Паровой двигатель с колеблющимся цилиндром (также известный в США как воблер) представляет собой простую конструкцию парового двигателя (предложенную Уильямом Мердоком в конце 18 века), которая не требует клапанного механизма . Вместо этого цилиндр раскачивается или колеблется, когда кривошип перемещает поршень, поворачиваясь в монтажной цапфе так, что отверстия в цилиндре совпадают с отверстиями на неподвижной поверхности порта попеременно, чтобы направлять пар в цилиндр или из него.
Паровые двигатели с качающимся цилиндром в настоящее время в основном используются в игрушках и моделях, но в прошлом они использовались в полноразмерных рабочих двигателях, в основном на кораблях и небольших стационарных двигателях . Их преимуществом является простота и, следовательно, низкие производственные затраты. Они также имеют тенденцию быть более компактными, чем другие типы баллонов той же емкости, что делает их выгодными для использования на судах.
Пар необходимо подавать в конец цилиндра в нужный момент цикла, чтобы толкать поршень в правильном направлении. В другом направлении пару необходимо позволить выйти из цилиндра. Когда коленчатый вал вращается, шток поршня перемещается вверх и вниз (или из стороны в сторону в случае вертикального цилиндра), а также внутрь и наружу. Поскольку шток поршня жесткий, а сам поршень длиннее своего диаметра, это приводит к раскачиванию цилиндра или «колебаниям» на его специальном креплении ( цапфе ). В конструкции, обычно встречающейся в игрушечном или модельном двигателе, отверстие в боковой части цилиндра (по одному на каждом конце для цилиндра двойного действия ) и пара отверстий в блоке портов расположены так, что это покачивающееся движение выстраивается в одну линию. отверстия в нужное время, позволяя пару входить в цилиндр в одном направлении и выходить в атмосферу или конденсатор в другом направлении. [1]
В полноразмерных двигателях паровые и выпускные каналы обычно встроены в шарнирную ( цапфовую ) опору. Однако могут быть предусмотрены отдельные клапаны, управляемые колебательным движением. Это позволяет изменять время отключения для обеспечения расширенной работы, как, например, в двигателе гребного корабля PD Krippen. В качестве альтернативы, расширенная работа также может быть обеспечена с помощью компаунда Вулфа , так же компактно, если две ступени расширения предусмотрены по обе стороны от одного поршня в одном цилиндре, и все они расположены как магистральный двигатель (однако двигатель с качающимся цилиндром не извлекает выгоду из преимущества компактности, которую в противном случае обеспечивал бы магистральный двигатель, поскольку он уже имеет это благодаря своим собственным конструктивным особенностям). Каждый подход к расширенной работе ставит под угрозу преимущество простоты, но при этом сохраняет преимущество компактности. [2]
Двигатель с качающимся цилиндром не может быть реверсирован с помощью рычажного механизма клапана (как в обычном неподвижном цилиндре), поскольку его нет. Реверс двигателя может быть достигнут путем изменения местами паровых соединений между впускным и выпускным отверстиями или, в случае небольших двигателей, путем смещения точки поворота цапфы так, чтобы отверстие в цилиндре совпадало с другой парой отверстий на лицевой стороне порта. . В последнем случае неподвижная поверхность порта обычно снабжена тремя отверстиями, центральное из которых предназначено для подачи пара, а два внешних - для выхлопа, причем в любое время в зависимости от требуемого направления движения используется только одно из них.
Первые предложения по использованию колеблющейся паровой машины на море были сделаны еще в конце 18 века. В 1822 году был построен первый железный пароход « Аарон Мэнби» с качающимися двигателями мощностью 80 л.с. В 1827 году Джозеф Модслей запатентовал независимо разработанный морской колебательный двигатель с улучшенным клапанным механизмом. Дополнительные улучшения были сделаны английским инженером Джоном Пенном , после чего в 1853 году шотландец Джон Скотт Рассел представил 3-цилиндровую версию .
Раньше судостроители считали движущиеся части вибрационного двигателя опасными в небольших помещениях корабля. Однако позже популярность этого типа двигателя выросла, и уже в 1860-х годах были построены лопастные пароходы с двигателем этого типа, мощность некоторых из них превышала 1600 л.с. [3]
