Паровой двигатель принес на корабли возможность двигаться без ветра и маневрировать удобным способом.
Принцип машины был прост – разогреть воду в замкнутом пространстве (котле) и потом приоткрыть котел, пар заполнит пространство цилиндра и начинает двигать поршень. Когда поршень доходит до упора – пар подается с другой стороны цилиндра, и он двигается обратно.

Кстати, знаменитый Джеймс Уатт изобрел не паровой двигатель, а регулятор подачи пара к нему, который смог заставить систему вращаться равномерно (крутилка в центре картинки выше)
И пусть паровой двигатель тогда был прожорлив и ненадежен, но потенциал был виден. И катализатором всех инноваций были корабли и паровозы.
Промышленный котел был громоздок- под котлом разводили костер, а сам котел и трубу обкладывали кирпичом для безопасности.

При монтаже на корабль от кирпичей решено было отказаться сразу, а топку сделали внутри котла - опасности от огня меньше, да и габарит экономится.
Давление в котле было около 1,5 атмосфер.
Паровая машина разместилась на палубе, привод на колеса был прямой, КПД двигателя 8% и КПД колес 10%. Из 100 л.с. на колес доходило 10.

Получилось массивно, неудобно, но работало!
Подумав еще, инженеры сообразили, что в идеале судовую машину надо разместить в трюме:
1. Она заменит чушки балласта и пространства на корабле останется столько же
2. А судовой винт имел КПД 30% + паровая машина оказалась рядом, что удобно

Пришлось попутно придумывать как сделать так чтоб по валу винта не текла вода в трюм и все вроде заработало, но теперь стало не хватать места в трюме -ведь поперек корабля предстояло разместить цилиндр, кривошип и ползун. В результате сам цилиндр получился короткоходным (маломощным) и большое усилие развивать не получалось.

Но инженеры быстро сообразили, что можно сделать обратную соединительную тягу, цилиндр разместить по центру судна и таким образом увеличить размер цилиндров!

Однако мощности было недостаточно, а простой подъем давления в котлах до 3-4 бар хоть помог, но слабо. Инженеры, почесав голову, быстро додумались до паровых машин двукратного и трехкратного действия. Помните формулу:

Сила = давление пара* площадь поршня?

Поскольку пар из цилиндра выкидывается еще с остаточным давлением, то его можно подать в другой цилиндр с бОльшей площадью поршня и использовать еще раз, и еще раз.

Но поскольку в котлы тогда лили морскую воду, то все это быстро покрывалось накипью. Накипь оседала на стенки котла, ухудшалась теплоотдача, а перегрев стенок вызывал взрыв котла! Это сильно злило пользователей, а возить с собой много чистой воды они почему-то не хотели.
Снова зачесали голову инженеры – а ведь пар на выходе можно собрать в большом радиаторе, где он снова превратится в воду – замкнутый цикл, бесконечная вода!
Так изобрели "конденсатор" и стали использовать в котлах дистиллированную воду и используют ее до сегодняшних дней.

Но тут начало не хватать пара и пришлось улучшать сам котел!

Для начала перешли с дров на уголь, получив больше теплоотдачи. Потом сообразили, что если не просто греть котел снизу, а пропустить через него 2-3 трубы с раскалённым воздухом, то вода будет нагреваться быстрее.
А увеличив количество труб, проходящих через котел -получили дымогарный котел. Заодно подняли давление почти до 5 бар, благо технологии уже позволяли и КПД подросло до 25-30%.

Попутно изобрели форсунки и перешли с угля на нефть, получив дополнительно бОльшую теплоотдачу и главное- возможность быстро нарастить или убавить количество топлива (попробуй резко увеличить подачу угля на корабле -подкинь в топку 500 кг угля за минуту).

Приблизительно к 1890х додумались, что если по трубам пускать воду, а вокруг будет жар от топлива, то вода будет нагреваться еще быстрее, так появился водотрубный котел.

По сути старый добрый паровой котел поменялся до неузнаваемости!
И пришло время меняться и паровому цилиндру. Ему на смену в 1900х пришла паровая турбина!
Пар разогревался в котле и подавался на лопатки турбины.

И все бы хорошо, только судовой винт эффективен при 80-100 об/минуту. А турбина эффективна при высоких оборотах (зато КПД аж до 40%). Нужен был редуктор, а теперь представьте как 1000 л/с попадает на соединение 2 обычных шестерен.
Шестерни рвало в клочья и пришлось изобретать и пристраивать к турбине редукторы со сложным зацеплением, где усилие распределялось равномерно (червячный и планетарный).

Где то с 1910 и до Второй Мировой войны на большинстве крупных кораблей была именно такая схема – водотрубный котел + паровая турбина. Турбину как и паровые цилиндры сделали двух и трехступенчатой, чтобы пар расходовался эффективно.

"Colt" -спросит меня нетерпеливый читатель - "1910 год это хорошо, а сейчас то паровой двигатель где?"

Да везде! - паровая турбина хоть и претерпела множество мелких изменений с начала 20 века, но осталась прежней - очень эффективной и сохранила основной плюс парового двигателя!

Угадаете какой? Высокую эффективность, работу на пару?
Нет, главный плюс - паровая турбина способна работать на любом топливе! В отличии от двигателей внутреннего сгорания, которые требует строго определённого топлива.

Серьезно, она же не соединена с котлом! Поэтому топить котел вы можете чем угодно - кизяками, сушеным птичьим пометом, дровами, углем, газом, нефтью!
Атомным реактором и Солнцем!

Даже если в будущем при освоении очередной планеты будут использовать в качестве топлива экзотическую энергию местных светящихся стержней – то паровой двигатель все равно будет работать. Причем работать с высоким КПД (на ТЭЦ КПД турбины почти 90%)!
Схему вы уже поняли -котел, турбина, конденсатор!

Именно поэтому сегодня эволюционировавший паровой двигатель обеспечивает до 65% все мировой генерации энергии. И замены ему нет ни на многотоннажных судах ни на атомных и тепловых электростанциях.
Да это уже не тот пыхтящий простейший механизм что раньше, но он честно трудится давая нам свет и энергию!

That's all, folks!
Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале о яхтах, морской истории и парусе- "Яхта" или в ВКонтакте-Яхта

Там же приглашение в путешествие по Турции в сентябре и на Канары на Новый Год!
Походим под парусами, почувствуем себя моряком 16 века и побродим по красивым хвойным горным тропам, окунувшись в природу и красоту.

Мои топовые посты (остальные в профиле)

1. Парусная яхта, как там внутри?

2. Волны-убийцы. В них долго не верили, а сейчас силятся объяснить

3. Мель Гудвина – Великий Пожиратель Кораблей. Самое большое кладбище судов и самая «результативная» отмель в мире

4. Склянки -хранители морского времени. Зачем их били и почему можно было положить под них, но не на них?

5. Потайной смысл Острова Сокровищ. Как умер Флинт, почему орал песню перед смертью и зачем вообще пираты закапывали сокровища на острове

6. Слабакам тут не место! Самый негостеприимный мыс на Земле -Мыс Горн