เครื่องยนต์ไอน้ำสำหรับเรือคือเครื่องยนต์ไอน้ำที่ใช้ขับเคลื่อนเรือหรือเรือเดิน ทะเล บทความนี้กล่าวถึงเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบเป็นหลักซึ่งมีการใช้งานมาตั้งแต่เริ่มมีการใช้เรือกลไฟในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 จนถึงช่วงสุดท้ายของการผลิตในปริมาณมากในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2เครื่องยนต์ ไอน้ำแบบลูกสูบค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วย กังหันไอน้ำและเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับเรือเดินทะเลในช่วงศตวรรษที่ 20

เครื่องยนต์ไอน้ำที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์เครื่องแรกได้รับการพัฒนาโดยThomas Newcomen ในปี 1712 การปรับปรุงเครื่องยนต์ไอน้ำที่ James Wattนำเสนอในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไอน้ำอย่างมากและทำให้สามารถจัดวางเครื่องยนต์ให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น การดัดแปลงเครื่องยนต์ไอน้ำให้ประสบความสำเร็จในการใช้งานทางทะเลในอังกฤษต้องรอเกือบหนึ่งศตวรรษหลังจาก Newcomen เมื่อวิศวกรชาวสก็อตWilliam Symington สร้าง " เรือกลไฟที่ใช้งานได้จริงลำแรกของโลก" คือCharlotte Dundasในปี 1802 ^{[ 1 ]}นักประดิษฐ์คู่แข่งJames RumseyและJohn Fitchเป็นคนแรกที่สร้างเรือกลไฟในสหรัฐอเมริกา Rumsey นำเสนอการออกแบบเรือกลไฟของเขาในปี 1787 บนแม่น้ำ Potomacอย่างไรก็ตาม Fitch ชนะการแข่งขันในปี 1790 หลังจากที่การทดสอบที่ประสบความสำเร็จของเขาทำให้มีการให้บริการผู้โดยสารบนแม่น้ำ Delaware ^{[ 2 ]}ในปี พ.ศ. 2350 โรเบิร์ต ฟุลตัน ชาวอเมริกัน ได้สร้างเรือกลไฟที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกของโลก ซึ่งรู้จักกันในชื่อNorth River Steamboatและขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ Watt

หลังจากความสำเร็จของฟุลตัน เทคโนโลยีเรือกลไฟก็พัฒนาอย่างรวดเร็วทั้งสองฝั่งของมหาสมุทรแอตแลนติกเรือกลไฟในช่วงแรกมีระยะทำการสั้นและไม่เหมาะกับการเดินเรือในทะเลมากนักเนื่องจากน้ำหนัก กำลังเครื่องยนต์ต่ำ และมีแนวโน้มที่จะเสีย แต่ก็ถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จตามแม่น้ำและคลอง รวมถึงการเดินทางระยะสั้นตามแนวชายฝั่ง การข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกโดยเรือกลไฟเกิดขึ้นในปี 1819 เมื่อ เรือ Savannahแล่นจากเมือง Savannah รัฐจอร์เจียไปยังเมืองลิเวอร์พูล ประเทศอังกฤษเรือกลไฟลำแรกที่ทำการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเป็นประจำคือเรือกลไฟแบบล้อข้างชื่อGreat Westernในปี 1838 ^{[ 3 ]}

เมื่อศตวรรษที่ 19 ดำเนินไป เครื่องยนต์ไอน้ำทางทะเลและเทคโนโลยีเรือกลไฟก็พัฒนาควบคู่กันไปการขับเคลื่อนด้วยใบพัดค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยใบพัดเกลียวและการนำตัวเรือเหล็กและต่อมาเป็นเหล็กกล้ามาใช้แทนตัวเรือไม้แบบดั้งเดิมทำให้เรือมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งจำเป็นต้องใช้โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำที่มีความซับซ้อนและทรงพลังมากขึ้นเรื่อยๆ^{[ 4 ]}

ตลอดศตวรรษที่ 19 มีการพัฒนาเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบสำหรับเรือเดินทะเลหลากหลายประเภท โดยวิธีการจำแนกประเภทหลักสองวิธี ได้แก่ การจำแนกตามกลไกการเชื่อมต่อและเทคโนโลยีของกระบอกสูบ

เครื่องยนต์เรือรุ่นแรกๆ ส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีของกระบอกสูบแบบเดียวกัน (การขยายตัวแบบง่าย ดูด้านล่าง) แต่มีวิธีการส่งกำลังไปยัง เพลาข้อเหวี่ยง (เช่น กลไกการเชื่อมต่อ) ที่แตกต่างกันหลายวิธีดังนั้น เครื่องยนต์เรือรุ่นแรกๆ จึงถูกจัดประเภทโดยส่วนใหญ่ตามกลไกการเชื่อมต่อ กลไกการเชื่อมต่อที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ แบบคันโยกด้านข้าง แบบยอดแหลม แบบคานเดิน และแบบส่งกำลังโดยตรง (ดูในส่วนต่อไป)

อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรไอน้ำยังสามารถจำแนกได้ตามเทคโนโลยีของกระบอกสูบ (แบบขยายตัวธรรมดา แบบผสม แบบวงแหวน ฯลฯ) ดังนั้นจึงสามารถพบตัวอย่างของเครื่องจักรที่จำแนกตามทั้งสองวิธีได้ เครื่องจักรอาจเป็นแบบคานเดินผสม โดยที่แบบผสมคือเทคโนโลยีของกระบอกสูบ และคานเดินคือวิธีการเชื่อมต่อ เมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากเครื่องจักรส่วนใหญ่กลายเป็นแบบทำงานโดยตรง แต่เทคโนโลยีของกระบอกสูบมีความซับซ้อนมากขึ้น เครื่องจักรจึงเริ่มถูกจำแนกตามเทคโนโลยีของกระบอกสูบเพียงอย่างเดียว

ประเภทของเครื่องยนต์ไอน้ำสำหรับเรือเดินทะเลที่พบได้บ่อยกว่าจะแสดงอยู่ในส่วนต่อไปนี้ โปรดทราบว่าคำศัพท์เหล่านี้ไม่ได้ใช้เฉพาะในงานทางทะเลเท่านั้น

เครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้างเป็นเครื่องยนต์ไอน้ำประเภทแรกที่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเดินเรือในยุโรป^{[ 5 ] [ 6 ]} ในช่วงแรกของการเดินเรือด้วยไอน้ำ (ตั้งแต่ประมาณปี 1815) เครื่องยนต์แบบ คันโยกด้านข้างเป็นเครื่องยนต์เดินเรือประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการเดินเรือในแม่น้ำลำคลองและชายฝั่งในยุโรป และยังคงเป็นเครื่องยนต์ที่ได้รับความนิยมสำหรับการเดินเรือในมหาสมุทรแอตแลนติกทั้งสองฝั่งเป็นเวลาหลายปี^{[ 7 ]}

คันโยกด้านข้างเป็นการดัดแปลงมาจากเครื่องยนต์ไอน้ำรูปแบบแรกสุด คือเครื่องยนต์คานเครื่องยนต์คันโยกด้านข้างทั่วไปจะมีคานเหล็กแนวนอนขนาดใหญ่สองอัน เรียกว่า คันโยกด้านข้าง โดยแต่ละอันยึดไว้ตรงกลางด้วยหมุดใกล้ฐานของเครื่องยนต์ ทำให้คันโยกสามารถหมุนได้ในวงจำกัด กระบอกสูบของเครื่องยนต์ตั้งตรงอยู่ระหว่างคันโยกทั้งสองที่ปลายด้านหนึ่ง โดยมีก้านลูกสูบติดอยู่กับคานขวางแนวนอนด้านบน จากปลายแต่ละด้านจะมีก้านแนวตั้งที่เรียกว่า ก้านด้านข้าง ยื่นลงมาตามแต่ละด้านของกระบอกสูบเพื่อเชื่อมต่อกับปลายของคันโยกด้านข้างในด้านเดียวกัน ปลายสุดของคันโยกด้านข้างทั้งสองเชื่อมต่อกันด้วยคานขวางแนวนอน ซึ่งมีก้านเชื่อมต่อ ร่วมเพียงอันเดียวที่ยื่นออกมา เพื่อใช้งานเพลาข้อเหวี่ยงในขณะที่คันโยกโยกขึ้นลงรอบหมุดตรงกลาง^{[ 5 ]}

ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้างคือมันมีขนาดใหญ่และหนัก^{[ 6 ]}สำหรับการใช้งานในแม่น้ำลำคลองและชายฝั่ง การออกแบบที่เบากว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าได้เข้ามาแทนที่ในไม่ช้า อย่างไรก็ตาม มันยังคงเป็นเครื่องยนต์ประเภทหลักสำหรับการใช้งานในมหาสมุทรตลอดช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 เนื่องจากจุดศูนย์ถ่วง ที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งทำให้เรือมีความเสถียรมากขึ้นในทะเลที่มีคลื่นลมแรง^{[ 7 ]}นอกจากนี้ยังเป็นเครื่องยนต์ประเภทแรกๆ ที่ใช้กันทั่วไปในเรือรบ^{[ 8 ]}เนื่องจากความสูงที่ค่อนข้างต่ำทำให้มีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากการรบน้อยลง ตั้งแต่เรือกลไฟลำแรกของกองทัพเรืออังกฤษในปี 1820 จนถึงปี 1840 มีเรือกลไฟ 70 ลำเข้าประจำการ ส่วนใหญ่ใช้เครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้าง โดยใช้หม้อไอน้ำที่ตั้งแรงดันสูงสุดไว้ที่ 4 psi ^{[ 8 ]}แรงดันไอน้ำต่ำทำให้ต้องใช้กระบอกสูบขนาดใหญ่สำหรับเครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้าง แม้ว่าแรงดันที่มีประสิทธิภาพบนลูกสูบจะเป็นความแตกต่างระหว่างแรงดันหม้อไอน้ำและสุญญากาศในคอนเดนเซอร์ก็ตาม

เครื่องยนต์คันโยกด้านข้างเป็น เครื่องยนต์ แบบล้อพายและไม่เหมาะสำหรับการขับเคลื่อนใบพัดแบบสกรูเรือลำสุดท้ายที่สร้างขึ้นเพื่อ ให้บริการ ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกที่มีเครื่องยนต์คันโยกด้านข้างคือ เรือกลไฟ RMS  Scotiaของสายการเดินเรือคูนาร์ดซึ่งถือว่าเป็นสิ่งที่ล้าสมัยเมื่อเริ่มให้บริการในปี พ.ศ. 2405 ^{[ 9 ]}

• 
  เครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้างของเรือ SS  Pacific  (1849)
• 
  เครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้างของเรือ RMS Persia (ค.ศ. 1855)
• 
  แบบจำลองเครื่องยนต์คันโยกคู่ด้านข้างของเรือกลไฟรูบี้ในแม่น้ำเทมส์ ปี ค.ศ. 1836
• 
  เครื่องยนต์ไอน้ำแบบคันโยกข้างรุ่นแรกของเนเปียร์จาก PS Levenจัดแสดงอยู่ที่เมืองดัมบาร์ตันประเทศสกอตแลนด์

เครื่องยนต์ตั๊กแตนหรือ เครื่องยนต์ คันโยกครึ่ง^{[ 10 ]}เป็นรูปแบบหนึ่งของเครื่องยนต์คันโยกด้านข้าง เครื่องยนต์ตั๊กแตนแตกต่างจากเครื่องยนต์คันโยกด้านข้างทั่วไปตรงที่ตำแหน่งของจุดหมุนของคันโยกและก้านเชื่อมต่อจะกลับด้านกันโดยประมาณ โดยจุดหมุนจะอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของคันโยกแทนที่จะอยู่ตรงกลาง ในขณะที่ก้านเชื่อมต่อจะติดอยู่กับคันโยกระหว่างกระบอกสูบที่ปลายด้านหนึ่งและจุดหมุนที่ปลายอีกด้านหนึ่ง^{[ 11 ]}

ข้อดีหลักของเครื่องยนต์ตั๊กแตนคือต้นทุนการผลิตที่ต่ำและความทนทาน โดยกล่าวกันว่าเครื่องยนต์ประเภทนี้ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำทางทะเลประเภทอื่น ๆ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือสามารถสตาร์ทเครื่องยนต์ได้ง่ายจากตำแหน่งข้อเหวี่ยงใดก็ได้ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเครื่องยนต์คันโยกด้านข้างแบบดั้งเดิม เครื่องยนต์ตั๊กแตนมีข้อเสียในเรื่องน้ำหนักและขนาด โดยส่วนใหญ่จะใช้ในเรือขนาดเล็ก เช่นเรือแม่น้ำและเรือลาก จูง ^{[ 11 ]}

เครื่องยนต์ครอสเฮด หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องยนต์สี่เหลี่ยม เครื่องยนต์ โรงเลื่อยหรือ เครื่องยนต์ เอเฟรมเป็นเครื่องยนต์ล้อพายชนิดหนึ่งที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา เป็นเครื่องยนต์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดในช่วงแรกของการเดินเรือด้วยไอน้ำของอเมริกา^{[ 12 ]}

เครื่องยนต์แบบครอสเฮดมีลักษณะเป็นกระบอกสูบแนวตั้งอยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยง โดยมีก้านลูกสูบยึดติดกับครอสเฮดแนวนอน ซึ่งจากปลายแต่ละด้านของครอสเฮดที่อยู่ตรงข้ามกันของกระบอกสูบ จะมีก้านเชื่อมต่อยื่นออกมาเพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงแยกต่างหาก^{[ 13 ]}ครอสเฮดเคลื่อนที่ภายในรางนำทางแนวตั้งเพื่อให้ชุดประกอบรักษาเส้นทางที่ถูกต้องขณะเคลื่อนที่^{[ 14 ]}ชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งของเครื่องยนต์นี้—"A-frame"—สันนิษฐานว่ามาจากรูปทรงของเฟรมที่รองรับรางนำทางเหล่านี้ เครื่องยนต์แบบครอสเฮดบางรุ่นมีกระบอกสูบมากกว่าหนึ่งกระบอก ในกรณีดังกล่าว ก้านลูกสูบมักจะเชื่อมต่อกับครอสเฮดเดียวกันทั้งหมด

เนื่องจากกระบอกสูบอยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์ประเภทนี้ จึงมีจุดศูนย์ถ่วงสูง และจึงถือว่าไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในการเดินเรือในมหาสมุทร^{[ 15 ]}ซึ่งส่วนใหญ่จำกัดการใช้งานไว้เฉพาะเรือที่สร้างขึ้นสำหรับเส้นทางน้ำภายในประเทศ^{[ 13 ]}เมื่อเครื่องยนต์เดินเรือมีขนาดใหญ่ขึ้นและหนักขึ้นเรื่อยๆ ตลอดศตวรรษที่ 19 จุดศูนย์ถ่วงสูงของเครื่องยนต์แบบหัวไขว้สี่เหลี่ยมจึงไม่เหมาะสมมากขึ้นเรื่อยๆ และในช่วงทศวรรษที่ 1840 ผู้สร้างเรือจึงเลิกใช้เครื่องยนต์ประเภทนี้และหันมาใช้เครื่องยนต์แบบคานเดินแทน^{[ 16 ]}

ชื่อของเครื่องยนต์นี้อาจทำให้เกิดความสับสนได้ เนื่องจาก "crosshead" ยังเป็นชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งของเครื่องยนต์ทรงสูง (steeple engine) (ด้านล่าง) ดังนั้นแหล่งข้อมูลหลายแห่งจึงนิยมเรียกมันด้วยชื่อที่ไม่เป็นทางการว่า "เครื่องยนต์ทรงสี่เหลี่ยม" เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน นอกจากนี้ เครื่องยนต์ crosshead หรือเครื่องยนต์ทรงสี่เหลี่ยมสำหรับเรือเดินทะเลที่อธิบายไว้ในส่วนนี้ไม่ควรสับสนกับคำว่า " เครื่องยนต์ทรงสี่เหลี่ยม " ที่ใช้กับเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งในกรณีหลังหมายถึงเครื่องยนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบเท่ากับระยะชัก

• 
  แบบจำลองของเครื่องยนต์แบบ "ครอสเฮด" หรือ "แบบสี่เหลี่ยม" แสดงตำแหน่งของกระบอกสูบเครื่องยนต์อยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยง นอกจากนี้ยังแสดงก้านลูกสูบ ครอสเฮด ก้านเชื่อมต่อ และล้อใบพัดด้วย
• 
  แผนภาพแสดงเครื่องยนต์ครอสเฮดของเรือกลไฟในแม่น้ำฮัดสันทั่วไป (มุมมองด้านข้าง)
• 
  เรือกลไฟนิวยอร์ก ปี ค.ศ. 1836 ระหว่างล้อพายคือเครื่องยนต์ทรงสี่เหลี่ยมสูงหรือทรง "เอ" ซึ่งภายในนั้นสามารถมองเห็นก้านลูกสูบยาว ใกล้กับจุดสูงสุดของจังหวะการเคลื่อนที่ ทำให้เกิดรูปตัว "T" กับคานขวางแนวนอน
• 
  เรือกลไฟนอริชแสดงให้เห็นเครื่องยนต์ครอสเฮดที่กำลังทำงาน

เครื่องยนต์แบบคานเดิน (walking beam) ซึ่งในทางเทคนิคเรียกว่าคานแนวตั้งหรือคานเหนือศีรษะและบางครั้งก็เรียกง่ายๆ ว่า "คาน" เป็นการดัดแปลงเครื่องยนต์แบบคานในยุคแรกๆ อีกรูปแบบหนึ่ง แต่การใช้งานนั้นจำกัดอยู่เกือบทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา^{[ 17 ]}หลังจากการเปิดตัว เครื่องยนต์แบบคานเดินก็กลายเป็นเครื่องยนต์ประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในน่านน้ำอเมริกาสำหรับการเดินเรือในแม่น้ำลำคลองและชายฝั่ง และในที่สุดก็ถูกนำไปใช้ในเรือกลไฟข้ามมหาสมุทรของอเมริกาด้วย เครื่องยนต์ประเภทนี้พิสูจน์แล้วว่ามีอายุการใช้งานที่ยาวนานอย่างน่าทึ่ง โดยเครื่องยนต์แบบคานเดินยังคงถูกผลิตขึ้นเป็นครั้งคราวจนถึงช่วงทศวรรษที่ 1940 ในการใช้งานทางทะเล ตัวคานเองมักจะเสริมด้วยเหล็กค้ำยันที่ทำให้มีรูปร่างคล้ายเพชรที่เป็นเอกลักษณ์ แม้ว่าส่วนรองรับที่คานวางอยู่มักจะสร้างจากไม้ก็ตาม เชื่อกันว่าคำคุณศัพท์ "เดิน" (walking) มีที่มาจากการเปลี่ยนแปลงของคำศัพท์ทางเทคนิค "working beam"

เครื่องยนต์แบบคานเดินเป็นเครื่องยนต์ล้อพายชนิดหนึ่งและไม่ค่อยได้ใช้ในการขับเคลื่อนใบพัด ส่วนใหญ่ใช้กับเรือและเรือเล็กที่ใช้งานในแม่น้ำ ทะเลสาบ และตามแนวชายฝั่ง แต่ไม่ค่อยเป็นที่นิยมสำหรับเรือเดินทะเล เนื่องจากความสูงของเครื่องยนต์ทำให้เรือไม่มั่นคงในทะเลที่มีคลื่นลมแรง^{[ 18 ]}นอกจากนี้ยังมีการใช้งานทางทหารอย่างจำกัด เนื่องจากเครื่องยนต์เสี่ยงต่อการถูกยิงจากฝ่ายศัตรู จึงสามารถถูกทำลายได้ง่าย ความนิยมของเครื่องยนต์แบบคานเดินในสหรัฐอเมริกาส่วนใหญ่เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องยนต์แบบคานเดินเหมาะสำหรับเรือที่มีระวาง บรรทุกตื้น ที่ใช้งานในทางน้ำชายฝั่งและทางน้ำภายในประเทศที่ตื้นของอเมริกา^{[ 17 ]}

เครื่องยนต์แบบคานเดินยังคงได้รับความนิยมในสายการเดินเรือและธุรกิจท่องเที่ยวของอเมริกาไปจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 แม้ว่าเครื่องยนต์แบบคานเดินจะล้าสมัยทางเทคนิคในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 แต่ก็ยังคงได้รับความนิยมจากผู้โดยสารเรือกลไฟท่องเที่ยวที่คาดหวังจะได้เห็น "คานเดิน" เคลื่อนไหว นอกจากนี้ยังมีเหตุผลทางเทคนิคที่ทำให้ยังคงใช้เครื่องยนต์แบบคานเดินในอเมริกา เนื่องจากสร้างง่ายกว่าและต้องการความแม่นยำในการสร้างน้อยกว่า สามารถใช้ไม้สำหรับโครงหลักของเครื่องยนต์ได้ในราคาที่ต่ำกว่าการใช้เหล็กหล่อซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปสำหรับเครื่องยนต์รุ่นใหม่กว่า เชื้อเพลิงก็มีราคาถูกกว่าในอเมริกามากเมื่อเทียบกับยุโรป ดังนั้นประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าของเครื่องยนต์แบบคานเดินจึงไม่ใช่ปัจจัยสำคัญมากนัก ชาร์ลส์ เอช. แครมป์ ผู้ต่อเรือ ในฟิลาเดล เฟีย กล่าวโทษว่าการที่อเมริกาขาดความสามารถในการแข่งขันกับอุตสาหกรรมการต่อเรือของอังกฤษในช่วงกลางถึงปลายศตวรรษที่ 19 นั้นเกิดจากความอนุรักษ์นิยมของผู้ต่อเรือและ เจ้าของ สายการเดินเรือ ในอเมริกา ซึ่งยังคงยึดติดกับเทคโนโลยีที่ล้าสมัยอย่างเช่นเครื่องยนต์แบบคานเดินและล้อพายที่เกี่ยวข้องหลังจากที่เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกยกเลิกไปแล้วในส่วนอื่นๆ ของโลก^{[ 19 ]}

• 
  แผนภาพพื้นฐานของเครื่องยนต์แบบคานเดิน
• 
  เรือยูเอสเอ  ส เดลาแวร์  (ค.ศ. 1861)คานเดินรูปทรงเพชรของเรือสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนบริเวณกลางลำเรือ

เครื่องยนต์แบบทรงยอดแหลม บางครั้งเรียกว่าเครื่องยนต์แบบ "ครอสเฮด" เป็นความพยายามในช่วงแรกๆ ที่จะแยกตัวออกจากแนวคิดคานที่พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์แบบคานเดินและแบบคันโยกด้านข้าง และคิดค้นการออกแบบที่เล็กกว่า เบากว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่า ในเครื่องยนต์แบบทรงยอดแหลม การแกว่งในแนวดิ่งของลูกสูบจะไม่ถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบโยกในแนวนอนเหมือนในเครื่องยนต์แบบคาน แต่จะถูกใช้เพื่อเคลื่อนชุดประกอบที่ประกอบด้วยครอสเฮดและก้านสองอัน ผ่านตัวนำแนวตั้งที่ด้านบนของเครื่องยนต์ ซึ่งจะไปทำงานกับก้านเชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยงด้านล่าง^{[ 20 ]}ในตัวอย่างแรกๆ ของประเภทนี้ ชุดประกอบครอสเฮดมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่เมื่อเวลาผ่านไปก็ได้รับการปรับปรุงให้เป็นรูปสามเหลี่ยมยาว ชุดประกอบรูปสามเหลี่ยมเหนือกระบอกสูบของเครื่องยนต์ทำให้เครื่องยนต์มีรูปร่าง "ทรงยอดแหลม" ที่เป็นเอกลักษณ์ จึงเป็นที่มาของชื่อนี้

เครื่องยนต์แบบ Steeple มีลักษณะสูงเหมือนเครื่องยนต์แบบ Walking Beam แต่แคบกว่ามากในแนวด้านข้าง ช่วยประหยัดทั้งพื้นที่และน้ำหนัก เนื่องจากความสูงและจุดศูนย์ถ่วงที่สูง ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้ เช่นเดียวกับ Walking Beam ถูกมองว่าไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในมหาสมุทร แต่ก็ยังคงได้รับความนิยมอย่างมากเป็นเวลาหลายทศวรรษ โดยเฉพาะในยุโรป สำหรับเรือที่ใช้ในแม่น้ำลำคลองและเรือชายฝั่ง^{[ 21 ]}

เครื่องยนต์แบบมีปล่องควันเริ่มปรากฏในเรือกลไฟในช่วงทศวรรษ 1830 และเครื่องยนต์ประเภทนี้ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์แบบในช่วงต้นทศวรรษ 1840 โดยเดวิด เนเปียร์ผู้ ต่อเรือชาวสก็อต ^{[ 22 ]}เครื่องยนต์แบบมีปล่องควันค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรงประเภทต่างๆ

เครื่องยนต์สยาม หรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์ "สองสูบ" หรือ "สองสูบ" เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในยุคแรกๆ แทนเครื่องยนต์คานหรือเครื่องยนต์คันโยกด้านข้าง เครื่องยนต์ประเภทนี้มีกระบอกสูบเครื่องยนต์แนวตั้งที่เหมือนกันสองกระบอกวางเรียงกัน โดยก้านลูกสูบของกระบอกสูบทั้งสองติดอยู่กับหัวเชื่อมต่อรูปตัว T ทั่วไป แขนแนวตั้งของหัวเชื่อมต่อยื่นลงมาระหว่างกระบอกสูบทั้งสองและติดอยู่ที่ด้านล่างทั้งกับก้านเชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยงและกับบล็อกนำทางที่เลื่อนระหว่างด้านข้างแนวตั้งของกระบอกสูบ ทำให้ชุดประกอบสามารถรักษาเส้นทางที่ถูกต้องขณะเคลื่อนที่ได้^{[ 23 ]}

เครื่องยนต์ไซอามีสถูกคิดค้นโดยวิศวกรชาวอังกฤษ โจเซฟ มอดสเลย์ (บุตรชายของเฮนรี ) แต่ถึงแม้เขาจะคิดค้นมันขึ้นมาหลังจากเครื่องยนต์แบบสั่น (ดูด้านล่าง) มันก็ไม่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายเท่าที่ควร เนื่องจากมันมีขนาดเล็กกว่าและเบากว่าเครื่องยนต์แบบคันโยกด้านข้างที่มันถูกออกแบบมาเพื่อทดแทนเพียงเล็กน้อย^{[ 24 ]}อย่างไรก็ตาม มันถูกนำไปใช้กับเรือรบหลายลำในช่วงกลางศตวรรษ รวมถึงเรือรบลำแรกที่ติดตั้งใบพัดแบบสกรูคือ HMS  Rattler

• 
  แผนภาพพื้นฐานของเครื่องยนต์สยาม
• 
  แผนภาพของเครื่องยนต์แบบวงแหวน (ดูด้านล่าง) พร้อมกลไกการเชื่อมต่อแบบสยาม
• 
  เครื่องยนต์สยามของเรือรบ HMS Retribution (1844)

ในวรรณกรรมศตวรรษที่ 19 มีคำจำกัดความของเครื่องยนต์แบบส่งกำลังโดยตรงอยู่ 2 แบบ คำจำกัดความแรกใช้คำว่า "ส่งกำลังโดยตรง" กับเครื่องยนต์ทุกประเภท ยกเว้นเครื่องยนต์แบบคาน (เช่น เครื่องยนต์แบบคานเดิน เครื่องยนต์แบบคันโยกข้าง หรือเครื่องยนต์แบบตั๊กแตน) คำจำกัดความหลังใช้คำนี้เฉพาะกับเครื่องยนต์ที่ส่งกำลังโดยตรงไปยังเพลาข้อเหวี่ยงผ่านก้านลูกสูบและ/หรือก้านเชื่อมต่อ^{[ 25 ]}เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น บทความนี้ใช้คำจำกัดความหลัง

ต่างจากเครื่องยนต์แบบคานหรือแบบคันโยก เครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรงสามารถปรับให้ขับเคลื่อนล้อพายหรือใบพัดได้อย่างง่ายดาย นอกจากจะมีรูปทรงที่ต่ำกว่าแล้ว เครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรงยังมีข้อดีคือมีขนาดเล็กกว่าและน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์แบบคานหรือแบบคันโยกมากกองทัพเรืออังกฤษพบว่าโดยเฉลี่ยแล้วเครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรง (ตามคำจำกัดความในยุคแรก) มีน้ำหนักเบากว่า 40% และต้องการห้องเครื่องที่มีขนาดเพียงสองในสามของห้องเครื่องสำหรับเครื่องยนต์แบบคานที่มีกำลังเท่ากัน ข้อเสียอย่างหนึ่งของเครื่องยนต์ประเภทนี้คือมีแนวโน้มที่จะสึกหรอได้ง่ายกว่าและจึงต้องการการบำรุงรักษามากกว่า^{[ 24 ]}

เครื่องยนต์แบบสั่นเป็นเครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรงชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อลดขนาดและน้ำหนักของเครื่องยนต์ให้เล็กลง เครื่องยนต์แบบสั่นมีก้านลูกสูบเชื่อมต่อโดยตรงกับเพลาข้อเหวี่ยง ทำให้ไม่ต้องใช้ก้านเชื่อมต่อ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์นี้ กระบอกสูบของเครื่องยนต์จึงไม่ได้อยู่นิ่งเหมือนในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ แต่ยึดไว้ตรงกลางด้วยแกนหมุนที่ทำให้กระบอกสูบสามารถหมุนไปมาได้ตามการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง—จึงเป็นที่มาของคำว่า สั่น [ 26 ] ไอน้ำถูกส่งเข้าและออกผ่านแกน^{หมุนการเคลื่อนที่}แบบสั่นของกระบอกสูบมักใช้เพื่อจัดตำแหน่งพอร์ตในแกนหมุนเพื่อส่งไอน้ำเข้าและออกไปยังกระบอกสูบในเวลาที่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม มักมีวาล์วแยกต่างหากที่ควบคุมโดยการเคลื่อนที่แบบสั่น ซึ่งทำให้สามารถปรับจังหวะเวลาเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างกว้างขวาง (เช่นในเครื่องยนต์ในเรือพาย PD Krippen ) ซึ่งให้ความเรียบง่ายแต่ยังคงรักษาข้อดีของความกะทัดรัดไว้ได้

เครื่องยนต์แบบสั่นที่จดสิทธิบัตรเครื่องแรกสร้างขึ้นโดย Joseph Maudslay ในปี พ.ศ. 2360 แต่ถือว่าเครื่องยนต์ประเภทนี้ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์แบบโดยJohn Pennเครื่องยนต์แบบสั่นยังคงเป็นเครื่องยนต์เดินเรือที่ได้รับความนิยมในช่วงศตวรรษที่ 19 ^{[ 26 ]}

• 
  แบบจำลองเครื่องยนต์แบบสั่นของมอดสเลย์
• 
  เครื่องยนต์ใบพัดแบบสั่นของเรือ HMS Black Eagleเครื่องยนต์แบบสั่นสามารถใช้ขับเคลื่อนใบพัดหรือล้อพายก็ได้
• 
  เครื่องยนต์แบบสั่นที่สร้างขึ้นในปี 1853 โดย J. & A. Blyth แห่งลอนดอน สำหรับเรือกลไฟแบบใช้ใบพัดOrsova ของออสเตรีย

เครื่องยนต์แบบลำตัว ซึ่งเป็นเครื่องยนต์แบบส่งกำลังโดยตรงอีกประเภทหนึ่ง เดิมทีถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อลดความสูงของเครื่องยนต์ในขณะที่ยังคงรักษาช่วงชักที่ ยาวไว้ (ช่วงชักที่ยาวถือว่ามีความสำคัญในเวลานั้น เพราะช่วยลดภาระที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนต่างๆ)

เครื่องยนต์แบบท่อทรงกระบอกจะวางก้านสูบไว้ภายในลูกสูบกลวงขนาดใหญ่ ท่อทรงกระบอกนี้แทบไม่มีภาระใดๆ ภายในท่อเปิดโล่งรับอากาศภายนอก และกว้างพอที่จะรองรับการเคลื่อนที่ไปมาของก้านสูบ ซึ่งเชื่อมต่อสลักลูกสูบที่หัวลูกสูบกับเพลาข้อเหวี่ยงภายนอก

ผนังของลำตัวจะถูกยึดด้วยสลักเข้ากับลูกสูบหรือหล่อเป็นชิ้นเดียวกันกับลูกสูบ และเคลื่อนที่ไปมาพร้อมกับลูกสูบ ส่วนที่ใช้งานของกระบอกสูบมีลักษณะเป็นวงแหวน โดยลำตัวจะผ่านตรงกลางของกระบอกสูบ^{[ 27 ] [ 28 ]}

เครื่องยนต์แบบลำตัวทรงกระบอกรุ่นแรกๆ มีกระบอกสูบแนวตั้ง อย่างไรก็ตาม ผู้ต่อเรือตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่าเครื่องยนต์ประเภทนี้มีขนาดกะทัดรัดพอที่จะวางในแนวนอนพาดไปตามกระดูกงู เรือได้ ในการกำหนดค่าเช่นนี้ มันมีประโยชน์มากสำหรับกองทัพเรือ เนื่องจากมีรูปทรงที่ต่ำพอที่จะอยู่ใต้ระดับน้ำ ของเรือได้ อย่างสมบูรณ์ ปลอดภัยที่สุดจากไฟของศัตรู เครื่องยนต์ประเภทนี้โดยทั่วไปผลิตขึ้นเพื่อใช้ในกองทัพโดยบริษัท จอห์น เพนน์

เครื่องยนต์แบบลำตัวเรือเป็นเรื่องปกติในเรือรบช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ^{[ 28 ]}นอกจากนี้ยังใช้ขับเคลื่อนเรือพาณิชย์ ซึ่งถึงแม้จะมีคุณค่าในด้านขนาดกะทัดรัดและจุดศูนย์ถ่วงต่ำ แต่ก็มีค่าใช้จ่ายในการใช้งานสูง อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์แบบลำตัวเรือไม่เหมาะกับ แรงดัน หม้อไอน้ำ ที่สูงขึ้น ซึ่งแพร่หลายในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 เนื่องจากความยากลำบากในการรักษาการปิดผนึกไอน้ำรอบลำตัวเรือ และผู้สร้างจึงเลิกใช้และหันไปใช้วิธีแก้ปัญหาอื่น^{[ 28 ]}

เครื่องยนต์แบบลำตัวมักมีขนาดใหญ่ แต่มีการผลิตเครื่องยนต์ขนาดเล็กจำนวนมากที่มีรอบการหมุนสูงและแรงดันสูงสำหรับสงครามไครเมีย เนื่องจากมีประสิทธิภาพค่อนข้างดี เครื่องยนต์ประเภทนี้จึงยังคงใช้ในเรือปืนรุ่นต่อมา^{[ 29 ]}เครื่องยนต์แบบลำตัวดั้งเดิมของเรือปืนประเภทนี้มีอยู่ในพิพิธภัณฑ์เวสเทิร์นออสเตรเลียในเมืองฟรีแมนเทิลหลังจากจมลงในปี 1872 มันถูกกู้ขึ้นมาในปี 1985 จากเรือSS  Xanthoและปัจจุบันสามารถหมุนด้วยมือได้^{[ 30 ]}วิธีการทำงานของเครื่องยนต์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงลักษณะที่กะทัดรัด สามารถดูได้ใน เว็บไซต์ของโครงการXantho ^{[ 31 ]}

• 
  ภาพประกอบเครื่องยนต์ท้ายรถ
• 
  ภาพตัดขวางของเครื่องยนต์ท้ายเรือHMS  Bellerophonแสดงให้เห็น (ด้านซ้าย) กระบอกสูบเครื่องยนต์ ลูกสูบวงแหวน และชุดประกอบท่อท้ายเรือ รวมถึงก้านสูบภายในท่อท้ายเรือ
• 
  มองลงไปที่เครื่องยนต์ท้ายเรือของ เรือรบ หลวง HMS  Warrior  (ปี 1860)จะเห็นก้านเชื่อมต่อโผล่ออกมาจากตัวเครื่องยนต์ทางด้านขวา

เครื่องยนต์ แบบคันโยกสั่น หรือ เครื่องยนต์ แบบครึ่งลำตัวเป็นการพัฒนาต่อยอดจากเครื่องยนต์แบบลำตัวทั่วไปที่คิดค้นโดยวิศวกรชาวสวีเดน - อเมริกันจอห์น เอริคสัน เอริคสันต้องการเครื่องยนต์ขนาดเล็กและรูปทรงต่ำเช่นเครื่องยนต์แบบลำตัวเพื่อขับเคลื่อนเรือรบ มอนิเตอร์ของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ซึ่งเป็นเรือรบประเภทหนึ่งที่พัฒนาขึ้นในช่วงสงครามกลางเมืองอเมริกาซึ่งมีพื้นที่น้อยมากสำหรับเครื่องยนต์แบบทั่วไป^{[ 32 ]}อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์แบบลำตัวเองก็ไม่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์นี้ เนื่องจากน้ำหนักส่วนใหญ่จะอยู่ที่ด้านข้างของเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบและลำตัว ซึ่งเป็นปัญหาที่นักออกแบบไม่สามารถชดเชยได้ในเรือรบมอนิเตอร์ขนาดเล็ก

วิดีโอภายนอก
แบบจำลองเครื่องยนต์คันโยกสั่นสะเทือนของเรือ USS Monitorขณะทำงาน

Ericsson แก้ปัญหานี้โดยการวางกระบอกสูบแนวนอนสองอันหันหลังชนกันตรงกลางเครื่องยนต์ โดยใช้ "คันโยกสั่น" สองอัน อันละข้าง ซึ่งใช้เพลาและคันโยกเพิ่มเติมในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงที่อยู่ตรงกลาง^{[ 32 ]}ต่อมาเครื่องยนต์แบบคันโยกสั่นถูกนำไปใช้ในเรือรบและเรือสินค้าอื่นๆ บางลำ แต่การใช้งานจำกัดอยู่เฉพาะเรือที่สร้างในสหรัฐอเมริกาและในประเทศสวีเดนซึ่งเป็นบ้านเกิดของ Ericsson ^{[ 33 ]}และเนื่องจากมีข้อดีน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบดั้งเดิม จึงถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์ประเภทอื่นในไม่ช้า

เครื่องยนต์แบบส่งกลับ หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องยนต์ก้านสูบส่งกลับเป็นเครื่องยนต์อีกแบบหนึ่งที่ออกแบบมาให้มีรูปทรงต่ำมาก เครื่องยนต์แบบส่งกลับนั้นแท้จริงแล้วคือเครื่องยนต์แบบยอดแหลมที่ได้รับการดัดแปลง โดยวางในแนวนอนขวางกระดูกงูของเรือแทนที่จะตั้งตรงอยู่เหนือกระดูกงู^{[ 33 ]}อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้ชุดหัวเชื่อมต่อรูปสามเหลี่ยมที่พบในเครื่องยนต์แบบยอดแหลมทั่วไป เครื่องยนต์แบบส่งกลับโดยทั่วไปจะใช้ก้านลูกสูบยาวขนานกันสองอันขึ้นไปที่ปลายสุดเป็นหัวเชื่อมต่อเพื่อทำหน้าที่เดียวกัน คำว่า "ส่งกลับ" หรือ "ก้านสูบส่งกลับ" มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าก้านสูบ "ส่งกลับ" หรือกลับมาจากด้านข้างของเครื่องยนต์ตรงข้ามกับกระบอกสูบเครื่องยนต์เพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงที่อยู่ตรงกลาง^{[ 34 ]}

เครื่องยนต์แบบส่งกำลังย้อนกลับเป็นเครื่องยนต์อีกประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมในเรือรบและเรือพาณิชย์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 แต่เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ประเภทอื่นๆ อีกมากมายในยุคเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วนี้ ในที่สุดก็ถูกยกเลิกไปและหันไปใช้ทางเลือกอื่นๆ แทน มีเครื่องยนต์แบบส่งกำลังย้อนกลับที่ยังคงเหลืออยู่เพียงเครื่องเดียวเท่านั้น คือเครื่องยนต์ของเรือ TV Emery Rice (เดิมชื่อUSS  Ranger ) ซึ่งปัจจุบันเป็นจุดเด่นของการจัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์ American Merchant Marine Museum ^{[ 35 ] [ 36 ]}

• 
  แผนภาพเครื่องยนต์แบบย้อนกลับของ เรือ USS  Ranger
• 
  เครื่องยนต์ก้านสูบกลับของเรือรบหลวงอะจินคอร์ต (ค.ศ. 1865)

เมื่อเรือกลไฟมีขนาดและระวางบรรทุกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดศตวรรษที่ 19 ความต้องการเครื่องยนต์ที่มีรูปทรงต่ำและจุดศูนย์ถ่วงต่ำจึงลดลงตามไปด้วย วิศวกรสามารถกลับไปใช้การออกแบบที่เรียบง่าย มีประสิทธิภาพ และบำรุงรักษาง่ายกว่าเดิมได้มากขึ้นเรื่อยๆ ผลที่ได้คือการครอบงำที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์ที่เรียกว่า "เครื่องยนต์แนวตั้ง" ^{[ 25 ]} (หรือที่รู้จักอย่างถูกต้องว่า เครื่องยนต์ แบบทำงานโดยตรงแบบกลับหัวแนวตั้ง )

ในเครื่องยนต์ประเภทนี้ กระบอกสูบจะอยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยงโดยตรง โดยชุดก้านลูกสูบ/ก้านเชื่อมต่อจะเรียงตัวเป็นเส้นตรงระหว่างทั้งสอง^{[ 25 ]}การกำหนดค่านี้คล้ายกับเครื่องยนต์สันดาปภายในสมัยใหม่ (ความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ เครื่องยนต์ไอน้ำทำงานสองจังหวะ ดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง ในขณะที่เครื่องยนต์สันดาปภายในเกือบทั้งหมดสร้างพลังงานเฉพาะในจังหวะลงเท่านั้น) เครื่องยนต์แนวตั้งบางครั้งเรียกว่าเครื่องยนต์ "ค้อน" "ค้อนตีเหล็ก" หรือ "ค้อนไอน้ำ" เนื่องจากมีลักษณะคล้ายคลึงกับเทคโนโลยีไอน้ำทั่วไปอีกอย่างหนึ่งในศตวรรษที่ 19 คือค้อนไอน้ำ^{[ 37 ]}

เครื่องยนต์แนวตั้งเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์ไอน้ำทางทะเลประเภทอื่นๆ เกือบทั้งหมดในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 25 ] [ 37 ]}เนื่องจากเครื่องยนต์ประเภทนี้แพร่หลายมาก จึงมักไม่ได้เรียกเครื่องยนต์แนวตั้งว่า "แนวตั้ง" แต่เรียกตามเทคโนโลยีของกระบอกสูบ เช่น แบบผสม แบบขยายตัวสามเท่า แบบขยายตัวสี่เท่า เป็นต้น คำว่า "แนวตั้ง" สำหรับเครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่แม่นยำ เนื่องจากในทางเทคนิคแล้ว เครื่องยนต์ไอน้ำประเภทใดๆ ก็ถือว่าเป็น "แนวตั้ง" หากกระบอกสูบอยู่ในแนวตั้ง เครื่องยนต์ที่ใครบางคนอธิบายว่า "แนวตั้ง" อาจไม่ใช่เครื่องยนต์แบบทำงานโดยตรงแบบกลับหัวในแนวตั้ง เว้นแต่พวกเขาจะใช้คำว่า "แนวตั้ง" โดยไม่มีคำอธิบายเพิ่มเติม

• 
  แผนภาพของเครื่องยนต์ "ค้อน" อย่างง่าย
• 
  เครื่องยนต์แบบขยายตัวสามจังหวะแนวตั้งของเรือรบ USS  Wisconsin  (BB-9)ในภาพนี้จะเห็นการจัดเรียงแบบเครื่องยนต์แนวตั้งทั่วไปของกระบอกสูบ ก้านลูกสูบ ก้านเชื่อมต่อ และเพลาข้อเหวี่ยงได้อย่างชัดเจน

เครื่องยนต์แบบขยายตัวอย่างง่าย คือเครื่องยนต์ไอน้ำที่ขยายไอน้ำผ่านขั้นตอนเดียวเท่านั้น กล่าวคือ กระบอกสูบทั้งหมดทำงานที่ความดันเดียวกัน เนื่องจากเป็นเครื่องยนต์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดในช่วงแรกของการพัฒนาเครื่องยนต์เรือ คำว่า "ขยายตัวอย่างง่าย" จึงไม่ค่อยพบเห็นบ่อยนัก ในเอกสารของยุคแรกๆ จึงมักสันนิษฐานได้ว่าเครื่องยนต์เป็นแบบขยายตัวอย่างง่าย เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น

เครื่องยนต์คอมพาวด์เป็นวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพ ก่อนการพัฒนาเครื่องยนต์คอมพาวด์ เครื่องยนต์ไอน้ำจะใช้ไอน้ำเพียงครั้งเดียวก่อนที่จะนำกลับไปใช้ในหม้อไอน้ำอีกครั้ง เครื่องยนต์คอมพาวด์จะนำไอน้ำกลับไปใช้ในกระบอกสูบรองขนาดใหญ่ที่มีแรงดันต่ำกว่าหนึ่งกระบอกหรือมากกว่านั้นก่อน เพื่อใช้พลังงานความร้อนให้มากขึ้น เครื่องยนต์คอมพาวด์สามารถกำหนดค่าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพหรือความเร็วของเรือได้ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์คอมพาวด์สามารถหมายถึงเครื่องยนต์ไอน้ำที่มีกระบอกสูบที่มีแรงดันต่างกันจำนวนเท่าใดก็ได้ อย่างไรก็ตาม คำนี้มักหมายถึงเครื่องยนต์ที่ขยายไอน้ำผ่านเพียงสองขั้นตอน กล่าวคือ เครื่องยนต์ที่ทำงานที่กระบอกสูบที่มีแรงดันต่างกันเพียงสองระดับ (หรือเครื่องยนต์ "การขยายตัวสองเท่า") ^{[ 38 ]}

โปรดทราบว่าเครื่องยนต์แบบผสม (รวมถึงเครื่องยนต์แบบขยายตัวหลายครั้ง ดูด้านล่าง) สามารถมีกระบอกสูบแรงดันแปรผันได้มากกว่าหนึ่งชุดตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์อาจมีกระบอกสูบสองกระบอกที่ทำงานที่แรงดัน x และสองกระบอกที่ทำงานที่แรงดัน y หรือกระบอกสูบหนึ่งกระบอกที่ทำงานที่แรงดัน x และสามกระบอกที่ทำงานที่แรงดัน y สิ่งที่ทำให้เป็นแบบผสม (หรือแบบขยายตัวสองครั้ง) แตกต่างจากแบบขยายตัวหลายครั้งคือมีแรงดัน เพียงสองค่า คือ x และ y ^{[ 39 ]}

เชื่อกันว่าเครื่องยนต์คอมปาวด์เครื่องแรกที่ติดตั้งในเรือคือเครื่องที่ติดตั้งให้กับเฮนรี เอ็กฟอร์ดโดยวิศวกรชาวอเมริกัน เจมส์ พี. อัลแลร์ ในปี ค.ศ. 1824 อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลหลายแห่งระบุว่า "การประดิษฐ์" เครื่องยนต์คอมปาวด์สำหรับเรือเป็นผลงานของจอห์น เอลเดอร์แห่งกลาสโกว์ในช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1850 เอลเดอร์ได้ทำการปรับปรุงเครื่องยนต์คอมปาวด์ให้มีความปลอดภัยและประหยัดสำหรับการเดินทางข้ามมหาสมุทรเป็นครั้งแรก^{[ 40 ] [ 41 ]}

เพื่อให้ได้ประโยชน์อย่างเต็มที่ เครื่องยนต์คอมปาวด์สำหรับเรือเดินทะเลต้องการแรงดันหม้อไอน้ำที่สูงกว่าขีดจำกัดที่กำหนดโดยคณะกรรมการการค้าของสหราชอาณาจักรซึ่งอนุญาตเพียง 25 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (170 kPa) เจ้าของเรือและวิศวกรAlfred Holtสามารถโน้มน้าวให้มีการอนุมัติแรงดันหม้อไอน้ำที่สูงขึ้นได้ โดยปล่อย เรือ SS  Agamemnonในปี 1865 ด้วยหม้อไอน้ำที่ทำงานที่ 60 psi (410 kPa) การผสมผสานระหว่างแรงดันหม้อไอน้ำที่สูงขึ้นและเครื่องยนต์คอมปาวด์ทำให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้เรือกลไฟสามารถแข่งขันกับเรือใบในเส้นทางจากสหราชอาณาจักรไปยังจีนได้ แม้กระทั่งก่อนการเปิดคลองสุเอซในปี 1869 ^{[ 42 ]}

เครื่องยนต์แบบขยายตัวสามขั้นตอนเป็นเครื่องยนต์แบบผสมที่ขยายไอน้ำในสามขั้นตอน เช่น เครื่องยนต์ที่มีสามกระบอกสูบที่ความดันต่างกันสามระดับ เครื่องยนต์แบบขยายตัวสี่ขั้นตอนจะขยายไอน้ำในสี่ขั้นตอน^{[ 39 ]}อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น จำนวนขั้นตอนการขยายตัวเป็นตัวกำหนดเครื่องยนต์ ไม่ใช่จำนวนกระบอกสูบ เช่น เรือ RMS  Titanicมีเครื่องยนต์แบบขยายตัวสามขั้นตอนสี่กระบอกสูบ^{[ 43 ]}การใช้งานเชิงพาณิชย์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกคือเครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นที่โกแวนในสกอตแลนด์โดยAlexander C. Kirkสำหรับ เรือ SS  Aberdeenในปี 1881 ^{[ 44 ]}การทดลองก่อนหน้านี้กับเครื่องยนต์ที่เกือบจะเหมือนกันในเรือ SS Propontisในปี 1874 ประสบปัญหาเกี่ยวกับหม้อไอน้ำ การติดตั้งครั้งแรกซึ่งทำงานที่ 150 psi (1,000 kPa) ต้องถูกแทนที่ด้วยการออกแบบที่แตกต่างกันซึ่งทำงานที่ 90 psi (620 kPa) เท่านั้น ซึ่งไม่เพียงพอที่จะทำให้ได้รับประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากการขยายตัวสามขั้นตอนอย่างเต็มที่ เรือ Aberdeenติดตั้ง หม้อไอน้ำเหล็ก แบบ Scotch สองหัวสองชุด ทำงานที่แรงดัน 125 psi (860 kPa) หม้อไอน้ำเหล่านี้มีเตาเผาแบบลูกคลื่นที่ได้รับสิทธิบัตร ซึ่งเอาชนะปัญหาที่ขัดแย้งกันระหว่างการถ่ายเทความร้อนและความแข็งแรงที่เพียงพอต่อแรงดันของหม้อไอน้ำ นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ทำให้มั่นใจได้ว่าเรือกลไฟเดินทะเลที่สร้างใหม่เกือบทั้งหมดจะติดตั้งเครื่องยนต์แบบขยายตัวสามเท่าภายในไม่กี่ปีหลังจากที่เรือ Aberdeenเริ่มให้บริการ^{[ 45 ] : 106–111}

การผลิตเครื่องยนต์แบบขยายตัวหลายครั้งยังคงดำเนินต่อไปจนถึงศตวรรษที่ 20 เรือลิเบอร์ตี้ ทั้งหมด 2,700 ลำ ที่สหรัฐอเมริกาสร้างขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ใช้เครื่องยนต์แบบขยายตัวสามครั้ง เนื่องจากกำลังการผลิตกังหันไอน้ำของสหรัฐฯ ถูกนำไปใช้ในการสร้างเรือรบทั้งหมด ผู้ผลิตเครื่องยนต์แบบขยายตัวสามครั้งรายใหญ่ที่สุดในช่วงสงครามคือJoshua Hendy Iron Worksในช่วงปลายสงครามเรือวิคตอ รีที่ขับเคลื่อนด้วยกังหัน ถูกผลิตขึ้นในจำนวนที่เพิ่มขึ้น^{[ 46 ]}

• 
  เครื่องยนต์ขยายตัวสามเท่าของJoshua Hendy
• 
  ภาพมุมมองด้านบนของเครื่องยนต์แบบขยายตัวสามเท่าบนเรือลากจูงเดินทะเลเฮอร์คิวลิส ปี 1907
• 
  เครื่องยนต์แบบสามจังหวะแนวตั้งขนาด 140 ตัน (หรือเรียกอีกอย่างว่า 135 ตัน) ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ประเภทเดียวกับที่ใช้ขับเคลื่อนเรือลิเบอร์ตี้ในสงครามโลกครั้งที่สอง ถูกประกอบขึ้นเพื่อทดสอบก่อนส่งมอบ เครื่องยนต์มีความยาว 21 ฟุต (6.4 เมตร) และสูง 19 ฟุต (5.8 เมตร) ออกแบบมาให้ทำงานที่ 76 รอบต่อนาทีและขับเคลื่อนเรือลิเบอร์ตี้ด้วยความเร็วประมาณ 11 นอต (13 ไมล์ต่อชั่วโมง; 20 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)

เครื่องยนต์แบบวงแหวนเป็นเครื่องยนต์ประเภทที่ไม่ธรรมดาซึ่งมีกระบอกสูบเป็นรูปวงแหวน^{[ 47 ]} เครื่องยนต์คอมปาวด์รุ่นแรกๆ ของ วิศวกรผู้บุกเบิกชาวอเมริกันJames P. Allaire บางรุ่น เป็นแบบวงแหวน โดยมีกระบอกสูบแรงดันสูงขนาดเล็กกว่าวางอยู่ตรงกลางของกระบอกสูบแรงดันต่ำรูปวงแหวนขนาดใหญ่กว่า^{[ 48 ]}เครื่องยนต์แบบลำตัวเป็นเครื่องยนต์แบบวงแหวนอีกประเภทหนึ่ง เครื่องยนต์เรือแบบวงแหวนประเภทที่สามใช้กลไกการเชื่อมต่อเครื่องยนต์แบบสยาม—แต่แทนที่จะใช้กระบอกสูบแยกกันสองกระบอก มันใช้กระบอกสูบรูปวงแหวนเดี่ยวๆ พันรอบแขนแนวตั้งของครอสเฮด (ดูแผนภาพใต้ "สยาม" ด้านบน) ^{[ 49 ]}

ในเอกสารเกี่ยวกับเครื่องยนต์เรือในยุคนั้น ยังพบคำศัพท์อื่นๆ อีก ซึ่งคำศัพท์เหล่านี้ที่ระบุไว้ด้านล่าง มักใช้ร่วมกับคำศัพท์พื้นฐานเกี่ยวกับการจำแนกประเภทเครื่องยนต์ที่ระบุไว้ข้างต้นอย่างน้อยหนึ่งคำ

เครื่องยนต์แบบง่าย คือเครื่องยนต์ที่ทำงานโดยอาศัยการขยายตัวของไอน้ำเพียงครั้งเดียว โดยไม่คำนึงถึงจำนวนกระบอกสูบที่ติดตั้งในเครื่องยนต์ จนกระทั่งถึงช่วงกลางศตวรรษที่ 19 เรือส่วนใหญ่มีเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบเพียงหนึ่งกระบอก แม้ว่าเรือบางลำจะมีเครื่องยนต์แบบง่ายที่มีหลายกระบอกสูบ และ/หรือมีเครื่องยนต์มากกว่าหนึ่งเครื่องก็ตาม

เครื่องยนต์แบบสองทิศทางคือเครื่องยนต์ที่ใช้ไอน้ำกับทั้งสองด้านของลูกสูบ เครื่องยนต์ไอน้ำรุ่นก่อนๆ ใช้ไอน้ำในทิศทางเดียวเท่านั้น ทำให้โมเมนตัมหรือแรงโน้มถ่วงดึงลูกสูบกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้น แต่เครื่องยนต์แบบสองทิศทางใช้ไอน้ำเพื่อบังคับลูกสูบในทั้งสองทิศทาง จึงเพิ่มความเร็วในการหมุนและกำลัง^{[ 50 ]}เช่นเดียวกับคำว่า "เครื่องยนต์แบบธรรมดา" คำว่า "สองทิศทาง" พบได้น้อยในเอกสาร เนื่องจากเครื่องยนต์เรือเกือบทั้งหมดเป็นแบบสองทิศทาง

คำศัพท์เหล่านี้หมายถึงทิศทางการวางตัวของกระบอกสูบเครื่องยนต์ ในกระบอกสูบแนวตั้ง ลูกสูบจะเคลื่อนที่ในระนาบแนวตั้ง โดยก้านลูกสูบจะโผลออกมาจากด้านบนของกระบอกสูบเพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงด้านบน ใน เครื่องยนต์ แนวตั้งกลับ หัว ลูกสูบก็เคลื่อนที่ในระนาบแนวตั้งเช่นกัน แต่ก้านลูกสูบจะโผลออกมาจากด้านล่างเพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงด้านล่าง สำหรับแบบเอียงหรือแบบแนวนอน กระบอกสูบและลูกสูบจะวางอยู่ในแนวเอียงหรือแนวนอน กระบอกสูบกลับหัวแบบเอียงคือกระบอกสูบที่ทำงานในแนวเอียงลง คำศัพท์เหล่านี้โดยทั่วไปใช้ร่วมกับประเภทของเครื่องยนต์ข้างต้น ดังนั้น เราอาจมีเครื่องยนต์แบบลำตัวแนวนอน หรือเครื่องยนต์แบบผสมเอียง เป็นต้น

กระบอกสูบเอียงและแนวนอนอาจมีประโยชน์มากในเรือรบ เนื่องจากทิศทางการวางตัวของกระบอกสูบทำให้รูปทรงของเครื่องยนต์อยู่ในระดับต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จึงทำให้มีโอกาสเกิดความเสียหายน้อยลง^{[ 51 ]}นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในเรือที่มีรูปทรงต่ำ หรือเพื่อรักษาระดับจุดศูนย์ถ่วงของเรือให้ต่ำลงได้อีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น กระบอกสูบเอียงหรือแนวนอนยังมีข้อดีคือช่วยลดปริมาณการสั่นสะเทือนเมื่อเทียบกับกระบอกสูบแนวตั้ง

เครื่องยนต์แบบมีเกียร์หรือ "ใบพัดแบบมีเกียร์" จะหมุนใบพัดด้วยอัตราที่แตกต่างจากเครื่องยนต์ เครื่องยนต์ใบพัดเรือในยุคแรกๆ มีเกียร์ทดกำลังขึ้น กล่าวคือ ใบพัดมีเกียร์เพื่อให้หมุนด้วยความเร็วรอบที่สูงกว่าความเร็วรอบของเครื่องยนต์^{[ 52 ] [ 53 ]}เมื่อเครื่องยนต์เร็วขึ้นและมีกำลังมากขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ระบบเกียร์จึงถูกยกเลิกไปเกือบทั้งหมด และใบพัดจะหมุนด้วยความเร็วรอบเดียวกับเครื่องยนต์ การจัดเรียงแบบขับตรงนี้มีประสิทธิภาพเชิงกลสูงสุด และเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบก็เหมาะสมกับความเร็วรอบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับใบพัดแบบสกรู

• เครื่องระเหย (สำหรับเรือเดินทะเล) – อุปกรณ์สำหรับผลิตน้ำป้อนหม้อไอน้ำจากน้ำทะเล
• วาล์วผู้พิทักษ์
• เรือกลไฟ
• เครื่องจักรไอน้ำ

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ไอน้ำสำหรับเรือเดินทะเล

• วิดีโอแสดงแบบจำลองเครื่องยนต์คันโยกสั่นสะเทือนของเรือ USS Monitorบน YouTube
• วิดีโอเครื่องยนต์สั่นแบบกลับหัวเอียงบน YouTube
• เรือกลไฟล้อข้างแบบดั้งเดิม เครื่องยนต์แบบคานเดิน (Walking Beam Engine)บน YouTube