Общие понятия о главных и вспомогательных механизмах корабля

Движители современных кораблей и судов приводятся во вращение силой главных двигателей, установленных на фундаментах в машинном отделении. Машинное отделение по праву считается сердцем корабля. Отсюда во все его отсеки идет электрическая и тепловая энергия, обеспечивается его необходимый ход. Под действием вспомогательных механизмов трубопроводы корабельных систем переносят пресную и забортную воду, топливо, пар и другие материалы и ресурсы в необходимые места.

На кораблях и судах применяются тепловые двигатели (паровые поршневые машины, двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины), электрические и ядерные энергетические установки.

Старейшим двигателем из класса тепловых является паровая поршневая машина. Ныне она уже ке может удовлетворять растущим запросам технического прогресса в кораблестроении. У нее большие габариты и масса, она не обеспечивает необходимой скорости движения. Кроме того, у паровой машины очень низкий коэффициент полезного действия.

Более совершенным считается двигатель внутреннего сгорания. Его работа во многом сходна с работой паровой поршневой машины, но он быстроходнее, экономичнее, легче, его коэффициент полезного действия примерно в пять раз превышает к.п.д. паровой машины.

Поршневые двигатели (паровая поршневая машина и двигатель внутреннего сгорания) применяются теперь главным образом на небольших кораблях. На крупных кораблях и судах наиболее распространенным двигателем является тепловой двигатель без поршней — турбина.

Общее устройство и принцип действия турбины заключаются в следующем. На вал насаживается ряд металлических барабанов постепенно увеличивающегося диаметра. По наружным ободам барабаны снабжены небольшими полукруглыми лопатками. Каждый ряд лопаток называется рабочим венцом, а вал с укрепленными на нем барабанами — ротором. Ротор на подшипниках уложен в неподвижный цилиндр, имеющий на своей внутренней стороне диафрагмы, представляющие собой ряды лопаток, расположенных против лопаток ротора, но не касающихся их.

Пар из парового котла под большим давлением поступает по трубопроводу в цилиндр, проходит через отверстия, называемые соплами, и приводит в движение первый рабочий венец. Затем он через каналы первой диафрагмы попадает на лопатки второго рабочего венца и приводит его в движение. Так повторяется 10–12 раз, и ротор начинает вращаться с определенной скоростью. В настоящее время применяются паровые турбины со скоростью вращения ротора до 6000 об/мин, что позволяет получать большие мощности при сравнительно малых размерах силовой установки.

Вращение ротора через промежуточное устройство — редуктор — передается на гребной вал корабля.

В современных турбинах часто используют реактивный принцип работы, для чего изменяют форму лопаток рабочих венцов и делают их в виде запятой. Каналы между лопатками в таком виде становятся похожими на сопла диафрагмы и выполняют их работу, т. е. помогают пару набрать скоростную энергию для воздействия на лопатки следующего рабочего венца ротора. Такой принцип работы дает возможность, не снижая мощности турбины, уменьшить число рабочих венцов.

На некоторых небольших кораблях и судах, которые по своему предназначению должны обладать большой скоростью хода, применяются газотурбинные двигатели. Газовые турбины по принципу действия похожи на реактивные паровые, но по устройству они далеки друг от друга, так как газовая турбина является двигателем внутреннего сгорания и ей не нужен громоздкий и тяжелый паровой котел. Основными устройствами газотурбинной установки являются газовая турбина, компрессор и камера сгорания.

Воздух, сжатый компрессором до 15 атм и подогретый в теплообменнике, подается в камеру сгорания. Туда же непрерывно подается мелкораспыленное топливо, которое сгорает в воздушной струе, преобразуясь в рабочий газ. Через сопла газ идет непосредственно на лопатки ротора, заставляя его вращаться. Отработав на турбине, газы омывают теплообменник, где подогревается сжатый воздух, и покидают турбину.

Газотурбинные установки имеют значительно меньшие размеры, легки, экономичны, но раскаленные газы, несущиеся с огромной скоростью, быстро изнашивают лопатки рабочих венцов.

В последнее время на подводных лодках и некоторых надводных кораблях ряда государств, и особенно США, все большее применение находят двигатели, работающие на ядерном топливе. Принцип работы ядерной энергетической установки состоит в том, что тепло, выделяемое в атомных реакторах в результате ядерного превращения, используется в конечном итоге для получения перегретого пара. Пар поступает на паровую турбину и приводит во вращение ее ротор, который через редуктор связан с гребным валом.

Применяются на кораблях и электрические двигатели, которые преобразуют электрическую энергию в механическую работу.

Для удовлетворения боевых потребностей корабля и повседневных нужд его личного состава, обеспечения нормальной работы главных двигателей, выполнения аварийных и авральных мероприятий, обслуживания ра-диоэлектронавигационных систем и прочих корабельных устройств электропитанием и другими видами энергии служат вспомогательные механизмы, к которым относятся: питательные и перекачивающие насосы, компрессоры, генераторы и т. п.