[科普中国]-蒸汽机动力装置

历史

最早提出蒸汽机动力装置设想的是法国的德尼·巴班，他在1690年，就想用蒸汽机作动力推动船舶的想法，但当时还没有可供实用的蒸汽机，故设想无法实现。1769年，法国发明家乔弗莱把蒸汽机装上了船。但所装的蒸汽机既简陋又笨重，而且带动的又是一组普通木桨，航速很慢，未能显示出机动船的优越性。1

1783年乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号，但是航行30分钟后，船上蒸汽锅炉发生爆炸。1790年美国的约翰·菲奇用蒸汽机带动桨划水，其效率极低，菲奇的发明没有受到人们的重视。

1802年，英国人威廉·西明顿采用瓦特改进的蒸汽机制造成世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号，在苏格兰的福斯——克莱德运河下水，试航成功。这是一艘30英尺长的木壳船，船中央装上西明顿设计的蒸汽机，推动一个尾部明轮。轮船的出现对拖船业主们是一个打击，他们以汽轮船产生较大的波浪为由，拼命反对。第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。

美国的约翰·史蒂芬森于1804年建成具有世界上最早有螺旋桨的轮船。由于推动螺旋桨的蒸汽机转速太低，所以他当时认为推进器还是轮桨较好。1807年，他建造了带轮桨的“菲尼克斯号” 轮船。“菲尼克斯号”从纽约沿海岸驶向费城进行试航，途中遇到风暴。但经过13天的航行还是平安地到达费城，这是世界上轮船首次在海上航行。

上述这些用蒸汽机做动力的船舶都没有得到应用。

1807年7月，被人们称为“轮船之父” 的美国机械工程师罗伯特·富尔顿是美国机械工程师，他设计出“克莱蒙特号” 汽轮船，排水量为100吨、长45．72米、宽9．14米的汽轮船。船的动力是由72马力的瓦特蒸汽机带动车轮拨水。8月17日，载有40名乘客的“克莱蒙特号” 从纽约出发，沿着哈德逊河逆水而上，31小时后，驶进240公里以外的奥尔巴尼港，平均时速7．74公里，从此揭开了轮船时代的帷幕。此后它在哈德逊河上定期航行，成为世界上第一艘蒸汽轮船，奠定了轮船不容摇撼的地位。

种类工作位置按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，蒸汽机可分为单作用和双作用式两种；

布置方式按汽缸布置方式，可分为立式和卧式；

膨胀次数按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单胀式和多胀式；

流向按蒸汽在汽缸中的流向，可分为回流式和单流式；

排气方式按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。

构造蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。

汽缸和底座是静止部分。从锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。 “克莱蒙脱”号明轮船上用蒸汽机作为推进动力获得成功。当时采用的是一台20马力的单缸摇臂式往复蒸汽机,获得每小时5英里的航速。

优缺点优点蒸汽机动力装置的优点是结构简单，造价低廉，管理使用方便，制造工艺要求不高；

缺点缺点是热效率低，本身重量大，特别是大功率蒸汽机的活塞、连杆等运动部件运转惯性很大，很难平衡，且低压缸尺寸过大，不能获得有效的真空度。

应用情况20世纪初，航行于大西洋上的巨型豪华客船，都以往复式蒸汽机为动力,单机功率达20000马力。蒸汽机动力装置的发展达到了顶峰。第二次世界大战期间，美国为应付战时紧急需要而建造的“自由轮”，是最后一批使用蒸汽机动力装置的远洋运输船舶。中国还有少数沿海和内河船舶使用往复式多膨胀蒸汽机动力装置。