スコッチマリンボイラー

「スコッチ」船舶ボイラー（または単にスコッチボイラー）は、船舶での使用で最もよく知られている 蒸気ボイラーの設計です。

一般的なレイアウトは、ずんぐりとした水平円筒です。ボイラーシェルの下部には、1つまたは複数の大きな円筒形の炉があります。その上には、多数の小径の火管があります。炉からのガスと煙はボイラーの背面に流れ、その後、小さな管を通って煙突から上に戻ります。これらの多数の管の端は、ボイラーシェルの外側にある煙室で覆われています。 ^[1]

スコッチボイラーは火管ボイラーで、熱い排気ガスが水槽内の管を通過する。したがって、初期のランカシャーボイラーの後継であり、ランカシャーと同様に、一定の炉容量に対してより大きな加熱面積を確保するために複数の独立した炉を使用している。ランカシャーとは2つの点で異なっている。1つは、断面積に対する加熱面積の比率を高めるために、多数の小径管（通常、各管の直径は3インチまたは4インチ [75 mm] または 100 mm）が使用されている。2つ目に、ガス経路を折り返すことでボイラーの全長を半分にしている。

炉の遠端は燃焼室と呼ばれる密閉された箱で、上方に伸びて火管とつながっています。

燃焼室の前壁は、蒸気圧に抗して管自体によって支えられています。後面は、ボイラーの背面シェルを貫通するロッド ステーによって支えられています。燃焼室と管の上には、開いた蒸気収集スペースがあります。より長いロッド ステーがこのスペースをボイラーの全長にわたって走り、ボイラー シェルの両端を支えています。

複数の炉がある場合、炉ごとに別々の燃焼室があります。いくつかの小型ボイラーはそれらを 1 つの燃焼室に接続しましたが、この設計は弱くなります。さらに深刻な問題は、ドラフトが逆流するリスクです。1 つの炉からの排気が逆流して隣接する炉から吹き出し、炉の前で作業しているストーカーが負傷する可能性があります。

これに匹敵する形のボイラーとして最初に記録に残るのは、 1830年にハックワースが開発した「ウィルバーフォース」クラスの鉄道機関車で使用されたものである。 ^[2]このボイラーは、以前の戻り煙道を備えた 「ロイヤル・ジョージ」に似た長い円筒形のボイラーシェルを備えていたが、戻り煙道が多数の小さな火管に置き換えられており、これは1年前にスティーヴンソンが「ロケット」で非常に効果的であると実証していた。完全に内部にある燃焼室という斬新な特徴が採用された。しかし後のスコッチボイラーと異なり、これはボイラーシェルの壁を貫通するステーを使用するのではなく、自身のステーによって自立していた。これにより、外側の管板、炉管、燃焼室、火管のアセンブリ全体を1つのユニットとしてボイラーシェルから取り外すことができ、製造と保守が簡素化された。これは貴重な特徴ではあったが、シェルのサポートを必要とするより大きな直径の燃焼室には実用的ではなくなった。

船舶の典型的な慣習では、各ボイラーに炉が 2 つありました。小型のボイラーには炉が 1 つしかなかったかもしれませんが、大型のボイラーには通常 3 つありました。ボイラーのサイズの制限は、ストーカー 1 人あたり 1 つの炉を点火する作業量でした。^[1]大型船 (最小の船より上の船) には、ボイラーが多数ありました。

ランカシャーボイラーと同様に、炉は強度を高めるために波形にされることが多かった。様々なメーカーが独自の波形加工法を採用しており、保守上の理由からリーズ、モリソン、フォックス、パーブス、ブラウンといった大まかな名称で分類されている。^[3]

典型的な設計は「ウェットバック」であり、燃焼室の背面が加熱面としてウォータージャケットで覆われています。

「ドライバック」型は、燃焼室の背面がオープンボックスになっており、シートメタルジャケットのみで裏打ちまたは囲まれています。^{[4] [5]これにより構造が簡素化されますが、効率も大幅に低下します。これは、資本コストが燃料コストを上回る小型ボイラーにのみ使用されます。スコッチボイラーが今日では船の主蒸気発生器になることはほとんどありませんが、ミニパック[6]}などの小型のドライバック設計は、主ボイラーが冷えた状態で港に停泊している間に二次需要をサポートするためにまだ使用されています。

ドライバック設計の興味深いバリエーションの1つは、灰になりやすい燃料を燃焼させるための特許です。^[7]燃焼室の後部は灰分離器のアクセスポイントとして使用され、小径チューブの前に灰を除去します。

ダブルエンド設計では、2つのボイラーを背中合わせに配置し、ボイラーシェルの後壁を取り除きます。燃焼室と火管は別々のままです。この設計により構造上の重量がいくらか軽減されますが、ボイラーが長くなり、船への設置が難しくなります。このため、ダブルエンド設計は一般的には使用されませんでしたが、複数のシングルエンドボイラーを背中合わせに配置することは一般的でした。^[4]

「イングリス」^[8]の改造では、追加の燃焼室が追加され、追加の1本の大きな煙道がボイラーの後ろから前に戻る。複数の管を通る流れは前方から後方に向かうため、排気は後方から行われる。複数の炉が1つの燃焼室を共有することになる。^[4]

イングリスの最大の利点は、同等のシェル容積に対して、おそらく20％ほどの加熱面積が追加されることです。^[9]驚くべきことに、これは追加の燃焼室によるものではなく、細い火管を長くしたことによるものです。火管は、内側の燃焼室から前部の管板までのかなり短い距離だけでなく、ボイラーシェルの全長にわたって走ることができます。この利点にもかかわらず、めったに使用されません。

スコッチ船舶ボイラーは、蒸気推進の全盛期を通じて、特に三重膨張複合ボイラーなどの最も高度に発達したピストンエンジンで、ほぼ普遍的に使用されました。19世紀半ばの低圧ヘイスタックボイラーの終焉から、ヤローなどの高圧水管ボイラーを備えた蒸気タービンの出現までの20世紀初頭まで使用されました。

大型船や高速船には、多数のボイラーが必要になることがある。タイタニック号には29基のボイラーがあり、そのうち24基は両端式、5基は小型の片端式だった。大型ボイラーの直径は15フィート9インチ（4.80メートル）、長さは20フィート（6.1メートル）、小型のボイラーは長さ11フィート9インチ（3.58メートル）だった。両端には直径3フィート9インチ（1.14メートル）の波形モリソン炉が3基あり、合計159基の炉が稼働し、作動圧力は1平方インチあたり215ポンド（1,480 kPa）だった。^[10]

内燃機関で動くモーター船の中には、スコッチボイラーを搭載しているものもあった。いわゆる排気ガスボイラーは、主機関の高温の排気ガスで加熱される。一例として、1920年代にドイツで建造されたディーゼル駆動のモンテ級客船があり、各船に2つのボイラーが搭載されていた。発生した蒸気は補助機械に使用された。^[11]

2010 年現在、多数のスコッチ ボイラーが船舶で使用されており、耐用年数が経過したボイラーの代わりに新しいボイラーを建造することもできます。スコッチ ボイラーを採用した保存された蒸気船の例は次のとおりです。

• ダニエル・アダムソンが1903年に建造した蒸気タグボート/テンダーは完全に修復され、チェシャーのウィーバー川とマンチェスター運河を航行しており、3つの炉で燃料を補給する1つの石炭燃焼スコッチボイラーを備えている。^{[12] [13] [14]}
• 蒸気タグボート「メイフラワー」、ブリストル産業博物館
• ボルチモア産業博物館にある1906年建造のボルチモアは、アメリカで稼働中の最古の蒸気タグボートである。^[15]
• 英国サウサンプトンを拠点とする蒸気船シールドホールは完全に稼働しており、2基の石油燃焼スコッチボイラーを備えています。^[16]
• 2基の石炭ボイラーで稼働する蒸気動力砕氷船シュテッティン
• ローストフトまたはグレートヤーマスを拠点とする蒸気動力漂流船 リディア・エヴァ号、完全に稼働している石炭燃焼スコッチボイラー。^[17]
• 1913年に建造された蒸気タグボート「ケルン」。リバプールを拠点に蒸気タグボート「ケルン」保存協会によって運営されている。石炭燃焼ウェットバックスコッチ船舶ボイラー1基と炉2基。最大作動圧力は180ポンド/平方インチ（1,200 kPa）。^[18]
• 蒸気船トラフィックは、 1892年にスウェーデンのストックホルムでベルグスンド・メカニスカ・ヴェルクスタッド社によって建造され、スウェーデンのヴェッテルン湖で客船および貨物船として運航され、ヒョー港を母港としていた。機械類とボイラーはストックホルムでこの船のために作られたオリジナルのものである。^[19]
• 1954年に建造された石油燃焼蒸気タグボート「カニング」。当初はリバプールを拠点としていましたが、 1966年からはスウォンジー・ドックで稼働し、現在は国立ウォーターフロント博物館の一部となっています。

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