И вопросы задают интересные. Один тут посчитал и сравнил удельную литровую мощность паровых машин - на пароходах и на новой модели локомобиля. Мы этот локомобиль сделали недавно. Небольшая машина двойного расширения, двухступенчатый редуктор, точнее - мультипликатор, и сварочный генератор. Редуктор на косозубых шестернях, это мы довели до ума зуборезный станок и модульные фрезы - работает много лучше, нежели наши старые зубчатые передачи на литых шестернях. Потери в передаче меньше, работает намного тише. Редуктор нужен из-за сильного несоответствия рабочих оборотов паровика и генератора. Паровик работает на сотнях оборотах в минуту, а генератору нужны тысячи. По-хорошему, тут нужна паровая турбина.
Я давно над этим думаю, турбины компактны, имеют КПД больше чем у поршневых паровых машин. Но турбину нельзя сделать "понемножку", она нормально работает, только если линейная скорость лопаток около половины скорости истечения пара, а она - сверхзвуковая. Так что либо большие обороты - либо игрушка с мизерной эффективностью. Первая турбина Лаваля, который "сопло", имела обороты около тридцати тысяч оборотов в минуту. Парсонс, создатель "Турбинии", сделал многоступенчатую аксиальную турбину, это дало возможность снизить обороты до восемнадцати тысяч, а на "Турбинии" уже до двух с половиной тысяч. Но даже при этом, турбину можно было применить только для привода электрогенератора, для всего остального она была слишком быстрой. Тут даже редуктор не поможет - зубчатое зацепление на таких оборотах долго не проживет. И там еще куча проблем от высокой скорости вращения: подшипники, балансировка, уплотнения, резонанс, регулятор. Для таких скоростей вращения нужен другой уровень развития промышленности.
Остается увеличивать диаметр турбины, при той же линейной скорости лопаток, обороты соответственно уменьшаются. Но тогда растет масса и мощность, если пытаться снизить ее за счет оборотов, турбина практически перестает работать. В двадцатом веке на некоторых судах даже комбинировали двигатели: для номинального хода - турбина, для малого - дизель. По мере развития дизелей, при потребной мощности менее нескольких тысяч киловатт, турбины совсем перестали использовать. Но во времена Первой Мировой войны, на крейсерах и линкорах турбины Парсонса стояли во множестве. Так что надо думать дальше, тем более есть время и возможности.
А пока что для привода генераторов используем паровые машины с повышающими зубчатыми передачами. Вот в этом локомобиле сочетание получилось удачным. Правда, не сразу - два раза меняли генератор на более мощный, а последний вариант был еще из меди, легированной серебром - БрСр0,1.
Очень удачный САГ получился, если варить "четверкой" то агрегат "тянет" три-четыре поста. "Пятеркой" - меньше, но и "шестерку" легко обеспечивает. Но нужен присмотр машиниста, автоматика такую неравномерную нагрузку не точно отрабатывает - нет обратной связи по напряжению, не сделали пока. И машинист еще присматривает за щетками, этот генератор на большие токи, как и генератор для электролиза. Только на том около десяти вольт, а на сварочном - около пятидесяти.
Генератор для электролиза с ламелями из серебряной бронзы мы рассчитывали на тысячу ампер. Для этого сделали очень большой коллектор, но щетка такой длины не получилась, и прилегает плохо, и больших кусков графита мало. Надо бы сделать порошковые медно-графитовые щетки, но не было времени. Теперь время есть, и есть рецепт, займемся. А пока щетки сделали из брусочков графита, вплавленного в обойму из серебряной бронзы. Вместо одной длинной щетки поставили три в ряд покороче, каждая со своей пружиной. Ресурс такого узла невелик, щетки надо менять часто, причем все сразу. Но зато шестьсот-семьсот ампер такой коллектор выдает.
Так вот, у этого локомобиля литровая мощность оказалась заметно больше литровой мощности корабельных паровиков на корветах и фрегате. Ну тут первое что можно заметить - у локомобиля двойное расширение, у пароходов - тройное. Третья ступень работает на низком давлении пара, вот и снижение литровой мощности. А по эффективности использования энергии пара от котла - все правильно, у пароходов лучше.
Но по удельной мощности до конца не сходится. Стали снимать мощностную и моментную характеристики. Точно измерить ни то ни другое не получилось, но графики в условных попугаях построили.