Naphtha launch , иногда называемый "vapor launch", был небольшим моторным лодочным судном , работающим на нафте. Они были типично американской разработкой, появившейся из-за местного закона, который сделал нецелесообразным использование парового катера в личных целях.
К 1880-м годам небольшой паровой двигатель был хорошо зарекомендовал себя в качестве силовой установки для небольших паровых катеров , а также для больших лодок. Однако законодательство США, вызванное некоторыми прошлыми взрывами котлов , требовало, чтобы все паровые катера всегда имели лицензированного механика. Хотя это не было проблемой для коммерческого судна, это не позволяло использовать небольшие паровые катера в личных и развлекательных целях. Чтобы стать таким инженером, требовалось пройти двухлетнее ученичество. Одним из немногих любителей, достигших этого и ставших своим собственным инженером, была Розамунд Берджесс, жена конструктора лодок Старлинга Берджесса . [1]
Более популярной альтернативой паровому запуску был запуск нафты, который использовал альтернативный источник энергии. [2] В рекламе того периода намеренно использовалась фраза «Каждый сам себе инженер!» [3], чтобы подчеркнуть это юридическое ограничение.
Первый запуск нафты, по-видимому, был британским, о чем сообщалось во французском журнале La Nature в 1888 году. [4] Этот запуск, Zephyr , был изобретением Альфреда Ярроу , известного производителя паровых катеров за несколько лет до этого. Похожие запуски были произведены в том же году швейцарской компанией Escher Wyss AG . [5] Одним из них был изящный шлюп Альфреда Нобеля с алюминиевым корпусом Mignon 1892 года. Другим, также из алюминия, был Aluminia 1894 года.
Первые американские зарегистрированные запуски нафты были произведены компанией Ofeldt из Нью-Йорка, которая позже стала известна как производитель двигателей нафты. [5] Они описали это как систему «Essh» и, возможно, были лицензиатами патентов Escher Wyss. Помимо Ofeldt, полные запуски также предлагала Gas Engine and Power Co. из Нью-Йорка. К 1890 году они заявили, что продали более 500. [6]
Типичный спуск на нафте представлял собой открытый спуск длиной около 24 футов (7,3 м). Это были прогулочные суда, предназначенные для использования в поездках в хорошую погоду. [7] [8] В конце концов, коммерческое судно с профессиональным экипажем не страдало бы от проблем с регулированием, которые привели к их изобретению. Спуски на нафте появились в лучших кругах, в лучших яхт-клубах [9] и принадлежали некоторым известным именам. [10]
Сегодня сохранилось несколько примеров. Некоторые источники утверждают, что один, [11] другие — четыре. [12]
Считается, что это изящное судно длиной 22 фута является одним из четырех существующих.
Двигатель нафты — это двигатель внешнего сгорания , в целом похожий на тип небольшого парового двигателя, который уже используется для паровых запусков . Рабочее тело — нафта , которая необычно также используется в качестве жидкого топлива для питания котла. Внешний вид похож на паровой запуск, имеющий небольшой вертикальный котел и вертикальные цилиндры.
Горелка для двигателя нафты использует саму нафту и похожа на ту, что используется в паровых автомобилях . Хотя такие удобные и саморегулирующиеся горелки на жидком топливе использовались также на паровых катерах, большинство катерах во времена расцвета двигателя нафты все еще использовали твердое топливо.
Чтобы избежать проблем преждевременной конденсации, двигатель и котельные агрегаты были смонтированы вместе. Двигатели были трехцилиндровыми, одностороннего действия, вертикальными, простого расширения , с зазором коленчатого вала 120°, чтобы иметь самозапуск без проблем с мертвой точкой. [i]
Котлы имели спиральную однотрубную форму. Это были одноходовые «водяные трубки» [ sic ] парогенераторы , где жидкость на одном конце трубки кипела к тому времени, как достигала конца, без какой-либо петлевой циркуляции. Похожие котлы, хотя и с обычной водой и паром, также использовались для паровых автомобилей, таких как White . Котел устанавливался непосредственно на двигатель и заключался в полированный латунный или медный кожух с короткой воронкой наверху. Целью воронки было просто выводить пары над головами пассажиров, а не действовать как тяга для раздувания огня.
В отличие от угля или древесины, используемые струйные горелки не требовали дополнительной тяги. [ii] Котел топился струйной горелкой под давлением, из котла отводилось небольшое количество нафты под давлением. [5] Выступающая трубка и воронка на передней части корпуса котла (иногда ошибочно принимаемая за свисток) — это воздухозаборник. Струя топлива смешивается с нисходящим потоком воздуха в этой вертикальной трубке, 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 поощрения потока топлива, а также предварительный нагрев спирали горелки путем поджигания небольшого количества топлива в поддоне под ней. [5]
Не было ни дроссельной заслонки, ни регулятора для управления скоростью двигателя. Как это обычно использовалось в одноходовых спиральных однотрубных котлах, мощность горелки регулировалась вместо этого топливным клапаном, и котел реагировал достаточно быстро, чтобы этого было достаточно. [13]
Смазка двигателя осуществлялась самим топливом, собранным в герметичном мокром поддоне под картером. Топливо нафта [iii] было приемлемым смазочным материалом, и это позволяло избежать проблемы отделения смазочного масла от конденсированных паров топлива, просачивающихся через уплотнения поршневых колец. Однако это требовало тщательной герметизации картера. [5]
Клапанный механизм двигателя был простым по сравнению с современными паровыми двигателями . Один вращающийся верхний распределительный вал проходил над цилиндрами, параллельно коленчатому валу. Эксцентрики на этом валу приводили в действие поперечный золотниковый клапан для каждого цилиндра. Распределительный вал клапана приводился в движение на скорости двигателя [iv] шестернями от коленчатого вала. Выступающий маховик на распределительном валу позволял двигателю реверсировать, аналогично скользящему эксцентриковому клапанному механизму , сдвигая фазу распределительного вала относительно коленчатого вала. [5]
Использовались внешние конденсаторы с водяным охлаждением, простые трубы проходили под корпусом по всей длине киля. [5] Несмотря на очевидные риски повреждения от посадки на мель , они, похоже, не доставляли особых хлопот в эксплуатации. Топливный бак находился в носовой части лодки, вдали от двигателя и риска возгорания. Этот топливный бак находился под давлением возвращающейся нафты, что исключало необходимость в топливном насосе.
Одной из привлекательных особенностей, которая впервые заставила изобретателей рассмотреть 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, между которыми работал двигатель, это фактически снижает потенциальную эффективность двигателя, а не увеличивает ее. [14]
Более ранним применением низкокипящих жидкостей была машина Дю Тремблея на эфире 1850-х годов. [14] Она использовалась для цикла убывания в качестве дополнения к паровой машине. Отработанное тепло, отводимое через конденсатор паровой машины, использовалось для кипячения эфира и привода второго цилиндра.
Шведско-американский изобретатель Франк Вальдемар Офельдт (1836–1904) также спроектировал двигатель Alco Vapor, продаваемый Alco Vapor Launch Co. [6] Он сжигал керосин и использовал спирт (вероятно, «древесный спирт» или метанол ) в качестве рабочей жидкости. Это могло быть мерой, чтобы избежать патентов Эшера Висса.
Позже Офельдт также спроектировал более традиционный паровой котел с водяными трубами. Он был похож на модель « Долины Луны », центральный барабан, окруженный спиральными водяными трубами, но с нерегулярными клиновидными катушками, а не простым кругом. [15]
«Двигатель Simplex Naptha», построенный Чэсом Уиллардом из Чикаго, был больше похож на газовый двигатель внутреннего сгорания с синхронизированным искровым зажиганием . [16] Это выходит за рамки данной статьи.
Несмотря на очевидные опасности и периодические сообщения о пожарах, [17] [v] запуск нафты, по-видимому, прошел достаточно хорошо и безопасно.
Двигатель на нафте не очень известен среди инженеров-моделистов, но была построена по крайней мере одна его подробная копия. [19]
В романе 1921 года из популярной серии Тома Свифта «Том Свифт среди пожарных » [20] герой спасает пассажиров с помощью лигроинового катера, описывая его как «старомодный». Автор также комментирует, что они «немного предательски» относятся к свету. [20]
Железнодорожный локомотив, работающий на твердом нафталине, был построен компанией Schneider-Creusot во Франции в 1913 году. Он не имел никакого отношения к двигателю нафты. Это был двигатель внутреннего сгорания мощностью 70 л. с., похожий на двигатель на бензине и парафине , который работал как бензиновый двигатель и после запуска и прогрева мог быть переключен на нафталин просто как на более дешевое топливо. Нафталин плавился и испарялся водяной рубашкой, нагреваемой двигателем. [21]
Соответствующе одетая пара, сидящая в своих плетеных шезлонгах, отправляется в залив на работающем на лигроине веерообразном судне 1890-х годов.
Заметки яхт-клуба --Дж. Моррис Вейл купил совершенно новую лодку для плавания нафты под названием "Getty" у Джулиуса Петерсона из Тарритауна. Ее общая длина составляет 28 футов, ширина — 6 футов 2 дюйма, а двигатель — двухтактный Kipp мощностью семь лошадиных сил. У лодки корма торпедного катера и стоячий верх. Новое прибытие выглядит так, как будто оно будет умным и станет прекрасным дополнением к флоту.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )...он включил нафту и бросил горящую спичку, чтобы поджечь ее, этот поступок спас ему руку. Двигатели на нафте немного коварны.