А теперь рассмотрим вкратце устройство и работу паровой турбины.
Если в двигателях внутреннего сгорания вал вращается в результате воздействия
энергоносителя на поршень и далее через шатун на шейку коленчатого вала, т. е.
через ряд трущихся друг с другом деталей, то в турбине этих деталей нет. В
простейшем виде турбина - это ротор с рядами (ступенями) лопаток, на которые
направляется пар определенного давления и температуры. Оказывая давление на
лопатки, пар заставляет ротор вращаться. В начале своего пути по турбине пар
действует на лопатки меньшей площади сечения и длины; по мере же падения
давления и его расширения пар попадает на лопатки большей площади сечения и
большей длины. Для того чтобы при этом прохождении пар отдавал наибольшую часть
своей энергии на вращение ротора, последний вращается в корпусе, в котором тоже
имеются лопатки, предназначенные для изменения направления движения пара. Кроме
того, в корпусе есть различные уплотнения, устраняющие перепуск пара из одной
ступени в другую и утечки его в атмосферу.
Исходя из целей наиболее эффективной работы, турбозубчатый агрегат делают из
нескольких турбин (в числе которых турбина высокого давления, турбина низкого
давления, турбина заднего хода) и из редуктора, понижающего частоту вращения
турбины до частоты вращения вала.
Частота вращения турбины составляет несколько тысяч оборотов в минуту, поэтому
малейшие перебои в подаче смазочного масла (впрочем, это относится и к дизелям)
могут привести к тяжелым авариям. Чтобы такого не случилось, смазочную систему
главного тур-бозубчатого агрегата автоматизировали; при нарушении смазывания
автоматически прекращается подача пара на турбину.
Очень важной частью является регулятор предельной частоты вращения, отключающий
или ограничивающий подачу пара на турбину при оголении винтов во время штормовой
погоды. Регулятор аналогичного назначения есть и у дизелей.
Среди транспортных судов морского флота имеются газотурбоходы. Таково, например,
судно "Парижская Коммуна". Энергоносителем в газовой турбине служит не пар, а
газ, сжатый до определенного давления и нагретый до определенной температуры.
Само название "газовая турбина" указывает на то, что установка турбинная.
Принципиального различия между паровой и газовой турбинами нет, за исключением
энергоносителя. Газотурбинные установки различаются между собой по способу
получения газа.
В одном случае газ получается при сжигании топлива в камере сгорания, откуда он
направляется в турбины высокого и низкого давления, причем турбина высокого
давления работает на компрессор, подающий сжатый воздух, необходимый для
сгорания топлива, в камеру сгорания, а турбина низкого давления работает на
гребной вал.
В другом случае газ получается в так называемых свободнопоршневых генераторах
газа, очень интересных и оригинальных механизмах, имеющих цилиндры, поршни и
топливные форсунки, как у двигателей внутреннего сгорания, но в отличие от
последних не имеющих поршневых штоков. Газ из свободнопоршневого генератора газа
поступает в турбину. Агрегатная мощность свободно-поршневого генератора газа
составляет 420-1120 киловатт.
Мощность газотурбинной установки примерно 2800-7000 киловатт, расход топлива в
час выше расхода топлива малооборотного дизеля, но ниже расхода топлива
паротурбинной установки равной мощности и высокооборотного дизеля.
При мощностях до 3500 киловатт технико-экономическая эффективность газотурбинной
установки не меньше, чем малооборотного дизеля.
Газотурбинные двигатели установлены на ролкере "Капитан Смирнов".
Энергетическая установка этого судна, называемая газопаровой, состоит из двух
главных газотурбинных агрегатов, работающих каждый на свой гребной винт, и
паротурбинной установки, подключаемой к газотурбинным агрегатам на ходу судна.
Газотурбинный двигатель ролкера очень интересен с инженерной точки зрения. Он
состоит из турбокомпрессора и турбины-винта. Турбокомпрессор же включает в себя
компрессоры низкого и высокого давления, приводимые во вращение двумя
независимыми турбинами, и камеры сгорания. Турбина-винт состоит из турбин
переднего и заднего хода, не связанных кинематически с компрессорами. Контроль
состояния энергетической установки - автоматический централизованный.