Водотрубный котел Рида — тип водотрубного котла, разработанный Дж. У. Ридом, управляющим заводом по производству двигателей на судостроительной компании Palmers Shipbuilding and Iron Company в Джарроу , Англия, где он производился с 1893 по 1905 год. В то время Palmers представляла собой вертикально интегрированное предприятие: на своей верфи в Джарроу, используя железную руду из собственной шахты в Северном Йоркшире , она производила железо и сталь, необходимые для своих кораблей, а также двигатели и котлы собственной конструкции.
Предназначенный для использования в паровых двигателях кораблей, водотрубный котел Рида был похож на другие котлы, такие как Normand и Yarrow , которые сами по себе были развитием котла du Temple . Они отличались от паровозных котлов, также известных как « жаротрубные котлы », тем, что, в то время как жаротрубный котел состоял из цилиндра, заполненного водой, которая нагревалась трубами, проходящими через него, переносящими выхлопные газы из печи , в водотрубном котле ситуация была обратной, с водой, проходящей через парогенерирующие трубы, установленные непосредственно над печью. Преимущества водотрубного котла включали сравнительную легкость и способность работать при более высоких давлениях. Около 170 водотрубных котлов Рида были установлены на кораблях Королевского флота , на двух из которых они были установлены для замены котлов, отклоненных Адмиралтейством .
Водотрубный котел Рида был разработан и запатентован в 1893 году Дж. У. Ридом, управляющим заводом по производству двигателей в компании Palmers Shipbuilding and Iron Company , которая его и производила. [2] [3] [4] К последней четверти XIX века Palmers стала одним из крупнейших судостроителей Великобритании и за время своей работы с 1851 по 1933 год построила «более 900» кораблей. [5] Однако это был вертикально интегрированный бизнес: примерно с 1857 года она обладала собственным источником железной руды , добываемой недалеко от побережья Северного Йоркшира в районе Уитби и Солтберна , и, по словам местных историков Джима Катберта и Кена Смита, «говорили, что [верфь Палмерса] привозила железную руду с одного конца... и отправляла ее обратно с другого конца в виде готовых кораблей». [6] [Fn 1] Таким образом, водотрубный котел Рида стал естественным дополнением к продукции компании, которая ранее включала другие конструкции котлов, такие как котел Бельвилля , помимо паровых двигателей. [7] [Fn 2]
Он был похож на своего предшественника, котел Дю Тампля , и другие его разработки, такие как котлы Нормана и Ярроу , тем, что каждый из них имел три цилиндрические водяные камеры, расположенные в форме треугольника или, если смотреть с одного конца, перевернутой буквы «V»: весь котел был заполнен водой, за исключением верхней части верхней камеры, которая позволяла собирать пар, и была соединена двумя рядами паропроизводящих труб с двумя нижними камерами, между которыми находилась топка . [ 9] [Fn 3] Водотрубные котлы могли работать при более высоких давлениях и были намного легче паровозных котлов, также известных как « жаротрубные котлы » или, при использовании на судах, как «судовые котлы». В них вода содержалась в одном барабане, через который по трубам проходили выхлопные газы из печи: котел локомотива приходилось строить из более толстостенных материалов, поскольку больший размер одного барабана требовал более толстой оболочки, и, в то время как трубы в водотрубном котле подвергались только растяжению со стороны пара и находящейся под давлением воды внутри, трубы котла локомотива подвергались сжатию снаружи, что снова требовало более толстых материалов. [11] [Fn 4]
В котле Норманд трубы были сравнительно прямыми, а часть труб во внутренних и внешних рядах каждого блока была сформирована в «стенки труб» для направления горячих газов, вырабатываемых печью, через котел. [13] В котле Рида трубы были согнуты в выраженные кривые переменного радиуса для максимизации площади поверхности и, следовательно, производства пара, а перегородки использовались для направления горячих газов. [14] Нижняя часть самых нижних труб котлов Рида изначально была согнута в узкие, «волнистые» кривые, также для максимизации площади поверхности, но это было прекращено к 1901 году, поскольку это препятствовало потоку воды и, следовательно, также пара. [15] Кроме того, внешний диаметр труб сужался на их нижних концах от 1+1 ⁄ 16 дюйма (27 мм) до 7 ⁄ 8 дюйма (22 мм) для улучшения прохождения горячих газов между ними. [14] Они были соединены перпендикулярно камерам на каждом конце, как и трубки в котле Норманда, чтобы уменьшить напряжение. Однако в котле Рида эти соединения были выполнены полусферическими поверхностями, что допускало «определенную угловую игру». [14] [16] Трубки были закреплены гайками внутри камер на каждом конце. [17] [Fn 5] Люки давали доступ к нижним камерам, а люк давал доступ к верхней камере, что позволяло быстро заменять дефектные трубки. [17] В обоих типах котлов парогенерирующие трубы присоединялись к верхней камере ниже проектной линии воды, чтобы предотвратить их перегрев: в другом типе водотрубного котла, Thornycroft , парогенерирующие трубы присоединялись к верхней камере выше линии воды, и их верхние части «раскалялись докрасна, когда уровень воды был низким». [18] Перегретые трубы были склонны к выходу из строя. [19] Большие внешние «нисходящие» трубы передавали воду из верхней камеры в две нижние. [20] [21] Таким образом, нисходящие трубы способствовали конвекции внутри котла, которая должна была быть быстрой из-за малого диаметра труб и образовывала «существенную часть [его] каркаса». [19] [22] [17]
Пар собирался внутри купола наверху верхней камеры, из которого он выходил из котла для использования через органы управления машинного отделения, а в котле Рида все, кроме купола и концов трех водяных камер, было заключено в двухслойный кожух с воздушным зазором и асбестовой футеровкой, которая снижала температуру внешнего слоя. [17] Кожух поднимался вверх, образуя выход для горячих газов в воронку . Топка подавалась углем кочегарами через дверцы топки на одном конце, и, в то время как для котла Норманда требовался огонь глубиной около 18 дюймов (460 мм), для котла Рида требовался более мелкий огонь глубиной от 8 до 12 дюймов (200–300 мм). [23] Воздух поступал в топку через воздушный зазор в кожухе котла, таким образом обеспечивая подачу нагретого воздуха, который направлялся в заднюю часть зольника . [24] Этот воздух поступал в зольник через три двери, которые вместе с дверцами топки автоматически закрывались в случае выхода из строя трубы, что было сделано для предотвращения попадания пламени, пара и мусора в котельную . [ 17] [25] [26] Для этого типа котла требовалась постоянная подача чистой воды , поскольку нехватка воды быстро приводила к тому, что пустой котел мог получить серьезные повреждения от топки, а отложение любых загрязняющих веществ, таких как известковый налет , приводило к значительной потере эффективности и могло засорить трубы. [27] [28] [Fn 6] Чтобы решить эту проблему, питательная вода котла циркулировала в замкнутой системе от котла в виде пара к двигателям, а затем к конденсаторам , из которых она возвращалась в виде воды в котел, тем самым завершая цикл. Однако некоторые случайные потери воды из системы были неизбежны, и французский военно-морской инженер Луи-Эмиль Бертен считал, что потеря воды в 5% за цикл является максимумом, который может быть выдержан в установке водотрубного котла. [31] Поэтому требовалась дополнительная питательная вода, и она подавалась с помощью аппарата, такого как испаритель , который был установлен на HMS Spiteful , построенном Палмерсом и спущенном на воду в 1899 году. [32] [33] Каждый котел имел свой собственный насос питательной воды и регулятор питательной воды также конструкции Рида. [17]
Другим типом котла, похожим на котел Дю Тампля и более поздним, был котел Ярроу, который обычно обходился без внешних опускных труб после того, как его конструктор Альфред Ярроу продемонстрировал в 1896 году, что они не были необходимы для циркуляции воды внутри котла этого типа. [34] [Fn 7] Однако, хотя 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 циркуляции из-за отсутствия опускных труб. [36] [Fn 8] В то время как котлы Ярроу, установленные на броненосном крейсере HMS Warrior 1905 года, испаряли 11,664 фунтов (5,291 кг) воды на фунт (454 г) угля при 100 градусах по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту ) с естественной тягой , по тому же показателю котел Рида, установленный на миноносце HMS Star 1896 года, испарял 12 фунтов (5,44 кг). [38] [39] Преимущество котла Ярроу заключалось в весе: [40] тогда как котлы Рида на крейсере HMS Pegasus 1897 года вырабатывали 38,5 указанной лошадиной силы (IHP) на тонну (1016 кг) котла при полной мощности, по тому же показателю котлы Ярроу на немного более раннем миноносце класса Swordfish вырабатывали 73 IHP. [41] Но, в то время как, например, миноносцу класса Star 1896 года требовалось четыре котла Reed для достижения указанной максимальной скорости в 30 узлов , аналогичному судну класса Swordfish требовалось восемь котлов Yarrow для достижения указанной максимальной скорости в 27 узлов. [42] [43] Установленный на миноносце HMS Lightning в 1895 году сухой котел Reed весил 13,25 тонны (12,44 тонны). [17]
Котел Рида мог быть спроектирован для работы при внутреннем давлении до 300 фунтов на квадратный дюйм (2068 килопаскалей ), а поскольку он был сконструирован для миноносцев, таких как Spiteful , который мог развивать скорость до 30 узлов, для комплекта из четырех котлов и связанных с ними механизмов 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 «топочные плоскости», около 10 футов (3 м) в высоту. [33] [Fn 9] В то время как каждый из восьми котлов Reed в Pegasus имел площадь решетки около 45 квадратных футов (4,2 м 2 ) и площадь нагрева около 2360 квадратных футов (219 м 2 ), вместе они производили до 7127 IHP (5315 киловатт ) . [45] [Fn 10]
Водотрубные котлы Рида были «специальностью» машиностроительного завода в Палмерсе, который был способен производить один «тяжелый морской котел» в неделю, помимо «большого количества водотрубных котлов». [47] В то время как оборудование, разработанное Ридом, использовалось на торговых судах , например, на судне SS Hanoi, построенном в Сандерленде в 1893 году для французской почтовой службы между Хайфоном во Вьетнаме и Гонконгом в Китае, около 170 его водотрубных котлов использовались на кораблях Королевского флота . [48] [49] К ним относились крейсеры, эсминцы и канонерские лодки , помимо эсминцев торпедных катеров, которых только Палмерс построил 16. [49] [50] Среди них был Spiteful , на котором котлы позже были адаптированы для сжигания мазута . [51] Котлы Рида также устанавливались на судах, заказанных Адмиралтейством у других судостроителей, например, на реке Клайд в Шотландии. [52] Два миноносца, построенных компанией Hanna, Donald & Wilson из Пейсли , HMS Fervent и HMS Zephyr , оба спущенные на воду в 1895 году, были оснащены четырьмя котлами Рида каждый по приказу Адмиралтейства стоимостью 14 200 фунтов стерлингов после того, как оно отказалось от локомотивных котлов, установленных их строителями. [53] [Fn 11] Аналогичным образом, на HMS Niger , торпедном катере , построенном компанией Barrow Shipbuilding Company из Барроу-ин-Фернесс , Камбрия , в 1892 году, котлы были заменены на котлы Рида в 1902 году. [55] Производство водотрубных котлов Рида прекратилось в 1905 году. [4]
{{cite web}}: CS1 maint: год ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: год ( ссылка )