Rákosový vodní trubkový kotel - Reed water tube boiler
The Rákosový vodní trubkový kotel byl typ vodní trubkový kotel vyvinutý J. W. Reedem, manažerem motoru ve společnosti Palmers Shipbuilding and Iron Company z Jarrow, Anglie, kde se vyráběla v letech 1893 až 1905. V této době byla společnost Palmers a vertikálně integrovaný podnikání: ve své loděnici v Jarrow, použití Železná Ruda z vlastního dolu v Severní Yorkshire, vyráběla železo a ocel potřebnou pro své lodě a motory a kotle vlastní konstrukce.
Určeno pro použití v parní pohon lodí, rákosový vodní trubkový kotel byl podobný ostatním kotlům, jako např Normand a Řebříček, sami vývoj kotel du Temple. Ty se lišily od lokomotivních kotlů, známých také jako „požární trubkové kotle „v tom, že zatímco požární trubkový kotel sestával z válce naplněného vodou, který byl ohříván trubkami procházejícími jím nesoucími výfukové plyny z pec, ve vodním trubkovém kotli byla situace obrácená a voda prošla trubkami vytvářejícími páru namontovanými přímo nad pecí. Mezi výhody vodního trubkového kotle patřila srovnávací lehkost a schopnost provozu při vyšších tlacích. Asi 170 Reedových trubkových kotlů bylo instalováno na lodích v královské námořnictvo, ve dvou z nich byly instalovány jako náhrada kotlů zamítnutých Evropskou unií Admiralita.
Design
Byl vyvinut vodní trubkový kotel Reed a patentováno v roce 1893 J. W. Reed, manažer motoru pracuje v Palmers Shipbuilding and Iron Company, který jej vyrobil.[2][3][4] Do poslední čtvrtiny 19. století se Palmers stal jedním z největších britských stavitelů lodí a během své činnosti v letech 1851 až 1933 vyrobil „více než 900“ lodí.[5] Bylo to však vertikálně integrovaný podnikání: od roku 1857 vlastnil vlastní zdroj Železná Ruda, těžené poblíž Severní Yorkshire pobřeží v blízkosti Whitby a Saltburn, a podle místních historiků Jima Cuthberta a Kena Smitha, „bylo řečeno, že [Palmersova loděnice] na jednom konci přinesla železnou rudu ... a na druhém konci ji znovu poslala pryč v podobě hotových lodí. "[6][Fn 1] Trubkový vodní kotel Reed byl tedy přirozeným doplňkem produkce společnosti, která dříve zahrnovala další konstrukce kotle, jako například Kotel Belleville, kromě parních strojů.[7][Fn 2]
Bylo to podobné jako u jeho předchůdce kotel du Temple a další vývoj z něj, jako je Normand a Řebříček kotle, v nichž každá obsahovala tři válcové vodní komory uspořádané tak, aby tvořily trojúhelník, nebo při pohledu z jednoho konce obrácený tvar „V“: celý kotel byl naplněn vodou, ale pro horní část horní komory, což umožňovalo sběr páry, a byl spojen dvěma bankami trubek na výrobu páry se dvěma dolními komorami, mezi nimiž byla a pec.[9][Fn 3] Vodní trubkové kotle mohly pracovat při vyšších tlacích a byly mnohem lehčí než lokomotivní kotle, známé také jakopožární trubkové kotle „nebo, pokud se používají na lodích, jako„ lodní kotle “. V nich byla voda obsažena v jediném bubnu, kterým trubky vedly výfukové plyny z pece: lokomotivní kotel musel být konstruován z těžších materiálů, protože větší jednoho bubnu vyžadovalo tlustší plášť a zatímco trubky ve vodním trubkovém kotli byly vystaveny pouze napětí z páry a tlakové vody uvnitř, trubky lokomotivního kotle byly podrobeny kompresi zvenčí, což opět vyžadovalo silnější materiály.[11][Fn 4]
V Normandově kotli byly trubky poměrně rovné a část trubek ve vnitřní a vnější řadě každé banky byla zformována do „stěn trubek“, aby směřovaly horké plyny generované pecí přes kotel.[13] V Reedově kotli byly trubky ohnuty do výrazných křivek s různými poloměry, aby se maximalizovala povrchová plocha, a proto výroba páry, a přepážky byly použity k směrování horkých plynů.[14] Nejnižší část nejnižších trubek Reedových kotlů byla původně ohnuta do těsných „zvlněných“ křivek, aby se také maximalizovala povrchová plocha, ale toto bylo přerušeno v roce 1901, protože bránilo proudění vody, a tedy i páry.[15] Dále se vnější průměr trubek zúžil na svých spodních koncích od1 1⁄16 palce (27 mm) do7⁄8 palce (22 mm), aby se zlepšil průchod horkých plynů mezi nimi.[14] Byly připojeny kolmo ke komorám na každém konci, stejně jako trubky v Normandově kotli, aby se snížilo napětí. V kotli Reed však byla tato spojení vytvořena polokoulovými plochami, což umožňovalo „určitou úhlovou hru“.[14][16] Trubky byly zajištěny ořechy uvnitř komor na každém konci.[17][Fn 5] Díry umožnil přístup ke spodním komorám a průlez umožnil přístup k horní komoře, což umožnilo rychlou výměnu vadných hadiček.[17] U obou typů kotlů se trubky na výrobu páry spojily s horní komorou pod navrženým vodním potrubím, aby se zabránilo jejich přehřátí: v jiném typu vodního trubkového kotle se Thornycroft, trubky generující páru se připojily k horní komoře nad vodovodním potrubím a jejich vrcholy „byly pozorovány tak, že se při nízké hladině vody zahřály červeně“.[18] Přehřáté trubky mohly selhat.[19] Velké vnější „trubičky“ přenášely vodu z horní komory do dvou spodních.[20][21] Downerers tedy propagovali proudění uvnitř kotle, který musel být rychlý kvůli malému průměru trubek, a tvořil „podstatnou část jeho rámce“.[19][22][17]
Pára se shromažďovala uvnitř a kupole na horní části horní komory, ze které vyšel z kotle k použití pomocí ovládání strojovny, a v kotli Reed byly všechny, kromě kupole a konců tří vodních komor, uzavřeny ve dvouvrstvém plášti se vzduchem mezera a azbest podšívka, která snižovala teplotu vnější vrstvy.[17] Pouzdro se zvedlo nahoře a vytvořilo výstup pro horké plyny do a trychtýř. Pec byla napájena uhlím topiči skrz dveře topeniště na jednom konci, a zatímco Normandský kotel vyžadoval požár o hloubce asi 18 palců (460 mm), Reedův kotel vyžadoval mělčí jeden v rozmezí od 8 do 12 palců (200–300 mm).[23] Vzduch byl do pece přiváděn vzduchovou mezerou v plášti kotle, čímž byl zajištěn přívod ohřátého vzduchu, který byl směrován do zadní části kotle. ashpan.[24] Tento vzduch vstupoval do ashpanu třemi dveřmi, které se spolu s dvířky topeniště automaticky zavřely, pokud došlo k selhání trubice, přičemž se mělo zabránit úniku plamenů, páry a nečistot do kotelna.[17][25][26] Stálý přísun čistá voda bylo pro tento typ kotle zásadní, protože nedostatek vody by rychle vedl k prázdnému kotli, který by mohl vážně poškodit pec, a k usazování nečistot, jako je vodní kámen, by vedlo k významné ztrátě účinnosti a mohlo by ucpat trubky.[27][28][Fn 6] Abychom tento problém překonali, napájecí voda kotle obíhal v a uzavřený systém z kotle jako pára do motorů a poté do kondenzátory, ze kterého se vrátil jako voda do kotle, čímž dokončil cyklus. Nějaké náhodné ztrátě vody ze systému však bylo nevyhnutelné, a to francouzský námořní inženýr Louis-Émile Bertin považoval 5% ztrátu vody za cyklus za maximum, které lze udržet v instalaci vodního potrubí.[31] Proto byla zapotřebí další napájecí voda, která byla dodávána zařízením, jako je výparník, jak bylo namontováno HMSZlomyslný, postavený Palmers a zahájen v roce 1899.[32][33] Každý kotel měl svůj vlastní napájecí čerpadlo, a regulátor napájecí vody také designu Reed.[17]
Dalším typem kotle, který byl podobný a později než kotel du Temple, byl kotel Yarrow, který po svém konstruktérovi obvykle upustil od vnějších přívodních trubek. Alfred Yarrow, prokázali v roce 1896, že nejsou nezbytní pro cirkulaci vody uvnitř kotle tohoto typu.[34][Fn 7] Zatímco však kotel Yarrow používal zcela rovné trubky, kterými voda a pára cirkulovaly volněji, někteří současní autoři na toto téma, jako je Leslie S. Robertson, jej v oběhu považovali za „vzadu“ kvůli absenci down-roers .[36][Fn 8] Vzhledem k tomu, že kotle Yarrow byly namontovány na obrněný křižník HMSBojovník z roku 1905 odpařeno 11.664liber (5,291 kg) vody na libru (454 g) uhlí při 100stupňů Celsia (212 stupňů Fahrenheita ) s přirozený tah, stejně jako Reedův kotel namontovaný na torpédoborec HMSHvězda z roku 1896 odpařila 12 liber (5,44 kg).[38][39] Výhodou kotle Yarrow byla hmotnost:[40] vzhledem k tomu, že kotle Reed v křižník HMSPegas z roku 1897 vyrobeno 38,5indikovaný výkon (IHP) za tón (1016 kg) kotle na plný výkon, stejným způsobem i kotle Yarrow o něco dříve Mečoun-třída torpédový torpédoborec vyrobil 73 IHP.[41] Ale zatímco například a Hvězda-třída torpédoborec torpédových člunů z roku 1896 potřeboval k dosažení stanovené maximální rychlosti 30 čtyř kotlů Reeduzly, podobnost Mečoun- plavidlo třídy vyžadovalo osm kotlů Yarrow, aby dosáhlo stanovené maximální rychlosti 27 uzlů.[42][43] Ve vybavení torpédoborce torpédových člunů HMSBlesk v roce 1895 vážil suchý Reedův kotel 13,25 tuny (12,44 tuny).[17]
Reedův kotel může být navržen tak, aby pracoval při vnitřním tlaku až 300liber na čtvereční palec (2,068 kilopascalů ) a, jak je konstruováno pro torpédoborce, jako např Zlomyslný, který byl schopen kouřit na 30 uzlů, vyžadovala sada čtyř kotlů a přidružených strojů téměř 40 mil (40 kilometrů) hadiček.[44] Celkově každý z jejích čtyř kotlů měřil asi 3,7 m na délku a 3 m na šířku a od plošin, na kterých její topiči pracovali, známých jako „vypalovací byty“, asi 3 metry vysoký.[33][Fn 9] Zatímco každý z osmi kotlů Reed v Pegas měl roštovou plochu asi 45 čtverečních stop (4,2 m2) a topná plocha asi 2 360 čtverečních stop (219 m2), společně vyrobili až 7 127 IHP (5,315 kilowattů ).[45][Fn 10]
Výroba a použití
Rákosové vodní trubkové kotle byly „specialitou“ strojírny v Palmers, která byla schopná vyrábět jeden „těžký lodní kotel“ týdně, kromě „velkého počtu vodních trubkových kotlů“.[47] Zatímco zařízení navržené Reedem bylo používáno v obchodní lodě, například SSHanoi zabudováno Sunderland v roce 1893 pro francouzskou poštovní službu mezi Haiphong ve Vietnamu a Hongkong v Číně bylo asi 170 jeho vodních trubkových kotlů použito na lodích královské námořnictvo.[48][49] Patřily k nim křižníky, ničitelé a dělové čluny, kromě torpédoborců, z nichž sám Palmers postavil 16.[49][50] Mezi nimi bylo Zlomyslný, ve kterém byly kotle později upraveny na spalování topný olej.[51] Rákosové kotle byly instalovány také na lodích objednaných Admiralita od jiných stavitelů lodí, například na lodi Řeka Clyde ve Skotsku.[52] Byly postaveny dva torpédoborce Hanna, Donald & Wilson z Paisley, HMSVroucí a HMSVánek, oba uvedené na trh v roce 1895, byly na objednávku admirality vybaveny čtyřmi kotli Reed a za cenu 14 200 liber, poté, co odmítli lokomotivní kotle nainstalovali jejich stavitelé.[53][Fn 11] Podobně HMSNiger, a torpédový dělový člun postavený Společnost Barrow Shipbuilding Company z Barrow-in-Furness, Cumbria V roce 1892 nechala své kotle vyměnit za kotle Reed v roce 1902.[55] Výroba vodního trubkového kotle Reed byla ukončena v roce 1905.[4]
Viz také
Reference
Poznámky pod čarou
- ^ Palmers doplnil svou vlastní dodávku železné rudy o vyšší stupeň, hematit ruda ze Španělska.[6]
- ^ „Za zmínku stojí, že první sada motorů s trojitým roztažením použitá v britském námořnictvu byla vyrobena v těchto pracích.“[8]
- ^ Ve schématu rákosového kotle namontovaného na torpédoborec HMSBlesk z roku 1895 je znázorněno opatření pro 694 trubek na výrobu páry.[10]
- ^ Podrobnější posouzení výhod vodních trubkových kotlů v námořních plavidlech bylo zveřejněno v roce 2006 Page's Magazine v roce 1902: „Při pečlivém srovnání mezi vodorourkovými a [požárními] kotli jsme zjistili, že první z nich bude rychle zvyšovat páru a udržovat ji rovnoměrněji a při mnohem vyšším tlaku. Lze je mnohem snadněji obnovit opraveny, aniž by bylo nutné za tímto účelem položit loď nebo roztrhat její paluby. Nejsou tak nebezpečné v akci a nebudou tak vážně trpět malými střelami. Účinek na společnost lodi nebude v takovém případě tak katastrofální výbuchu, protože obsahují jen velmi malé množství vody pro výrobu páry. Jsou mnohem lehčí a produkují více koňské síly na tunu hmotnosti, a umožňují tak zajistit výhody buď v rychlosti plavidla, nebo v množství brnění, výzbroj nebo dodávky uhlí. Mohou být „nuceni“ nebo nuceni produkovat větší množství páry po delší dobu, a proto mohou pokračovat ve vodě s vyššími silami, a v této souvislosti jim také pomáhá větší oheň roštová plocha, která e nabuzuje je, aby udržovali páru pro své maximální síly s větším vybavením. “[12]
- ^ v HMSBlesk a HMSJanus, oba z roku 1895, „bylo [všech] více než 30 000 [těchto] kloubů, a přestože [byly] mnohokrát pod parou, nedošlo k jedinému úniku ...“[17]
- ^ HMSPegas, postavený Palmersem a zahájený v roce 1897, měl osm kotlů Reed a byl deaktivován, když unikly kondenzátory a propustily do kotlů mořskou vodu.[29][30]
- ^ V kotlích Yarrow byly skupiny trubek někdy filtrovány přepážkami, aby se vytvořily vnitřní přívody, nebo by mohly být použity trubky zůstává který sloužil stejnému účelu.[35]
- ^ Problém byl sporný: zatímco vynálezce Hiram Maxim považoval stavitele lodí za „naprosto zbytečné“ John Thornycroft považoval je za „nepostradatelné“.[37]
- ^ Plán z roku 1901 opravený na 28. září 1905 pro torpédoborec torpédových člunů HMSZlomyslný ukazuje uspořádání a proporce jejích čtyř kotlů Reed.[33]
- ^ V roce 2011 průměrně Domácnost ve Spojeném království spotřebovalo 3 300kilowatthodin elektřiny ročně.[46]
- ^ „Firma původně nabídla namontovat vodorourkové kotle vlastní konstrukce, ale admirality, pravděpodobně opatrná u nevyzkoušeného typu kotle, místo toho nabídla lokomotivní kotle. Ukázaly se však jako nedostatečné ... při zkouškách v pozdní léto a podzim 1895. ... Stavitelé [opět] nabídli svůj vlastní design, ale admirality raději objednala kotle Reed od Palmerových. “[54]
Poznámky
- ^ McFarland 1898, str. 427.
- ^ Dillon 1900, s. 32–4.
- ^ Robertson 1901, str. 38.
- ^ A b „Model vodního trubkového kotle Joseph W. Reed“. Science Museum Group. n.d. Archivováno z původního dne 13. února 2017. Citováno 13. února 2017.
- ^ Cuthbert & Smith 2004, str. 5 a 40.
- ^ A b Cuthbert & Smith 2004, str. 9.
- ^ Dillon 1900, s. 31–6, zejm. 32.
- ^ Dillon 1900, str. 36.
- ^ Robertson 1901, str. 38, 126, 130, 136.
- ^ "Průřezy trubkového vodního kotle". Wikimedia Commons. 2017. Citováno 17. února 2017.
- ^ Robertson 1901, s. 2–3.
- ^ Anon. 1902b, str. 423–5.
- ^ Robertson 1901, str. 130.
- ^ A b C Robertson 1901, str. 137.
- ^ Robertson 1901, s. 136–7.
- ^ Busley 1902, str. 570.
- ^ A b C d E F G h Anon. 1896, str. 172.
- ^ Busley 1902, str. 563.
- ^ A b Robertson 1901, str. 59–60.
- ^ Robertson 1901, s. 126, 130, 136–7.
- ^ Busley 1902, str. 569.
- ^ Busley 1902, str. 537, 568–9.
- ^ Liversidge 1906, str. 319.
- ^ Sennett a Oram 1899, str. 96.
- ^ Bertin 1906, str. 533.
- ^ Liversidge 1906, str. 367.
- ^ Robertson 1901, s. 191–2.
- ^ Ritchie Leask 1892, s. 189–91.
- ^ Robertson 1901, str. 138–9.
- ^ Anon. 1899, str. 427.
- ^ Bertin 1906, str. 520.
- ^ Ritchie Leask 1892, s. 191–2.
- ^ A b C "Plán lodi HMS Zlomyslný (1899)". Královská muzea v Greenwichi. n.d. Archivováno z původního dne 27. ledna 2017. Citováno 13. února 2017.
- ^ Robertson 1901, str. 55, 58, 152–4.
- ^ Robertson 1901, str. 153–4.
- ^ Robertson 1901, str. 327.
- ^ Busley 1902, str. 568–9.
- ^ Bertin 1906, str. 473.
- ^ Robertson 1901, str. 138.
- ^ Bertin 1906, str. 470.
- ^ Robertson 1901 139, 157.
- ^ Lyon 2005, str. 78, 85.
- ^ Robertson 1901, str. 157.
- ^ Dillon 1900, str. 34.
- ^ Robertson 1901, str. 139.
- ^ „Typická domácí spotřeba energie“ (PDF). ofemem. n.d. Archivováno (PDF) z původního dne 21. ledna 2017. Citováno 16. února 2017.
- ^ Dillon 1900, str. 30–4.
- ^ Anon. 1893, str. 38.
- ^ A b Anon. 1932, str. 303.
- ^ Lyon 2005, str. 77–81.
- ^ Anon. 1904, str. 27.
- ^ Anon. 1902a, str. 615.
- ^ Lyon 2005, str. 75–6.
- ^ Lyon 2005, str. 75.
- ^ NID 1902, str. 413.
Bibliografie
- Anon. (1893), "Hanoi", Inženýrství, 15: 38–9, OCLC 7540352
- Anon. (14. února 1896), „Vodovodní trubkový kotel“ (PDF), Inženýr: 172, OCLC 5743177, archivovány z originál (PDF) dne 14. února 2017, vyvoláno 14. února 2017
- Anon. (5. května 1899), „Námořní kotel budoucnosti“ (PDF), Inženýr: 427–9, OCLC 5743177, archivovány z originál (PDF) dne 14. února 2017, vyvoláno 14. února 2017
- Anon. (1902a), „Palmer's Shipbuilding and Iron Company, Jarrow-on-Tyne“, Sborník institucí strojních inženýrů: 613–6, OCLC 863604422
- Anon. (1902b), „Vodní trubkové kotle, z námořního hlediska“, Page's Magazine, 1 (4): 423–5, OCLC 981215806
- Anon. (1904), „Britská admirality ...“, Scientific American, 91 (2): 27, ISSN 0036-8733
- Anon. (18. března 1932), „Zesnulý pan J. W. Reed“ (PDF), Inženýr: 303, OCLC 5743177, archivovány z originál (PDF) dne 15. února 2017, vyvoláno 15. února 2017
- Bertin, L.E. (1906), Námořní kotle: jejich konstrukce a pracovní řešení, zejména s trubkovými kotli, trans. a vyd. L.S. Robertson (2. vyd.), Van Nostrand, OCLC 752935582
- Busley, C. (1902), Námořní parní stroj: jeho konstrukce, akce a řízení, 1, přeložil Cole, H.A.B. (3. vyd.), Lipsius & Tischer, OCLC 557623871
- Cuthbert, J .; Smith, K. (2004), Palmers of Jarrow 1851-1933, Tyne Bridge Publishing, ISBN 1-857951-96-4
- Dillon, M. (1900), Some Account of the Works of Palmers Shipbuilding & Iron Company Limited Franklin, OCLC 68103311
- Liversidge, J.G. (1906), Postup ve strojovně Příručka pro Royal Navy a Mercantile Marine: Zacházení s řízením hlavních a pomocných motorů na palubě lodi (5. vydání), Griffin, OCLC 266076180
- Lyon, D. (2005) [1996], První ničitelé, Merkur, ISBN 1-84560-010-X
- McFarland, W.M. (1898), „Stav kotle na vodní trubku v americkém námořnictvu“, Engineering Magazine, 14: 411–35, OCLC 265473122
- NID (1902), „Námořní poznámky: Měsíční poznámky o námořním pokroku ve stavbě a výzbroji“, Page's Magazine, 1 (4): 413, OCLC 981215806
- Ritchie Leask, A. (1892), Trojnásobné a čtyřnásobné expanzní motory a kotle a jejich správa, Věž, OCLC 266994925
- Robertson, L.S. (1901), Water-Tube Boilers: Based on a Short Course of Lectures Delivered on University College, London, Murray, OCLC 5640870
- Sennett, R .; Oram, HJ (1899), Námořní parní stroj: Pojednání pro studenty inženýrství, mladé inženýry a důstojníky Royal Navy a Mercantile Marine (4. vydání), Longmans, Green, OCLC 36345208