Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_131
.pdf
Благодаря этой новой особенности крепления скоб на регулярных расстояниях 16tJ,273 обеспечивается
новый и улучшенный метод и средство, позволяющие прикладывать равномерное и постоянное подъемное
давление, не подвергая корпус поднимаемого судна чрезмерным напряжениям и деформациям.
После того, как магниты 59 были перемещены для позиционирования скоб через равные промежутки по бокам
судна, все тросы скоб 22 надежно соединены, предпочтительно парами, с понтонами 1 и проходят через
втулки 2f внутри них, а также через автоматические зажимы 23 в верхней части указанных втулок 21.
После того, как все указанные тросы будут надежно соединены с понтонами (1.5), верхние концы тросов
удерживаются, пока понтоны попеременно погружаются и всплывают путем затопления и осушения
соответственно, для приведения в действие зажимов 23, чтобы разъединить тросы 22 во время их погружения
и снова соединить их в нижних точках, а также удерживать тросы в этих точках во время всплывания
понтонов, благодаря чему судно может быть поднято (253).
Выбор попеременно погружаемых и поднимаемых на поверхность понтонов может варьироваться в
зависимости от условий, но в предпочтительном способе у меня есть два вспомогательных судна для захвата
тросов 22 диаметрально противоположных понтонов, расположенных над диаметрально противоположными
скобами 294, прикрепленными к противоположным сторонам погружаемых судов.
3 5 Выбрав два противоположно расположенных понтона, оператор захватывает их тросы 22, поднимаясь по
ступенькам или планкам 10 к башне 14 и колесу 3.
Приведение в действие колес 3 на противоположных понтонах для открытия расположенных в них кингстонов
2 приведет к погружению указанных понтонов, и по мере их опускания зажимы 23 на них отсоединят тросы 22
внутри втулок 21 во время такого погружения.
Запорные клапаны 2 открываются на достаточное время, чтобы обеспечить поступление такого количества
воды, которое погрузит понтон менее чем на высоту мачты 12 и трубы 4, так что оператор может оставаться в
непосредственной близости от указанной башни 14 и колеса 3, а также на рейках или перекладинах 10.
Затем запорные клапаны 2 закрываются, и двигатель 9 приводится в действие для спуска воздуха из понтонов
1 с помощью насоса 6, что, в свою очередь, придает понтонам плавучесть, заставляя их подниматься и тем
самым приводя в действие зажимы 23 для повторного зацепления тросов 21 и создания подъемной силы на
этих тросах.
Верхние концы тросов 22, которые ранее были захвачены тендером 62, теперь освобождаются, и
используется другой комплект поднятых понтонов, как описано выше, до тех пор, пока достаточное
количество погруженных понтонов не окажется на плаву, чтобы поднять судно.
Чередование погружения и всплытия понтонов может повторяться в несколько этапов или циклов для
подъема судов на большие глубины. Достаточно лишь попеременно погружать и осушать некоторые понтоны,
в то время как остальные понтоны поддерживают судно, пока все понтоны на поверхности не будут
поддерживать судно. Очевидно, что после того, как все скобы 24 будут прикреплены, механизм тендера 62
больше не потребуется для управления магнитами 59 для перемещения распорной планки 613 вокруг судна,
но затем будет доступен для управления тросами скоб 2 и t? прикреплённые к ним понтоны.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я утверждаю, это: 1. Способ подъема затопленных судов, заключающийся в том, чтобы сначала прикрепить
тросы 9( к затопленному судну и соединить эти тросы с рядом понтонов над судном, как и прежде, а затем
попеременно погружать и поднимать указанные понтоны группами таким образом, чтобы (9) поднять судно до
заданного уровня, а затем повторить операцию достаточное количество раз, чтобы поднять судно до
желаемого уровня на поверхности воды.
2.
Способ подъема погруженных Да-10(
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_169274.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=169274&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB169274A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: дюна 22, 7920. № 16877/20, Полный текст слева: 21 марта 1921 г., Полный текст принят:
сентябрь. 22, 1921.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Средства для создания очень высокого давления.
Я, Лев. Сэр Чарльз Алджернон Парсонс, кавалер ордена Бани, из Хитон-Уоркс, Ньюкасл-на-Тайне, графство
Нортумберленд, подданный короля Великобритании и Ирландии, настоящим заявляет, что данное
изобретение имеет следующий характер: данное изобретение относится к средствам для создания очень
высоких мгновенных давлений, превышающих те, которые ранее достигались искусственными методами.
Было показано, что при выстреливании высокоскоростных стальных пуль в отверстие в стальном блоке,
имеющем ту же конфигурацию, что и пуля, можно создать мгновенное давление порядка 2000 тонн на
квадратный дюйм, а если отверстие в блоке будет коническим, а сталь блока закалена, давление в вершине
может достигать 5000 тонн (см. мою лекцию в стиле Бейкера, Королевское общество, 1918 г.).
В статье М.В. Селфа и Стэнлева С. Кука, представленной Институту военно-морских архитекторов в 1918
году, было показано, что при схлопывании пустот в воде давление более 1000 тонн на квадратный дюйм
может происходить в конечном ядре полости, и было описано устройство, в котором создавался
гидравлический удар в конусе с закаленной стальной вершиной, где регистрировалось гидравлическое
давление более тонн, когда вода под атмосферным давлением внезапно поступала в большой конец конуса,
предварительно откачанного. При попытке создать более высокое давление путем обжига вершины конуса и
изготовления его из закаленной стали конус всегда разрывался, и очевидно, что конусный метод ограничен
прочностью материала.
Математическая теория была разработана Стэнли Куком и лордом Рэлеем: первым в вышеупомянутой статье
[Цена 1/-] 169 274, а вторым в статье, опубликованной в трудах Королевского общества в 1918 году.
Настоящее изобретение заключается в замене воды менее сжимаемым веществом, но достаточно
пластичным, чтобы свободно обтекать ядро при внезапном приложении сильного внешнего давления.
В качестве исходных материалов можно использовать свинец, олово, алюминий, медь или низкоуглеродистую
сталь. Например, свинец в 20-40 раз менее сжимаем, чем вода, и результирующее давление увеличивается
обратно пропорционально квадратному корню из коэффициентов сжимаемости, а также увеличивается
пропорционально квадратному корню из внешнего давления, вызывая коллапс. Таким образом, если внешнее
приложенное давление составляет 20 тонн на квадратный дюйм вместо 1 атмосферы, а вода заменена
свинцом, и ядро, на котором смыкается полость, составляет одну сотую часть своего первоначального
диаметра, то давление в 740 тонн, создаваемое в воде, увеличивается до порядка четверти миллиона тонн на
квадратный дюйм.
Опять же, если диаметр ядра составляет одну пятисотую часть диаметра исходной полости, результирующее
давление будет порядка 3 миллионов тонн на квадратный дюйм.
Изобретение также включает в себя средства для осуществления внезапного схлопывания полости 75.
Существует несколько методов, позволяющих вызвать внезапное разрушение полости в свинцовой массе.
Один из вариантов заключается в формировании полости внутри и вблизи сферической передней части
свинцового снаряда, который выстреливается в полость той же конфигурации в стальном блоке. При этом
методе свинцу вокруг полости придается определенная турбулентность за счет интенсивного продольного
замедления массы i 169,274 при ударе. Подобная турбулентность приводит к тому, что концентрация энергии
коллапса рассеивается и не достигает небольшого ядра. Другой метод заключается в том, чтобы погрузить
полую свинцовую сферу концентрически в сферический контейнер, поместив между сферой и контейнером
слой подходящего быстрогорящего пороха соответствующей плотности таким образом, чтобы создать
желаемое внешнее давление, и одновременно поджечь этот слой во многих точках с помощью мгновенного
взрывателя, который может быть воспламенен от одного детонатора или другими подходящими способами.
Плотность порошка можно регулировать, смешивая с ним инертное сжимаемое порошкообразное вещество,
такое как пробковая пыль; однако предпочтительнее обеспечить воздушное пространство вблизи поверхности
свинца, покрыв его равномерным слоем войлока, пробки или другого сжимаемого материала с низкой
удельной плотностью. Последний вариант обеспечивает более прямое распространение пламени по
внутренней поверхности от точек воспламенения и гарантирует более быстрое и равномерное повышение
давления по поверхности сферы.
В качестве альтернативы быстрогорящему пороху можно использовать детонирующие взрывчатые вещества,
такие как тротил, при этом для защиты контейнера от чрезмерного или разрушительного давления должно
быть предусмотрено взрывоопасное воздушное пространство.
Как уже упоминалось, предпочтительнее размещать воздушное пространство непосредственно у поверхности
свинца, чтобы избежать локальных ударов и возникающей в результате турбулентности внутри свинца, а
поверхность контейнера может быть защищена аналогичным образом. Однако, если свинцовый шар окружен
относительно толстым слоем взрывчатого вещества, и это вещество детонируется одновременно в
нескольких местах, давление, оказываемое только на свинец, может быть достаточно равномерным. В этом
случае контейнер можно заменить песком, водой или другой подходящей защитой, а обрушение может быть
вызвано исключительно силой детонации или может быть в некоторой степени смягчено песком или водой.
Время разрушения свинцового шара диаметром три дюйма, содержащего 1','.
Диаметр полости в один дюйм и мгновенное внешнее воздействие силы 20 тонн на квадратный дюйм
составляют порядка 1/0 секунды; следовательно, необходимо, чтобы давление от взрывчатого вещества
достигло своего максимума за долю этого времени одновременно по всей поверхности.
Воздействие интенсивного давления очень короткой продолжительности на твердые тела, жидкости или газы.
Проверить это можно, введя небольшое количество вещества в полость.
Продолжительность воздействия давления пропорциональна масштабу аппарата; так, со свинцовым шаром
диаметром 3 дюйма она очень короткая, а со шаром диаметром 3G дюйма она увеличится в 12 раз.
Дата: 22 июня 1920 года.
МАРКС И КЛЕРК.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Средства для создания очень высокого давления.
Я, достопочтенный сэр Чарльз Албан Парсонс, кавалер ордена Бани, из Китон Уоркс, Ньюкасл-он-Тайн,
графство Нортумберленд, подданный короля Великобритании и Ирландии, настоящим заявляю о характере
данного изобретения и о том, каким образом оно должно быть реализовано:
сформированный, что будет подробно описано и установлено следующим утверждением:
Данное изобретение относится к средствам для создания очень высоких мгновенных давлений, значительно
превышающих те, которые до сих пор достигались искусственными методами.
Было показано, что при выстреливании высокоскоростных стальных пуль в отверстие в блоке из стали,
имеющей ту же конфигурацию, что и пуля, можно создать мгновенное давление порядка 2000 тонн на
квадратный дюйм, а если отверстие в блоке будет коническим, а сталь блока закалена, давление в вершине
может достигать 5000 тонн (см. мою лекцию в стиле Бейкера, Королевское общество, 1918 г.).
В статье, написанной мной и Стэнли С. Куком для Института военно-морских архитекторов в 1918 году, было
показано, что при схлопывании сферических пустотных полостей в воде в конечном ядре полости может
возникать давление более 1000 тонн на квадратный дюйм, и было описано устройство, в котором создавался
гидравлический удар в конусе с закаленной стальной вершиной, где регистрировалось гидравлическое
давление более 140 тонн, когда вода под атмосферным давлением внезапно поступала в большой конец
конуса, предварительно откачанного. При попытке создать более высокое давление путем уменьшения угла
вершины конуса и изготовления его из закаленной стали марки 169274d конус всегда разрывался, и очевидно,
что конусный метод ограничен прочностью материала.
Математическая теория была разработана г-ном Стэнли Куком и лордом Рэлеем: первым — в
вышеупомянутой статье, а вторым — в статье, опубликованной в трудах Королевского общества в 1918 году.
Настоящее изобретение заключается в замене воды менее сжимаемым веществом, но достаточно
пластичным, чтобы свободно обволакивать ядро при внезапном приложении сильного внешнего давления.
В качестве исходных материалов можно с удобством использовать свинец, олово, алюминий, медь или
известковую сталь. Например, свинец в 20-40 раз менее сжимаем, чем вода, и результирующее давление в
центре пустотелой полости увеличивается обратно пропорционально квадратному корню из коэффициентов
сжимаемости, а также увеличивается пропорционально квадратному корню из внешнего давления,
вызывающего коллапс.
Таким образом, если внешнее давление составляет 2,5 × 20 тонн на квадратный дюйм вместо 1 атмосферы, а
вода заменена свинцом, и ядро, на котором смыкается полость, составляет 1/11 от своего первоначального
диаметра, то давление в воде, равное 740 тоннам на квадратный дюйм, увеличивается до порядка четверти
миллиона тонн.
Опять же, если ядро будет иметь диаметр, равный диаметру исходной полости, результирующее давление
составит порядка 3 миллионов тонн на квадратный дюйм.
Изобретение также включает в себя средства для осуществления внезапного схлопывания полости.
Существует несколько способов осуществления внезапного внутреннего обрушения металлической массы,
два из которых описаны в связи с прилагаемым чертежом, где: на рисунке 1 схематически показан один из
способов достижения желаемого эффекта, на рисунке 2 — продольный разрез, а на рисунке 3 — внешний вид
аппарата, используемого во втором способе в соответствии с данным изобретением.
В способе, показанном на рисунке 1, свинцовая или подобная пуля 1, имеющая сферическую вакуумную
полость 2, образованную, например, путем сверления и заделки, вблизи ее носовой части, выстреливается в
стальной блок 3, имеющий отверстие 4 приблизительно тех же размеров, что и пуля.
Последний внезапно останавливается внутри отверстия 4. Носовая часть вдавливается внутрь, создавая тем
самым высокое мгновенное давление внутри полости 2 из-за разрушения окружающего ее металла. При этом
методе определенное количество турбулентности создается вокруг свинца 6Sx в полости за счет
интенсивного продольного замедления массы при ударе. Подобная турбулентность приводит к тому, что
концентрация энергии коллапса становится рассеянной и не сосредоточена вокруг небольшого ядра.
В устройстве, изображенном на рисунках 2 и 3, свинцовый или подобный шар 5, имеющий полость 6, из
которой может быть удален воздух через канал 7, предназначенный для закрытия пробкой 8, внезапно
схлопывается, так что полость уменьшается примерно до 1/2 своего первоначального диаметра за счет
взрыва взрывчатого вещества, такого как мелчайший черный спортивный порох или другой быстрогорящий
порох, помещенного в кольцевое пространство 9, которое находится между шаром 5 и стальным или
подобным контейнером 10.
Для того чтобы откачать воздух из полости 6 и ввести в нее жидкость или газ, подлежащий испытанию,
сначала на отверстие для винта, в которое должна быть вставлена пробка 8, устанавливается фитинг,
представляющий собой трубку, которая может быть соединена с воздушным насосом или с источником
подачи жидкости или газа. Фитинг также снабжен сальниковой коробкой, через которую можно вставить
отвертку или аналогичный инструмент для установки заглушки S в нужное положение. ция. Аналогичный
метод может быть использован в связи с устройством, использующим пулю, как показано на рисунке 1.
Вакуум, создаваемый в полости 6, будет изменяться, по крайней мере в случае газов, в соответствии с
природой исследуемого газа, но в целом он составляет лишь небольшую долю атмосферного давления. В
случае твердых тел, конечно, можно ввести массу ls0,5 для проверки перед тем, как соединить две половины,
из которых состоит сфера.
Такая масса, если она имеет сферическую форму, не должна превышать диаметр 1/200 диаметра полости 6.
Взрывчатое вещество, которое может иметь любой состав, признанный наиболее подходящим для этой цели,
одновременно воспламеняется в нескольких точках с помощью таких средств, как несколько мгновенных
взрывателей 11 одинаковой длины 115, детонирующих одновременно одним детонатором.
В качестве альтернативы может быть использовано одновременное электрическое воспламенение в
различных точках взрывчатого вещества. 120 Металлический шар, который может поддерживаться внутри
контейнера на штифтах 12, предпочтительно изготовлен из двух частей, точно соединенных и скрепленных
между собой очень тонкой бумагой, графитом или другим наполнителем. Предпочтительно также спаять или
сварить поверхности друг с другом с небольшим запасом по их внешним краям. При необходимости две
половины сферы могут быть дополнительно соединены между собой с помощью тонкой металлической ленты
или подобного элемента 1.3, которая вращается или иным образом обхватывает обе половины сферы 7 ().
После взрыва для отвода исследованной жидкости или газа может быть использовано устройство,
аналогичное тому, которое используется для откачки воздуха из полости 6 и введения жидкостей или газов. В
таком случае (1,5) вместо отвертки или подобного инструмента, вставляемого через сальник, используется
дрель для просверливания канала, через который можно отводить газ или жидкость.
В качестве альтернативы, всю сферу можно поместить в вакуумную камеру, а затем нагреть, чтобы
расплавить припой и позволить газу или жидкости выйти наружу, после чего припой будет откачиваться
насосом.
2
.5 Последний метод также будет применяться при испытании твердых тел.
Плотность порошка можно регулировать путем смешивания с ним инертного сжимаемого порошкообразного
вещества, такого как пробковая пыль; однако предпочтительнее обеспечить воздушное пространство вблизи
поверхности свинца, покрыв его равномерным слоем войлока, пробки или другого сжимаемого материала с
низкой удельной плотностью.
Последний вариант обеспечивает более прямое распространение пламени по внутренней поверхности от
точек воспламенения и гарантирует более быстрое и равномерное повышение давления по поверхности 4u
сферы.
Время схлопывания свинцового шара диаметром три дюйма, содержащего центральную полость диаметром
12 дюймов, при мгновенном внешнем воздействии силы в 20 тонн на квадратный дюйм составляет порядка
111 000 мкс. Следовательно, необходимо, чтобы давление от взрывчатого вещества достигло своего
максимума за долю этого времени как можно более одновременно по всей поверхности сферы.
В качестве альтернативы быстрогорящему пороху можно использовать детонирующие взрывчатые вещества,
такие как тротил, при условии обеспечения достаточного воздушного пространства для защиты контейнера от
чрезмерного или разрушительного давления.
Для предотвращения локальных ударов и возникающей турбулентности внутри свинца предпочтительнее
разместить большую часть воздушного пространства над поверхностью свинца и вплотную к ней; это
достигается путем изменения толщины войлока, пробки или подобного материала; поверхность контейнера
также может быть защищена аналогичным образом. Однако, если свинцовый шар окружен относительно
толстым слоем взрывчатого вещества, и это вещество детонируется одновременно в нескольких местах, то
давление, оказываемое на свинец, может быть достаточно равномерным.
В этом случае контейнер можно заменить песком, водой или другим подходящим веществом, например,
замазкой, а обрушение может быть вызвано исключительно силой детонации или может быть в некоторой
степени смягчено песком, водой или подобным веществом.
Воздействие интенсивного давления очень короткой продолжительности на твердые тела, жидкости или газы.
Это можно проверить, введя небольшое количество вещества в полость.
Продолжительность воздействия давления пропорциональна масштабу аппарата; так, с 3-дюймовым
свинцовым шаром оно очень короткое, но с 36-дюймовым шаром, имеющим полость диаметром около 12-14
дюймов, оно увеличится в 12 раз.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_169275.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=169275&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB169275A
[]
сЕ
СПЕЦИФИКАЦИЯ PA'1 hNT
Дата подачи заявления: 22 июня 1920 года. № 16,883/20.
1699275 Заявка принята 22 сентября 2021 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся крейсерской техники военных кораблей с паровыми турбинными
приводами.
Я, доктор Вильгельм Шмидт, проживающий по адресу: Эоландштрассе, 2, Кассель-Вильельнишёэ, Германия,
гражданин Германии, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к
дробильному оборудованию для военных кораблей.
Высокоскоростные боевые корабли с паротурбинным приводом имеют давно известный недостаток, а именно,
что тепловая эффективность силовой установки значительно снижается в крейсерском режиме из-за
существенного уменьшения выходной мощности и частоты вращения гребного винта. Была предпринята
попытка устранить этот недостаток путем использования отдельной крейсерской аппаратуры. Конструкция
таких установок обычно позволяет отсоединить или отключить их при достижении заданной скорости.
Следовательно, на высоких скоростях это оборудование, так сказать, приходится перевозить в виде
собственного веса механизмов. Крайне ограниченное пространство на военных кораблях, кроме того, требует
умеренных размеров крейсерской установки, поэтому до сих пор ее можно было эффективно использовать
только на низких крейсерских скоростях, скажем, от 12 до 14 узлов. Это особенно актуально в случае, когда
крейсерская силовая установка включает в себя двигатели внутреннего сгорания. Относительно высокая
тепловая эффективность последних по сравнению с паровыми электростанциями, безусловно, позволяет
значительно снизить расход топлива при одинаковых скоростях и крейсерских дистанциях, но, с другой
стороны, вес машин и занимаемое ими пространство настолько велики по сравнению с паровыми турбинами,
что преимущество, получаемое от их использования, должно частично компенсироваться снижением общего
расхода топлива.
Использование двигателей внутреннего сгорания на средних крейсерских скоростях от 1,5 до 20 узлов и выше
в случае крупных судов также сопряжено с трудностями, поскольку до сих пор не удалось создать полностью
надежные двигатели внутреннего сгорания для высоких мощностей. Кроме того, если двигатели внутреннего
сгорания рассчитаны на средние скорости вращения, то они оказываются слишком большими для низких
скоростей, обычно используемых во время длительных поездок, и в таких случаях термический КПД 55
значительно снижается.
Это объясняется тем, что скорость вращения гребного вала прямо пропорциональна скорости судна, тогда как
выходная мощность уменьшается в 60 раз в третьей степени. Следовательно, в случае незначительного
снижения крейсерской скорости ниже скорости, для которой была спроектирована установка, необходимо
уменьшить количество топлива, подаваемого на рабочий ход, что представляет собой увеличение избытка
воздуха и, следовательно, ухудшение механической эффективности, от которой в основном зависит тепловая
эффективность. 70 Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, и оно
представляет собой усовершенствованную крейсерскую установку для варшлипов, имеющую паровой привод,
которая обладает большими преимуществами по сравнению с известными до настоящего времени
аппаратами.
Настоящее изобретение заключается в использовании как для коротких, так и для длительных круизов
конструкции (известной сама по себе) двигателя внутреннего сгорания с паровым двигателем, в которой
потери тепла в двигателе внутреннего сгорания используются для выработки пара для парового двигателя,
так что главный двигатель, то есть, потребляет рабочий пар, запускается только на более высоких скоростях
судна.
Следует понимать, что выражение «паровой двигатель» подразумевает как поршневой двигатель, так и
паровые турбины или их комбинацию.
Предпочтительно, чтобы мощность парового двигателя, работающего совместно с двигателем внутреннего
сгорания, была такой, чтобы при кратковременном крейсерском движении достигалась полная тепловая
эффективность, равная или даже превышающая эффективность, достигаемую только с помощью двигателя
внутреннего сгорания. В результате этого можно уменьшить размеры двигателя внутреннего сгорания без
потери экономичности. Также возможно в приблизительно том же пространстве и с приблизительно тем же
весом достичь более высокой крейсерской скорости с тепловым КПД, который все еще намного выше, чем у
чисто парового двигателя.
Уменьшение размеров двигателя внутреннего сгорания зависит от степени использования тепловых потерь и
от принципа работы взаимодействующего с ним парового двигателя. Чем меньше потребление пара на
единицу продукции, тем больше может быть доля работы, совершаемой паром, и, следовательно, тем
меньше работа, совершаемая двигателем внутреннего сгорания, и, следовательно, тем меньше его
мощность.
Использование тепловых потерь двигателя внутреннего сгорания для парового двигателя само по себе
известно. Более того, способ использования bf не характерен для настоящего изобретения. Например, можно
использовать либо тепло выхлопных газов, либо тепло отработавших газов, которые составляют тепловые
потери двигателя внутреннего сгорания, либо и то, и другое, генерируя или перегревая пар с помощью этих
средств, или предварительно подогревая питательную воду для паровых котлов парового двигателя.
Основная особенность настоящего изобретения заключается в способе повышения тепловой эффективности
значительно более легкого и компактного парового двигателя (особенно в форме турбины), что позволяет
достичь тепловой эффективности, приблизительно равной эффективности независимо работающего
двигателя внутреннего сгорания при заданной крейсерской скорости. Кроме того, благодаря наличию
необходимых котлов, выход пара и, следовательно, крейсерская скорость могут быть значительно увеличены,
как уже упоминалось выше. Двигатель внутреннего сгорания работает с постоянным избытком воздуха до
предела, который считается допустимым или желательным. В этом случае доля паровой составляющей,
безусловно, увеличивается больше, чем мощность двигателя внутреннего сгорания, и, следовательно, общий
термический КПД снижается.
Однако его мощность остается значительно выше, чем у всех других известных крейсерских установок,
включая те, которые включают в себя независимый двигатель внутреннего сгорания, работающий совместно с
паровым двигателем до той же крейсерской скорости, и паровой двигатель, независимый от двигателя
внутреннего сгорания, так что это означает, что на всех крейсерских скоростях достигается больший радиус
действия.
Преимущества, достигаемые благодаря описанной выше улучшенной крейсерской скорости, могут быть
дополнительно увеличены, когда скорость падает ниже заданного значения, при этом выход пара в основном
изменяется. Паровой двигатель работает от двух отдельных парогенераторов, один из которых представляет
собой устройство для использования потерянного тепла и используется для низких крейсерских скоростей,
тогда как другой парогенератор является частью парокотельной установки для привода основных двигателей
и используется вместе с последним на высоких крейсерских скоростях. В то время как во всех остальных
крейсерских системах КПД снижается с падением крейсерской скорости ниже значения 95, определенного
конструктором, в усовершенствованной крейсерской системе этот КПД можно повысить даже выше, чем у
независимого полностью загруженного двигателя внутреннего сгорания. Наибольшая эффективность (100%)
достигается тогда, когда в паровой двигателе используется только тот пар, который образуется за счет
тепловых потерь.
Таким образом, становится возможным повысить общий тепловой КПД до 40% и выше. В случае работы
модернизированной электростанции согласно настоящему изобретению происходит не только абсолютное
снижение расхода топлива за счет уменьшения мощности, но и уменьшение расхода топлива на единицу
мощности, так что радиус действия электростанции, оснащенной усовершенствованной установкой,
увеличивается по сравнению с радиусом действия всех других известных установок. 11 5S Условия,
вызывающие разногласия, лучше всего понять с помощью диаграммы, иллюстрирующей данную ситуацию.
Для этой цели, как показано на Рисунке 1, крейсерская скорость откладывается вдоль оси ординат, а общий
термический КПД — вдоль оси ординат.
Предположим, что выходная мощность крейсерской установки составляет 2000 л.с. при скорости 12 узлов.
Тогда, если для крейсерской установки 12i, работающей в соответствии с настоящим изобретением 169275 с
использованием тепловых потерь, используется паровая турбина, работающая в условиях пара, обычных для
военных кораблей, и если необходимый рабочий пар перегревается с помощью отходящих газов двигателя
внутреннего сгорания до 3000 и более, то доля работы, совершаемой паром, должна составлять около 113 от
общей работы, если установка должна удовлетворять условию, что полная тепловая эффективность
крейсерской установки, работающей в соответствии с настоящим изобретением, должна быть такой же, как у
крейсерской установки, включающей независимый двигатель внутреннего сгорания равной мощности.
Двигатель внутреннего сгорания, который для скорости 12 узлов должен иметь мощность 2000 л.с.
Теперь достаточно мощности всего 2/3 от 2000 л.с., то есть 1,3 л.с.
Если, в отличие от этого, крейсерская силовая установка, состоящая из независимых двигателей внутреннего
сгорания, будет работать на максимальной скорости поршня уже при скорости судна в 12 узлов, и если сразу
же возникнет необходимость незначительно увеличить скорость, крейсерскую силовую установку придется
немедленно отключить, а менее эффективную главную паротурбинную установку придется задействовать.
Если крейсерская скорость упадет ниже 12 узлов, то термический КПД, обусловленный возрастающим
избытком воздуха в установке такого типа, снизится ниже максимального значения для этой скорости.
Зависимость тепловой эффективности известной крейсерской установки такого типа представлена кривой 1-I
на рисунке 1. Примерно с 32% при скорости 12 узлов этот показатель падает, например, в случае турбинных
установок с приводом от насыщенного пара, до чуть менее 10%. Если же, наоборот, производительность
плавучей установки, работающей в соответствии с настоящим изобретением и максимально полно
использующей потерянное тепло, будет снижена, то есть, например, скорость судна будет снижена до 11
узлов за счет уменьшения выхода пара, то общий тепловой КПД возрастет до более чем 40, как показано на
кривой 2-?. Даже если будет использована лишь часть потерянного тепла, это все равно приведет к тому, что
общая тепловая эффективность останется выше, чем показано в пункте 1-I в i.
Опыт, накопленный на практике, показывает, что мощность в 2000 л.с. примерно соответствует пределу для
шестицилиндрового однотактного двигателя внутреннего сгорания, который, как было установлено, все еще
пригоден для привода военных кораблей, поскольку в таких двигателях как высота, так и диаметр цилиндра
ограничены определенными размерами по рабочим причинам. Желаемая цель, а именно достижение более
высоких тепловых КПД, чем 65, которые в настоящее время являются обычными для средних и высоких
крейсерских скоростей, согласно общепринятому мнению, может быть достигнута только с помощью
двигателей внутреннего сгорания, но это решение до сих пор не было реализовано, как указано выше, из-за
невозможности создания двигателей внутреннего сгорания, способных развивать такую большую мощность.
Для крейсерской скорости 18 узлов уже требовалась мощность в 6800 л.с., например, в выбранном примере, и
такая мощность пока не может быть достигнута используемыми до сих пор средствами.
Однако с установкой, созданной в соответствии с настоящим изобретением, необходимое ограничение
мощности двигателя внутреннего сгорания (80%) больше не является препятствием.
Описанная выше усовершенствованная крейсерская установка, обеспечивающая крейсерскую скорость до 8,5
узлов (18 узлов), требует, учитывая, что паровая турбина, использующая тепловые потери, берет на себя
большую часть работы, лишь двигателя внутреннего сгорания мощностью 2000 л.с., аналогичного тому,
который используется в случае независимого двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего скорость 1,2
узла. Достаточно лишь сделать скорость вращения двигателя внутреннего сгорания равной 9! 5 что его
полная мощность достигается только при скорости 18 узлов. При скорости 12 узлов он будет развивать
необходимую мощность двигателя внутреннего сгорания в 1333 л.с. При более высокой крейсерской скорости
18 узлов работа, совершаемая 100-сильной паровой мельницей, составит 6800 минус 2000 = 4800 л.с.
Это тот результат, который паровая турбина может получить довольно легко. При такой нагрузке потери тепла
могут быть использованы в очень значительной степени, поскольку вес доступной для этой цели питательной
воды (10,5 л) сравнительно велик. Таким образом, всегда достигается общая тепловая эффективность более
20%, и поэтому она почти вдвое выше, чем та, которая представлена линией 1-I, как это видно из кривой 2-2.
Если бы в качестве альтернативы потребовалось использовать крейсерскую установку, состоящую из
независимого двигателя внутреннего сгорания I1) мощностью 2000 л.с., работающего на скорости до 18 узлов,
и независимого парового двигателя, то, несомненно, не было бы достигнуто повышения эффективности по
сравнению с крейсерской установкой, работающей с эффективностью 120, представленной линией 1-1 при
крейсерских скоростях более 12 узлов, но эффективность все равно оставалась бы значительно ниже, чем
эффективность, представленная кривой 2-2. Такой крейсерский двигатель будет характеризоваться линией
3-3.
-I 169,275 Если двигатель внутреннего сгорания будет сделан настолько большим, что сможет развивать
мощность 2000 л.с.
При скорости 12 узлов, и с целью повышения общей эффективности, его можно использовать совместно с
отдельной независимой крейсерской паровой турбиной до скорости 18 узлов, тогда при 18 узлах он будет
развивать мощность около 3000 л.с., таким образом, указанный двигатель внутреннего сгорания на 50%
больше, чем двигатель внутреннего сгорания усовершенствованной крейсерской установки, работающей с
потерями тепла. В этом случае общая тепловая эффективность также остается значительно ниже значений,
приведенных в разделе 2-2, поскольку она представлена кривой 4-4 на рисунке 1.
Суммарный термический КПД крейсерской установки, состоящей из независимого двигателя внутреннего
сгорания без использования тепловых потерь и независимого двигателя на насыщенном паре, КПД которых
представлены кривыми 3-3 и 4-4, может быть несколько увеличен вдоль нисходящей правой ветви кривых
КПД за счет использования перегретого пара той же температуры, что и предполагалось для
усовершенствованной крейсерской установки.
Ход кривой 4-4 установки с двигателем внутреннего сгорания, имеющим на 50% большую мощность, будет,
например, от вершины (1, 4) при скорости 12 узлов справа, в этом случае приблизительно таким же, как и для
2-2. При крейсерской скорости менее 12 узлов экономическое превосходство усовершенствованной установки
с использованием тепловых потерь сохранится в полной мере даже при применении двигателя внутреннего
сгорания соответствующего увеличения размеров.
Это доказывает, что использование тепловых потерь, которое само по себе известно, может дать
преимущества, ранее недооцененные для крейсерской силовой установки военных кораблей.
Наилучшее использование тепловых потерь и, следовательно, наивысшая тепловая эффективность на низких
крейсерских скоростях достигаются, когда рубашки цилиндров действуют как парогенераторы, а пар
перегревается, а питательная вода предварительно нагревается отработавшими газами. В
многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания с парообразованием в рубашке охлаждения
необходимо, если не требуется, как уже предлагалось, искусственное повышение давления выше давления
пара с помощью циркуляционного насоса, обеспечивать каждый цилиндр двигателя внутреннего сгорания
отдельным уровнем воды. Таким образом, уход за двигателем и его обслуживание становятся крайне
затруднительными; кроме того, крышки цилиндров должны быть очень высокими, а их вместимость для воды
— большой, поскольку неизбежная качка судна вызовет колебания уровня воды, из-за чего внутренние торцы
цилиндров могут временами оставаться открытыми от охлаждающей среды. 70 В целях реализации
настоящего изобретения предлагается предусмотреть для каждого двигателя общий пароводосборник,
уровень воды в котором расположен выше верхней кромки цилиндров, и в который питательная вода
подается известным регулятором питательной воды после прохождения через подогреватель отработавших
газов, в котором она нагрелась.
Соседние файлы в папке патенты