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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Motonave. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Una motonave è un concetto generale che descrive una classe di navi semoventi, la cui centrale elettrica della nave (SPP) si basa su un motore che converte l'energia della combustione del carburante in meccanica, ma non è una nave a vapore. Nella stragrande maggioranza dei casi, nell'SPP della nave viene utilizzato un motore diesel. Le navi la cui centrale elettrica è azionata da una turbina a vapore o da una turbina a gas sono anche comunemente chiamate motonavi, soprattutto perché la centrale elettrica di tali navi spesso include motori diesel. Pertanto, quasi tutte le navi moderne semoventi sono motonavi, ad eccezione delle navi a propulsione nucleare, dei velieri e delle navi che utilizzano altre fonti di energia.
All'inizio del XNUMX° secolo, si verificarono cambiamenti significativi nella costruzione navale: i battelli a vapore, ampiamente utilizzati per cento anni su tutte le rotte di trasporto marittimo, furono sostituiti da navi diesel più avanzate. L'inizio di questa importante rivoluzione fu posto in Russia: fu qui che fu creato il primo motore diesel marino inverso e furono costruite le prime motonavi e sottomarini al mondo. Tutti questi sviluppi sono stati avviati da una delle più grandi aziende russe, la Nobel Brothers Partnership. I Nobel furono tra i primi ad apprezzare l'importanza dell'invenzione di Rudolf Diesel. Non appena ci sono state segnalazioni del suo motore, Emmanuel Nobel ha avviato le trattative per l'acquisto di una licenza. La cosa principale che ha corrotto Nobel nel nuovo motore era che poteva funzionare con carburante pesante. Nel 1898, dopo aver pagato ingenti somme per quei tempi (circa 500 mila rubli), Nobel ricevette i disegni di un motore diesel da 20 cavalli. Dopo un attento studio presso lo stabilimento di San Pietroburgo dell'azienda, molte parti del motore sono state cambiate sia per motivi di progettazione sia, principalmente, perché si è deciso di far funzionare il primo motore a olio e non a cherosene. Le difficoltà nell'uso del carburante petrolifero non erano ancora superate in nessuna parte del mondo in quel momento. Il primo motore diesel al mondo alimentato a olio è stato lanciato nel 1899. Ha sviluppato 25 CV. e ha speso circa un quarto di chilogrammo di olio per 1 CV all'ora. Fu un successo importante, ma il sogno amato da Nobel era l'uso del diesel come motore navale. A quel tempo, lo scetticismo sui diesel era ancora diffuso tra molti ingegneri. La maggior parte riteneva che questi motori non fossero adatti come motore per il movimento delle navi. Le ragioni di questo erano abbastanza buone. In primo luogo, i motori diesel non avevano una retromarcia (retromarcia) e, installati su una nave, potevano ruotare l'elica solo in una direzione. In secondo luogo, era impossibile avviare i primi motori diesel in alcune posizioni estreme del pistone. In terzo luogo, il funzionamento dei motori diesel era difficile da regolare: era difficile cambiare la loro modalità di funzionamento, ad esempio per ridurre o aumentare la velocità dell'albero, aumentando o diminuendo così la velocità della nave. Queste carenze, che non erano di grande importanza per un'installazione fissa e le ridotte dimensioni di un motore diesel funzionante a carico costante, erano un difetto molto significativo per un motore da trasporto. Il motore a vapore, ampiamente utilizzato in quel momento, aveva un vantaggio rispetto a un motore diesel in questo senso: la retromarcia, la modifica della velocità dell'albero e la partenza da qualsiasi posizione venivano raggiunti senza alcuna difficoltà. In questo caso, sembrerebbe, valeva la pena scherzare con il diesel? Si scopre che ne è valsa la pena: i calcoli elementari hanno convinto Nobel di questo. Il grande vantaggio di un motore diesel sta nella sua alta efficienza e, di conseguenza, nella sua economia. Dal momento che i diesel richiedevano quattro volte meno carburante rispetto ai motori a vapore della stessa potenza, era facile immaginare quali grandi prospettive aprisse una tale riduzione del peso del consumo di carburante per la navigazione, sia nel settore commerciale che soprattutto nella marina. Confrontando una normale nave a vapore con una nave termica progettata per la stessa autonomia di crociera, era facile calcolare che la seconda di loro, dotata di motore diesel, sarebbe stata in grado di assorbire una scorta di carburante quattro volte inferiore di peso, aumentando così la sua portata. Al contrario, se entrambi consumano la stessa quantità di carburante, allora, ovviamente, la nave sarà in grado di coprire quattro volte la distanza del piroscafo. Naturalmente, per un breve raggio di crociera, la differenza tra i due tipi di navi non era così grande, ma con un aumento del raggio di crociera, la differenza tra una motonave e una nave a vapore aumentava eccezionalmente. In un viaggio di 10 miglia con una capacità di carico di 1000 tonnellate, il piroscafo potrebbe effettivamente trasportare il doppio del carico dello stesso piroscafo. Per le condizioni della navigazione russa, questo era di enorme importanza, poiché divenne possibile, senza ricorrere al caricamento di carburante aggiuntivo lungo il percorso, percorrere una distanza maggiore con la propria riserva. C'erano anche altri vantaggi importanti. Ad esempio, la nave veniva caricata con petrolio alla rinfusa, mentre il carbone doveva essere caricato manualmente. È vero, la non redditività del piroscafo era compensata dall'economicità del carbone, ma per Nobel, uno dei più grandi magnati del petrolio dell'epoca, questo aspetto non aveva un'importanza significativa. Nonostante tutte le difficoltà, Nobel ordinò ai suoi ingegneri di iniziare a progettare la prima nave. Affinché la nuova nave potesse manovrare, ordinò che il motore diesel fosse collegato all'albero dell'elica non direttamente, ma attraverso una trasmissione che consentisse di cambiare sia il senso di rotazione dell'elica che il suo numero di giri. Nel 1903, tre motori diesel da 120 CV furono installati sulla chiatta cisterna Vandal, fabbricati nello stabilimento di Sormovo e portati a San Pietroburgo. Insieme a questi motori diesel funzionavano tre generatori elettrici, generando corrente per tre motori elettrici che facevano ruotare le eliche. Commutando gli avvolgimenti sul Vandal, è stato possibile modificare la modalità e il senso di rotazione. I test della nuova nave hanno dato risultati incoraggianti, ma in generale un tale sistema di propulsione difficilmente poteva essere considerato di successo e irto di molti inconvenienti: in primo luogo, era costoso e antieconomico in termini di costi energetici.
Nello stesso anno, Nobel acquistò una licenza per il sistema di propulsione Del Proposto, che consentiva di utilizzare in modo più economico il diesel come motore navale. Il principio del suo funzionamento era che nella marcia avanti il motore diesel era collegato direttamente all'elica e la trasmissione elettrica veniva utilizzata solo per la retromarcia e le manovre. Ciò ha ridotto significativamente le perdite di energia, perché la maggior parte delle volte le eliche ricevevano la rotazione direttamente dal motore diesel e non era richiesta la piena potenza per le manovre e le retromarce. Nel 1904 la petroliera Sarmat fu dotata di questo sistema. Era equipaggiato con due motori diesel da 180 CV. e due generatori di corrente. Ogni motore diesel era collegato a un generatore elettrico, quindi tramite un accoppiamento con un'elica, su cui era posizionato un motore elettrico. Durante la corsa in avanti, il motore diesel lavorava direttamente sulla vite, e il generatore e il motore elettrico ruotavano, non dando né ricevendo corrente, come i volani. Durante la retromarcia, il motore ha iniziato a funzionare su un generatore elettrico, che ha inviato corrente al motore elettrico e ha dato la rotazione inversa dell'elica.
I risultati dei primissimi viaggi del "Sarmat" hanno mostrato tutti i vantaggi delle installazioni diesel sulle navi. Il costo del petrolio rispetto allo stesso tipo di piroscafi (che funzionavano a petrolio, non a carbone) si rivelò cinque volte inferiore. Allo stesso tempo, le manovre e il controllo non si sono deteriorati affatto. Sono stati pubblicati rapporti sui test tecnici della nave e non solo in Russia: il Sarmat è diventato una celebrità. Tuttavia, la mancanza di un rovescio impediva ancora l'ampia distribuzione di motonavi. Solo nel 1908 la ricerca a lungo termine culminò nella creazione di un motore inverso. Come già notato, in una retromarcia era necessario disporre, in primo luogo, di un meccanismo che commutasse gli organi di distribuzione avanti e indietro, attivandone uno e spegnendo contemporaneamente gli altri, e, in secondo luogo, un dispositivo per avviare il motore in qualsiasi posizione dell'albero motore. Di questi due elementi inversi, il primo, ovvero il meccanismo per riordinare la distribuzione, è stato creato abbastanza facilmente: due sistemi a camme sono stati posizionati sull'albero a camme (vedi sopra la descrizione del dispositivo diesel) - uno per l'avanti e l'altro per inversione. Spostando l'intero sistema in una direzione, il motore ha ricevuto la distribuzione per la corsa in avanti, spostandosi nella direzione opposta, per la parte posteriore. La retromarcia del motore (passaggio da "tutto avanti" a "tutta la retromarcia") ha richiesto 10-12 secondi. Il dispositivo per il lancio, al contrario, era il compito principale e più difficile, ma è stato anche risolto con successo dagli ingegneri russi nella fabbrica Nobel. È vero, questi motori diesel non sono stati realizzati per la nave, ma per il sottomarino Lamprey varato nel 1908, che divenne così il primo sottomarino diesel al mondo. I diesel della "Lamprey" erano tre cilindri. Il problema dell'uscita dalla corsa morta è stato risolto come segue: il passaggio dal funzionamento del sistema con aria al lavoro con olio non è avvenuto immediatamente, ma gradualmente: dapprima tutti i cilindri funzionavano con aria, poi uno passava a olio, dopo aver dato una corsa di lavoro, il secondo cilindro è stato trasferito a olio e così via. La tempistica e la sequenza dei lampeggi nel cilindro hanno portato l'albero motore fuori da qualsiasi posizione. Allo stesso tempo, il controllo della velocità è stato ottenuto riducendo e aumentando la fornitura di petrolio. Pertanto, tutti i problemi relativi alla creazione di un motore diesel marino sono stati risolti. Il secondo motore di retromarcia fu installato sul sottomarino Akula, e poi Nobel iniziò ad equipaggiarne le sue petroliere.
Dopo il successo dei test in Russia, i motori diesel come motori navali iniziarono ad essere introdotti in tutto il mondo. All'inizio i motori diesel erano installati solo su piccole navi, ma nel secondo decennio del 1911° secolo si verificò una svolta nella cantieristica navale. Nel 1912 e nel 1912, i cantieri navali in Germania e Inghilterra iniziarono a costruire diverse grandi navi. Nel 3200 la prima nave passeggeri e merci Zeelandia, con un dislocamento di 7400 tonnellate e una capacità di carico di 160 tonnellate, lasciò le scorte in Danimarca.Il mondo intero seguì il suo primo viaggio da Copenaghen a Londra. Fu presto calcolato che lo sfruttamento della Zeelandia avrebbe fatto risparmiare XNUMX marchi all'anno rispetto a navi della stessa classe. Questo ha deciso il destino del nuovo modo di trasporto. Autore: Ryzhov KV
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