Motor alternativ
Motorul alternativ este o mașină exotermă în care energia termică este transformată în lucru mecanic , este un motor cu ardere externă și exploatează procesul de ardere care are loc într-o componentă externă în mod normal generatorul de abur , alimentat la rândul său de un arzător alimentat cu combustibil . Sistemul mașinii constă din cazan, motor alternativ șicondensator .
Acest tip de mașini a avut o dezvoltare notabilă pentru secolul al XIX-lea și în primele decenii ale secolului al XX-lea găsind aplicații în transportul feroviar (adică locomotiva cu aburi ) și în propulsia navală (cum ar fi barca cu aburi ), dar de asemenea utilizate în tracțiunea agricolă (da vezi locomobilul ).
Motorul alternativ este compus dintr-un cilindru în interior care rulează un piston pe ale cărui fețe acționează alternativ aburul. La tija pistonului care este conectată, printr-o bielă de sistem - manivelă , transformă mișcarea alternativă în mișcare rotativă și o transmite către „ arborele cotit sau, în elica tuturor axelor navei. La fiecare rotire a arborelui, pistonul face o cursă în sus și una în jos, cu aburul acționând pe o față a pistonului, provocând creșterea sau căderea acestuia. aburul care iese din cilindru ajunge într-o a doua cameră, unde intrarea și ieșirea aburului din cilindru sunt reglementate. Aburul care iese din cilindru și trimis în a doua cameră este expulzat și trimis în condensator, unde, după revenirea la starea lichidă, este pompat în cazan.
Intrarea și ieșirea aburului din cilindru a fost guvernată de „sertarul de distribuție” care a introdus alternativ abur în cilindru, închizând ermetic fiecare pasaj în timpul expansiunii aburului și permițând evacuarea aburului din cilindru. Mișcarea alternativă a sertarului a fost controlată de un excentric cu cheie pe arborele motorului și cu o transmisie care a permis reglarea cea mai favorabilă atât a fazelor de deschidere, cât și de închidere.
pot fi clasificate în funcție de numărul de expansiuni de abur în succesiune, avem motoarele alternative:
- expansiune unică
- dublă expansiune
- triplă expansiune
- expansiune de patru ori
Alternativă la motor cu dublă expansiune
Odată cu creșterea puterilor dezvoltate de mașinile alternative cu abur și cu creșterea presiunii aburului, au fost construite mașini cu cilindri multipli, trecând la mașinile cu dublă expansiune, cu un cilindru mic, la presiune ridicată și unul mare, pentru a presiune scăzută, conectată astfel încât aburul care funcționase deja în cilindrul de înaltă presiune să treacă pentru a acționa pistonul de joasă presiune. Configurația generală a mașinii a fost similară cu cea a mașinilor simple de expansiune, cu diferența substanțială a unei disimetrii a blocului motor, deoarece cilindrul de joasă presiune a fost mai mare și mai greu. Pentru ca mașina să fie echilibrată, cei doi cilindri de înaltă presiune și de joasă presiune au trebuit să efectueze aceeași lucrare necesitând un calcul precis al volumului cilindrului mare, care trebuia să fie cu 2 ¼ la 2 ⅛ mai mare decât volumul cilindrului mic. .
Motoarele cu dublă expansiune au fost utilizate în tracțiunea feroviară unde, totuși, forma limită a dimensiunilor unei locomotive feroviare a împiedicat construirea unor cilindri foarte mari de joasă presiune, deoarece ar fi implicat și pistoane, tije, biele de dimensiuni excesive: de la aceasta a venit decizia de a construi, în cazul locomotivelor de mare putere, motoare cu trei sau patru cilindri. Opțiunea preferată a fost configurația cu patru cilindri dispuși în majoritatea cazurilor în perechi, unul mic și unul mare pentru fiecare parte cuplată în tandem cu o tijă comună sau una pe cealaltă cu cele două tije care comandau același cap de cruce ; atât configurația una, cât și cealaltă au permis utilizarea a doar două tije de antrenare ca la locomotivele clasice. Un alt aranjament era cel cu doi cilindri interni și doi externi la vagonul locomotivei care comanda aceeași axă, echipat cu două coate interne și două manivele externe pentru a primi mișcarea celor patru biele. Principalul avantaj al dublei expansiuni a fost acela de a obține o eficiență termică generală mai bună, prin utilizarea mai mare a capului termic al aburului care iese la evacuare, asigurând lucrări suplimentare în cilindrii de joasă presiune.
În propulsia navală, această soluție a fost adoptată de Regia Marina pentru cuirasatul Classe Italia și Classe Ruggiero di Lauria .
Motor alternativ cu triplă expansiune
Creșterea tonajului navelor a necesitat motoare din ce în ce mai puternice, trecând de la mașinile de expansiune la mașinile cu dublă expansiune la cele cu expansiune dublă, mai întâi cu trei cilindri orizontali, apoi cu trei cilindri verticali.
Au existat cazuri de utilizare a triplei expansiuni cu cilindri cu expansiune ridicată, medie și mică, de asemenea, în locomotivele cu abur, totuși complicația mecanică și criticitatea funcționării nu au recomandat dezvoltarea acesteia pe locomotive, în timp ce motoarele marine cu aburi erau adesea puse în aplicare. sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea și în această perioadă mașinile cu trei cilindri erau cele mai populare. Plecând de la prova spre pupă, cilindrii a erau în general dispuși în următoarea ordine: [1]
- presiune ridicata
- presiune medie
- presiune scăzută
La motoarele alternative cu triplă expansiune, diametrul cilindrilor a crescut treptat, deoarece aburul, în timpul călătoriei sale printr-un tractor, scade în presiune și crește în volum, astfel încât puterea fiecărui cilindru, scăzând presiunea, dar creșterea suprafeței a rămas la fel și mașina era „echilibrată”. Aburul a intrat în cel mai mic cilindru de înaltă presiune), apoi a trecut în cilindrul de presiune medie și, în cele din urmă, în cilindrul de joasă presiune care avea diametrul cel mai mare. [1]
În secolul al XX-lea, acest tip de cazan a devenit modelul standard pentru toate cazanele mari, datorită, de asemenea, utilizării oțelurilor speciale capabile să reziste la temperaturi ridicate și dezvoltării tehnicilor moderne de sudare.
Această soluție a fost adoptată de Regia Marina pe numeroase unități navale, incluzând cuirasatul clasa Re Umberto , clasa Emanuele Filiberto , clasa Regina Elena și clasa Regina Margherita , crucișătorul blindat din clasa Garibaldi și barca torpile din clasa Regioni .
Motor alternativ cu patru căi de expansiune
Creșterea dimensiunii navelor și cererea de viteză mai mare au favorizat construcția de motoare alternative din ce în ce mai puternice. Au fost astfel create mașini cu patru cilindri cu doi cilindri de joasă presiune [1], cu creșteri suplimentare ale puterii globale a sistemului de propulsie obținut prin adăugarea unei turbine de joasă presiune care utilizează energia încă conținută în aburul de evacuare. [1]
O soluție de acest tip, cu două motoare alternative cu patru cilindri și o turbină de joasă presiune, a fost adoptată pe RMS Titanic, care avea 45.000 CP de putere totală. [1]
