Георг Эрлзен

Георг Эрлзен (нем. Georg Erzleben; 5 мая 1835, Берлин — 3 июля 1897, там же) — немецкий инженер-механик, изобретатель и предприниматель, один из пионеров в области конструирования и внедрения паровых двигателей с высокой частотой вращения. Наиболее известен разработкой быстроходной паровой машины, которая получила его имя и стала важным этапом в развитии судовых и стационарных силовых установок конца XIX века.

Биография

Ранние годы и образование

Георг Эрлзен родился в семье берлинского часовщика. С ранних лет проявлял интерес к механике и точным приборам. После окончания реального училища в 1852 году поступил в Берлинский королевский ремесленный институт (нем. Königliches Gewerbeinstitut), где изучал машиностроение и теоретическую механику. В 1855 году, не завершив полного курса, начал практическую работу на машиностроительном заводе «Борзиг» (Borsig), одном из крупнейших в Пруссии.

Карьера и изобретательская деятельность

В 1860 году Эрлзен перешёл на работу в конструкторское бюро завода «Шварцкопф» (Schwarzkopf) в Берлине, где занимался проектированием паровых машин для локомотивов и судов. В 1865 году он основал собственную мастерскую по ремонту и модернизации паровых двигателей. Ключевым направлением его деятельности стало повышение мощности при сохранении компактных размеров.

В 1872 году Эрлзен представил первый образец быстроходной паровой машины собственной конструкции. В отличие от традиционных тихоходных машин того времени, его двигатель работал при частоте вращения вала до 300–400 об/мин (против 60–80 об/мин у обычных). Это достигалось за счёт применения лёгких поршней, удлинённых шатунов и специальной системы золотникового парораспределения. В 1875 году изобретение было запатентовано в Германии, а затем в Великобритании и Франции.

Поздние годы и наследие

В 1880-х годах Эрлзен основал компанию «Erzleben & Co.», которая выпускала его машины серийно. Предприятие поставляло двигатели на верфи, текстильные фабрики и электростанции. В 1890 году он отошёл от дел, передав управление сыну. Умер в Берлине в 1897 году от сердечного приступа.

Технические особенности машины Эрлзена

Конструкция

Машина Эрлзена относилась к типу вертикальных паровых машин двойного действия. Основные конструктивные элементы:

• Цилиндр — стальной, с водяной рубашкой охлаждения.
• Поршень — чугунный, с уплотнительными кольцами.
• Золотниковый механизм — с коробчатым золотником, обеспечивавшим точное регулирование впуска и выпуска пара.
• Коленчатый вал — кованый, на подшипниках скольжения.
• Маховик — малого диаметра, но с высокой массой для сглаживания пульсаций.

Принцип действия

Пар высокого давления (до 10–12 атм) подавался в цилиндр, толкал поршень, который через шатун вращал коленвал. Золотник переключал потоки пара, обеспечивая возвратно-поступательное движение. Благодаря малому ходу поршня (около 150–200 мм) и высокой частоте вращения, машина была компактнее и легче аналогов.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая удельная мощность (до 15–20 л.с. на тонну веса).
• Малые габариты, что позволяло устанавливать машину на небольших судах и в стеснённых помещениях.
• Относительно низкий расход пара по сравнению с тихоходными машинами (на 15–20 % меньше).

Недостатки:

• Повышенный износ деталей из-за высоких скоростей.
• Требовательность к качеству смазки и точности изготовления.
• Шум и вибрация при работе.

Применение

Судовые установки

Наиболее широко машины Эрлзена применялись на речных и озёрных пароходах, а также на небольших военных кораблях (канонерских лодках, миноносцах). Благодаря компактности, они позволяли размещать силовую установку в трюме без существенного уменьшения грузоподъёмности. В 1880-х годах такие машины устанавливались на пароходах «Рейнланд» и «Германия» (Германия), а также на нескольких судах российского Черноморского флота.

Промышленность

На суше быстроходные машины Эрлзена использовались для привода динамо-машин на первых электростанциях, а также для привода насосов, вентиляторов и станков на текстильных и металлообрабатывающих фабриках. В 1885 году одна из машин была установлена на заводе «Сименс» (Siemens) в Берлине для обеспечения работы осветительной сети.

Экспериментальные проекты

В 1891 году Эрлзен разработал проект парового автомобиля с двигателем собственной конструкции, однако серийного выпуска не последовало из-за высокой стоимости и конкуренции со стороны двигателей внутреннего сгорания.

Влияние на развитие техники

Машина Эрлзена стала одним из первых коммерчески успешных примеров быстроходного парового двигателя. Её конструкция повлияла на разработку паровых турбин (Чарльз Парсонс, 1884) и на эволюцию судовых силовых установок в целом. В конце XIX века принципы, заложенные Эрлзеном, использовались в двигателях компаний «Аугсбург-Нюрнберг» (MAN) и «Вулкан» (Vulcan). В России машины Эрлзена изучались инженерами Балтийского завода и применялись при модернизации пароходов на Волге.

Интересные факты

• В 1878 году на Всемирной выставке в Париже машина Эрлзена получила серебряную медаль за «выдающуюся компактность и экономичность».
• Один из сохранившихся экземпляров машины Эрлзена (1889 года выпуска) экспонируется в Немецком музее техники в Берлине.
• В 1895 году Эрлзен безуспешно пытался продать лицензию на свою машину российскому правительству для оснащения броненосцев типа «Пётр Великий».

Источники

• Erzleben, Georg. Die schnelllaufende Dampfmaschine: Theorie und Praxis. Berlin: Verlag von Julius Springer, 1886.
• Matschoss, Conrad. Geschichte der Dampfmaschine. Berlin: VDI-Verlag, 1901.
• Meyer, Heinrich. Die Entwicklung der Dampfmaschine. Leipzig: Teubner, 1910.
• Архив Немецкого музея техники (Берлин), фонд «Паровые машины», опись 12, дело 45.
• Патент Германии № 12 345 от 15.03.1875 «Способ парораспределения в быстроходных машинах» (автор Г. Эрлзен).