Турбинный двигатель: что это такое и как он работает
Турбинный двигатель — это устройство, которое преобразует энергию в движение с помощью турбины. Хотя турбины не так часто используются в наземном транспорте из-за их низкого крутящего момента, они нашли широкое применение в морских судах с момента своего появления в конце 19 века. Наиболее распространенными типами турбин, применяемых для движения, являются паровые и газовые турбины, каждая из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки.
История турбинных двигателей
Первая паровая турбина, предназначенная для движения и выработки энергии, была создана сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году. Эта турбина со временем была усовершенствована и установлена на специально построенном корабле, известном как «Тубриния». Этот корабль стал первым в мире, который использовал турбину в качестве основного источника движения. Спущенный на воду в 1894 году, «Тубриния» могла развивать скорость до 34,5 узлов (39,7 миль в час или 63,9 км/ч) и продемонстрировала огромный потенциал паровой турбины для морских судов.
С тех пор паровые турбины стали все более популярными для использования на морских судах. Они предпочитались перед большими поршневыми паровыми двигателями благодаря их более высокому тепловому КПД, скорости и соотношению мощности к весу. Например, круизные лайнеры, такие как Cunarder «Lusitania», использовали паровые турбины в качестве основных двигателей, что позволяло им развивать значительно более высокие скорости по сравнению с их поршневыми аналогами. Пароход SS United States до сих пор удерживает рекорд за самый быстрый трансатлантический переход в западном направлении, развивая максимальную скорость около 38 узлов (43,8 миль в час или 71 км/ч).
С развитием ядерной энергетики паровые турбины продолжают оставаться важным источником энергии. Атомные суда, включая подводные лодки, используют паровые турбины в качестве основных двигателей. В таких системах ядерные реакторы заменяют котлы, нагревая воду до перегретого пара, который затем проходит через турбину, где он конденсируется для повторного использования.
Применение паровых турбин в наземном транспорте
Несмотря на низкий крутящий момент, паровые турбины нашли применение и в наземном транспорте. Например, Ford Nucleon был концептуальным автомобилем с ядерным двигателем, в котором небольшой ядерный реактор приводил в действие турбину. В 2009 году группа британских инженеров установила мировой рекорд наземной скорости для автомобилей с паровым двигателем, использующих паровые турбины. Также были разработаны некоторые локомотивы с паровыми турбинами.
Одним из основных недостатков паровых турбин является их низкий крутящий момент. Для решения этой проблемы часто используются редукторы, которые увеличивают крутящий момент за счет числа оборотов в минуту. Хотя требования к крутящему моменту могут варьироваться в зависимости от применения, большинство транспортных средств с паровыми турбинами нуждаются в определенном уровне крутящего момента, который не может быть достигнут с помощью прямого привода. Поэтому в большинстве таких транспортных средств применяются редукторы.
Альтернативой редукторам является турбоэлектрический привод, в котором турбина вращает генератор, который, в свою очередь, питает электродвигатель. Этот электродвигатель служит основным двигателем для транспортного средства, а паровая турбина обеспечивает его мощность. Однако из-за высокой стоимости турбоэлектрические системы
