Запуск нафты , иногда называемый «паровым запуском», представлял собой небольшой моторный запуск , приводимый в действие двигателем, работающим на нафте. Это была чисто американская разработка, созданная на основе местного закона, который делал непрактичным использование парового катера в личных целях.
К 1880-м годам малая паровая машина прочно зарекомендовала себя в качестве силовой установки для небольших паровых катеров , а также для больших лодок. Однако закон США, вызванный некоторыми прошлыми взрывами котлов , требует, чтобы на всех пароходах всегда находился лицензированный инженер. Хотя для коммерческого судна это не представляло трудности, однако не позволяло использовать небольшие паровые катера в личных и развлекательных целях. Чтобы стать таким инженером, нужно было предварительно пройти двухлетнее обучение. Одним из немногих любителей, добившихся этого и ставших собственным инженером, была Розамунд Берджесс, жена конструктора лодок Старлинг Берджесс . [1]
Более популярной альтернативой паровому запуску был запуск нафты, в котором использовался альтернативный источник энергии. [2] В рекламных объявлениях того периода использовалась намеренная фраза: «Каждому свой инженер!» [3] , чтобы подчеркнуть это юридическое ограничение.
Первый запуск нафты, судя по всему, был осуществлен британцами, о чем сообщалось во французском журнале La Nature в 1888 году. [4] Этот запуск, «Зефир» , был изобретением Альфреда Ярроу , известного создателя паровых катеров, работавшего несколько лет назад. Подобные пуски в том же году произвела швейцарская компания Escher Wyss AG . [5] Одним из них был изящный шлюп Альфреда Нобеля « Миньон» с алюминиевым корпусом 1892 года выпуска. Другим, также из алюминия, была «Алюминия» 1894 года.
Первыми зарегистрированными выпусками нафты в Америке были запуски компании Ofeldt из Нью-Йорка, которая позже стала широко известна как производитель двигателей нафты. [5] Они описали это как систему «Эсш» и, возможно, были лицензиатами патентов Эшера Висса. Помимо Офельдта, комплексные запуски также предлагала компания Gas Engine and Power Co. из Нью-Йорка. К 1890 году они заявили, что продали более 500 штук .
Типичный запуск нафты представлял собой открытый запуск длиной около 24 футов (7,3 м). Это были прогулочные суда, предназначенные для прогулок в хорошую погоду. [7] [8] В конце концов, коммерческое судно с профессиональным экипажем не пострадает от нормативных проблем, которые привели к их изобретению. Катера «Нафта» появлялись в высших кругах, в лучших яхт-клубах [9] и принадлежали известным именам. [10]
Сегодня сохранились немногие примеры. Некоторые источники утверждают одно, [11] другие четыре. [12]
Считается, что это гладкое 22-футовое судно является одним из четырех существующих.
Двигатель нафты представляет собой двигатель внешнего сгорания , в целом похожий на небольшой паровой двигатель, который уже используется для паровых запусков . Рабочей жидкостью является нафта , которая также используется в качестве жидкого топлива для питания котла. Внешний вид похож на паровой катер, имеющий небольшой вертикальный котел и вертикальные баллоны.
В горелке двигателя, работающей на нафте, используется сама нафта, и она аналогична той, которая используется в паровых автомобилях . Хотя такие удобные и саморегулирующиеся жидкотопливные горелки применялись и на паровых запусках, большинство запусков во времена расцвета нафтовых двигателей все еще работало на твердом топливе.
Во избежание проблем преждевременной конденсации агрегаты двигателя и котла были смонтированы вместе. Двигатели представляли собой трехцилиндровые односторонние вертикальные двигатели простого расширения с расстоянием между коленчатыми валами 120 °, обеспечивающие самозапуск без проблем с мертвой точкой. [я]
Котлы имели спиральную однотрубную форму. Это были однопроходные парогенераторы с «водяными трубками» [ sic ] , в которых жидкость на одном конце трубки закипала к моменту достижения конца без какой-либо замкнутой циркуляции. Подобные котлы, хотя и с обычными водой и паром, использовались и для паровых машин типа « Белый» . Котел устанавливался непосредственно над двигателем и заключался в кожух из полированной латуни или меди с короткой воронкой наверху. Целью воронки было просто выпустить дым над головами пассажиров, а не действовать как тяга, вызывающая огонь.
В отличие от угля или дров, используемые струйные горелки не требовали дополнительной тяги. [ii] Котел зажигался с помощью струйной горелки, при этом из котла выпускалось небольшое количество нафты под давлением. [5] Выступающая трубка и воронка на передней части корпуса котла (иногда ошибочно принимаемая за свисток) служат воздухозаборником. В этой вертикальной трубе струя топлива смешивается с нисходящим потоком воздуха, затем смешанный воздух и топливо подаются в кольцевую горелку внутри корпуса котла. Для запуска использовался ручной воздушный насос для создания давления в топливном баке и обеспечения потока топлива, а также для предварительного нагрева змеевика горелки путем поджигания небольшого количества топлива в поддоне под ним. [5]
Не было ни дроссельной заслонки, ни регулятора для регулирования частоты вращения двигателя. Как это обычно использовалось в одноходовых спиральных однотрубных котлах, вместо этого мощность горелки регулировалась с помощью топливного клапана, и котел реагировал достаточно быстро, чтобы этого было достаточно. [13]
Смазка двигателя осуществлялась самим топливом, собиравшимся в герметичном мокром картере под картером. Лигроиновое топливо [iii] было приемлемым смазочным материалом, и это позволяло избежать проблемы отделения смазочного масла от конденсированных паров топлива, просачивающихся через уплотнения поршневых колец. Однако это потребовало тщательной герметизации картера. [5]
Клапанный механизм двигателя был простым по сравнению с механизмом современных паровых двигателей . Один вращающийся верхний распределительный вал проходил над цилиндрами параллельно коленчатому валу. Эксцентрики на этом валу приводили в действие поперечный золотниковый клапан каждого цилиндра. Распредвал клапанов приводился в движение со скоростью двигателя [iv] шестернями коленчатого вала. Выступающий маховик на распределительном валу позволял реверсировать двигатель, аналогично эксцентриковому клапанному механизму, путем смещения фазы распределительного вала относительно коленчатого вала. [5]
Использовались внешние конденсаторы водяного охлаждения, под корпусом, по длине киля, проходили простые трубы. [5] Несмотря на очевидный риск повреждения из-за заземления , они, похоже, не доставили особых проблем в эксплуатации. Топливный бак находился в носовой части лодки, далеко от двигателя и риска возгорания. Этот топливный бак находился под давлением возвращающейся нафты, что позволяло избежать необходимости в топливном насосе.
Одной из привлекательных особенностей, которая впервые побудила изобретателей рассматривать нафту в качестве рабочей жидкости, была ее низкая температура кипения по сравнению с водой. Это позволяет построить относительно простой двигатель, хотя на самом деле это представляет собой ограничение эффективности такого двигателя. В то время термодинамика уже была передовой наукой, и ограничения термодинамических циклов были хорошо поняты физиками, если не всеми инженерами. Ограничивая диапазон температур, в которых работал двигатель, это фактически снижает потенциальный КПД двигателя, а не увеличивает его. [14]
Более ранним применением жидкостей с низкой температурой кипения была эфирная машина Дю Трамбле 1850-х годов. [14] Это использовалось для нижнего цикла в качестве дополнения к паровому двигателю. Отходящее тепло, отводимое через конденсатор паровой машины, использовалось для кипячения эфира и привода второго цилиндра.
Шведско-американский изобретатель Фрэнк Вальдемар Офельдт (1836–1904) также разработал двигатель Alco Vapor, продаваемый компанией Alco Vapor Launch Co. [6] В нем сжигался керосин и использовался спирт (вероятно, «древесный спирт» или метанол ) в качестве рабочей жидкости. Возможно, это была мера, позволяющая обойти патенты Эшера Висса.
Позже Офельдт также разработал более традиционный парогенерирующий водотрубный паровой котел. Это было похоже на узор « Лунная долина »: центральный барабан, окруженный спиральными водяными трубками, но с неровными клиновидными змеевиками, а не с простым кругом. [15]
«Двигатель Simplex Naptha», построенный Часом. Уиллард из Чикаго был больше похож на газовый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по времени . [16] Это выходит за рамки данной статьи.
Несмотря на очевидные опасности и периодические сообщения о пожарах, [17] [v] запуск нафты, судя по всему, прошел достаточно хорошо и безопасно.
Двигатель нафты малоизвестен среди инженеров-модельеров, но по крайней мере одна его подробная копия была построена. [19]
В романе 1921 года из популярной серии о Томе Свифте «Том Свифт среди пожарных » [20] герой спасает пассажиров с помощью бензинового катера, назвав его «старомодным». Автор также комментирует, что они «немного предательны» для света. [20]
Железнодорожный локомотив, использующий твердый нафталин, был построен фирмой Шнейдер-Крезо во Франции в 1913 году. К нафтановому двигателю он не имел никакого отношения. Это был двигатель внутреннего сгорания мощностью 70 л.с., аналогичный бензино-парафиновому двигателю , который работал как бензиновый двигатель и после запуска и прогрева мог быть переведен на нафталин просто как на более дешевое топливо. Нафталин расплавлялся и испарялся в водяной рубашке, нагреваемой двигателем. [21]
Правильно одетая пара, сидящая в своих плетеных шезлонгах, отправляется в залив на катере 1890-х годов с веерным хвостовым оперением, работающем на бензине.
Заметки яхт-клуба — Дж. Моррис Вейл купил новый катер, работающий на нафте, под названием «Getty» у Джулиуса Петерсона из Тэрритауна. Его общая длина составляет 28 футов, ширина — 6 футов 2 дюйма, а двигатель — двухтактный двигатель Kipp мощностью семь лошадиных сил. Лодка имеет торпедный катер в корме и стоящий сверху. Новинка выглядит умной и станет прекрасным дополнением к флоту.
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )... он включил бензин и бросил горящую спичку, чтобы зажечь ее, тем самым спася себе руку. Двигатели, работающие на нафте, немного коварны.