モーター船。発明と生産の歴史

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モーター船。発明と生産の歴史

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モーター船は自走船のクラスを表す一般的な概念であり、その船舶発電所 (SPP) は燃料の燃焼エネルギーを機械に変換するエンジンに基づいていますが、蒸気船ではありません。ほとんどの場合、船舶の SPP にはディーゼルエンジンが使用されます。蒸気タービンまたはガスタービンによって発電所が駆動される船舶は、特にそのような船舶の発電所にはディーゼルエンジンが含まれることが多いため、一般にモーター船とも呼ばれます。したがって、原子力船、帆船、および他のエネルギー源を使用する船を除いて、ほとんどすべての現代の自走船はモーター船です。

モーター船
川船

XNUMX 世紀初頭、造船業に大きな変化が起こりました。XNUMX 年間あらゆる水上輸送ルートで広く使用されてきた蒸気船は、より高度なディーゼル動力の船に取って代わられました。

この重要な革命の始まりはロシアにありました。ロシアで最初のリバースマリンディーゼルエンジンが作られ、世界初のモーター船と潜水艦が建造されました。これらの開発はすべて、ロシア最大の企業の 1898 つであるノーベルブラザーズパートナーシップによって開始されました。ノーベル賞は、ルドルフ・ディーゼルの発明の重要性を最初に認識した人々の 500 人でした。彼のエンジンの報告があるとすぐに、エマニュエル・ノーベルはライセンスを購入するための交渉を開始しました。新しいエンジンでノーベルに賄賂を贈った主なことは、それが重い燃料で動くことができるということでした. 20年、当時の莫大なお金（約XNUMX万ルーブル）を支払ったノーベルは、XNUMX馬力のディーゼルエンジンの図面を受け取りました。同社のサンクトペテルブルク工場での慎重な研究の後、設計上の理由と、主に最初のエンジンを灯油ではなく石油で作動させることが決定されたため、多くのエンジン部品が変更されました。当時、石油燃料を使用することの難しさは、世界のどこにもまだ克服されていませんでした。

1899年、世界で初めて石油を燃料とするディーゼルエンジンが発売されました。彼は25馬力を開発しました。 1 時間あたり XNUMX hp あたり約 XNUMX 分の XNUMX キログラムのオイルを消費しました。それは重要な成功でしたが、ノーベルの大切な夢は船舶エンジンとしてのディーゼルの使用でした。当時、ディーゼルに対する懐疑論はまだ多くのエンジニアの間で広まっていた. ほとんどの人は、これらのエンジンは船の移動用の駆動装置としては適していないと考えていました。

これには十分な理由がありました。まず、ディーゼルエンジンにはリバースギア（リバース）がなく、船に搭載されているため、プロペラを一方向にしか回転させることができませんでした。第二に、ピストンのいくつかの極端な位置で最初のディーゼルエンジンを始動することは不可能でした。第三に、ディーゼルエンジンの操作は調整が困難でした。たとえば、シャフト速度を増減させて船の速度を増減させるなど、操作モードを変更することは困難でした。これらの欠点は、固定設備や一定の負荷で動作する小型のディーゼルエンジンにとってはそれほど重要ではありませんでしたが、輸送用エンジンにとっては非常に重大な欠陥でした。当時広く使用されていた蒸気エンジンは、この意味でディーゼルエンジンよりも優れていました.リバース、シャフト速度の変更、任意の位置からの始動は問題なく達成されました。この場合、ディーゼルをいじる価値はあったのでしょうか？それはそれだけの価値があることが判明しました-基本的な計算により、ノーベルはこれを確信しました。

ディーゼルエンジンの大きな利点は、その高効率と、その結果としての経済性にあります。ディーゼルエンジンは同じ出力の蒸気エンジンのXNUMX分のXNUMXの燃料しか必要としないため、燃料消費量の削減などの大きな見通しが、商用および特に海軍の両方で出荷に向けて開かれたことは容易に想像できました。通常の蒸気船と同じ航続距離用に設計された熱船を比較すると、ディーゼルエンジンを搭載したXNUMX番目の蒸気船はXNUMX分のXNUMXの重量で燃料を供給できるため、燃料を増やすことができると簡単に計算できました。運搬能力。逆に、両方が同じ量の燃料を摂取する場合、明らかに、船は汽船のXNUMX倍の距離をカバーすることができます。

もちろん、航続距離が短い場合は両者の差はそれほど大きくありませんでしたが、航続距離が長くなると、モーター船と蒸気船の差は非常に大きくなりました。積載量 10 トンで 1000 マイルの航海では、汽船は実際には同じ汽船の XNUMX 倍の貨物を運ぶことができました。ロシアの海運の状況にとって、これは非常に重要でした。途中で追加の燃料を積み込むことなく、自分の予備でより長い距離を移動することが可能になったからです。他にも重要な利点がありました。たとえば、船には石油がばら積みで積み込まれ、石炭は手作業で積み込まれなければなりませんでした。確かに、蒸気船の不採算は石炭燃料の安さによって補われましたが、当時の最大の石油王のXNUMX人であるノーベルにとって、この側面はそれほど重要ではありませんでした。

すべての困難にもかかわらず、ノーベルはエンジニアに最初の船の設計を開始するように命じました。新しい船が操縦できるようにするために、彼はディーゼルエンジンをプロペラシャフトに直接接続するのではなく、プロペラの回転方向と回転数の両方を変更できるトランスミッションを介して接続するように命じました。 1903年、120台のXNUMX hpディーゼルエンジンがバンダルタンカーバージに設置され、ソルモフ工場で製造され、サンクトペテルブルクに運ばれました。これらのディーゼルエンジンと一緒に、XNUMXつの発電機が作動し、プロペラを回転させるXNUMXつの電気モーターに電流を生成しました。ヴァンダルの巻線を切り替えることで、回転のモードと方向を変えることができました。新しい船のテストは有望な結果をもたらしましたが、一般的にそのような駆動システムは成功したとは考えられず、多くの不便を伴いました-まず第一に、それはエネルギーコストの点で高価で不経済でした。

モーター船
石油バージ「ヴァンダル」。左上 – 動力伝達図: 内燃機関、発電機、モーター、船のプロペラ

同年、ノーベルはデルプロポスト推進システムのライセンスを購入しました。これにより、船舶エンジンとしてディーゼルをより経済的に使用できるようになりました。その動作原理は、前進ギアではディーゼルエンジンがプロペラに直接接続され、電気トランスミッションは後退ギアと操縦にのみ使用されるというものでした。ほとんどの場合、スクリューはディーゼルエンジンから直接回転を受け、操縦と後退にフルパワーを必要としなかったため、これによりエネルギー損失が大幅に削減されました。

1904 年、サーマット石油タンカーにこのシステムが装備されました。 180馬力のディーゼルエンジンをXNUMX基搭載。そしてXNUMXつの発電機。各ディーゼルエンジンは発電機に接続され、次にプロペラとのカップリングを介して接続され、その上に電気モーターが配置されていました。前進行程中、ディーゼルエンジンはスクリューに直接作用し、発電機と電気モーターは回転し、フライホイールのように電流を与えたり受けたりしませんでした。後退すると、エンジンが発電機で作動し始め、発電機が電気モーターに電流を送り、プロペラを逆回転させました。

モーター船
単気筒蒸気機関

「Sarmat」の最初の航海の結果は、船舶にディーゼルを設置することのすべての利点を示しました。同じタイプの汽船（石炭ではなく石油で動作した）に対する石油のコストは、1908分のXNUMXであることが判明しました。同時に、操縦と制御はまったく悪化しませんでした。ロシアだけでなく、船の技術テストに関するレポートが公開されました-Sarmatは有名人になりました。しかし、リバースの欠如は依然としてモーター船の普及を妨げていました。 XNUMX 年になって初めて、長期的な検索がリバースエンジンの作成に至りました。

すでに述べたように、リバースエンジンでは、まず、フォワードとリバースの分配機構を切り替えて、一方を作動させ、同時に他方をオフにするメカニズムが必要でした。クランクシャフトのシャフト位置。リバースのこれら10つの要素のうち、最初の、つまり分布を再配置するメカニズムは非常に簡単に作成されました.12つのカムシステムがカムシャフトに配置されました（上記のディーゼルデバイスの説明を参照）-XNUMXつはフォワード用、もうXNUMXつは他はリバース用。システム全体を一方向に動かすことで、エンジンは前方ストロークの分配を受け、反対方向に動かすことで後方に分配されました。エンジンのリバース (「フルフォワード」から「フルリバース」への移行) には XNUMX ～ XNUMX 秒かかりました。

それどころか、発射装置は主要でより困難な作業でしたが、ノーベル工場のロシアのエンジニアによって非常にうまく解決されました。確かに、これらのディーゼルエンジンはこの船のために作られたのではなく、1908 年に進水した潜水艦ランプリー (Lamprey) のために作られたもので、世界初のディーゼル潜水艦となりました。

「Lamprey」のディーゼルは XNUMX 気筒でした。デッドストロークから抜け出すという問題は、次のように解決されました。空気を使用したシステムの動作からオイルを使用した動作への移行は、すぐには発生しませんでしたが、徐々に発生しました-最初はすべてのシリンダーが空気で動作し、次にXNUMXつがオイルに切り替わりました。それが作動ストロークを与えた後、XNUMX番目のシリンダーはオイルなどに移されました。シリンダー内のフラッシュのタイミングとシーケンスにより、クランクシャフトが任意の位置から外れました。同時に、給油量を増減することで速度制御を実現しました。したがって、船舶用ディーゼルエンジンを作成する際の問題はすべて解決されました。 XNUMX番目のリバースエンジンが潜水艦アクラに設置され、ノーベルは石油タンカーにそれらを装備し始めました。

モーター船
潜水艦「サメ」

ロシアでのテストが成功した後、船舶エンジンとしてのディーゼルエンジンが世界中に導入され始めました。当初、ディーゼルエンジンは小型船のみに搭載されていましたが、1911 世紀の 1912 年間に船舶造船に転機が訪れました。 1912 年と 3200 年に、ドイツとイギリスの造船所はいくつかの大型船の建造を開始しました。 7400 年、排水量 160 トン、積載量 XNUMX トンの最初の客船および貨物船ゼーランディア号がデンマークに出港し、コペンハーゲンからロンドンまでの最初の航海に全世界が続きました。すぐに、ゼーランディアの運用により、同じクラスの船と比較して年間 XNUMX マルク節約できることが計算されました。これにより、新しい交通手段の運命が決まりました。

著者：Ryzhov K.V.

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