1 ВОССОЗДАНИЕ ОБЛИКА ПАРОВОЙ МАШИНЫ ПЕРВОГО ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПАРОХОДА МЕТОДАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Д. В. Калинин, С. П. Столяров Санкт-Петербургский государственный морской технический университет Первый русский пароход был построен на заводе Ч. Берда в Санкт-Петербурге в августе 1815 года. Его основные параметры и некоторые сведения об установленной на нём паровой машине приводятся во многих публикациях [Акимов 1966, Брандт 1892, Брандт 1915, Дыгало 1976, Залесский 1987, Захаров 1972, «Сын отечества» 1815, Чеботарев 1985]. В них указывается, что строительство парохода, по сути, состояло в том, что на баржу тихвинской системы была установлена паровая машина системы Д. Уатта с нижним расположением балансиров. Эти сведения дополняются крайне ограниченным количеством числовых параметров. Размеры судна составляли: длина 18,3 м, ширина 4,57 м, осадка 0,61 м. Два гребных колеса диаметром 2,44 м, шириной 1,2 м имели по 6 плоских неподвижных плиц шириной 0,356 м. Они были углублены в воду на 0,23 м и вращались с частотой около 40 оборотов в минуту. Указывается, что скорость парохода в спокойной воде составляла до 10,7 км/ч. Что же касается паровой установки и конкретно паровой машины, то о них никаких подробностей не в известных источниках не обнаружено. Нет даже однозначных сведений о мощности паровой машины. В большинстве работ указывается, что мощность машины составляла 4 л. с. , но не поясняется индикаторных или номинальных [Акимов 1966, Брандт 1892, Брандт 1915, Залесский 1987, Захаров 1972, Чеботарев 1985], а современные авторы В. Дыгало и Н. Нарбеков утверждают, что мощность машины составляла 12 л. с. [Дыгало 1976]. О чертежах паровой машины первого отечественного парохода ничего не известно. Однако, принимая во внимание, что конструкции деталей машин  2 долгое время оставались традиционными, при реконструкции за основу был взят чертеж аналогичной машины простого действия с однократным расширением пара более позднего времени из книги инженера Н. Н. Божерянова, изданной в 1842 году [Божерянов 1842]. Рисунок 1. Кинематическая схема механизма. AB – кривошип; BD – шатун; DMCGE – балансир; EJ – шатун; JL – шток; MN – шатун насоса; PN – шток поршня насоса; JI, IG, FH – рычаги параллелограмма; QS, SRT – рычаги привода золотника; L – поршень; P – поршень насоса; N – направляющая насоса; U – золотник, Q – эксцентрик Особенности устройства и принципы действия машины такого типа достаточно подробно изложены в книге французского инженера А. Ортолана [Ортолан 1861]. Считая, что принципы действия и термодинамический цикл  3 известны, проследим путь рабочего тела по элементам машины. Пар из котла подавался в машину через распределительный механизм. Впуск пара в цилиндр регулировался золотником, приводимым в действие от вала машины через эксцентрик. -4 p . 10 , Па Давление пара в котле 18 1 2 16 14 3 12 Атмосферное давление 10 8 6 4 2 6 5 Давление пара в конденсаторе 4 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 v . 103, м3 ВМТ НМТ Рисунок 2.