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正文 第34章 格物院还是有用的

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    刘玉龙听完了汪莱的蒸汽船的情况汇报之后,直接叮嘱他:

    “蒸汽机的事情和钢铁厂一样,继续升级改进迭代,同时快速扩大生产。

    “所有造船厂尽量建造蒸汽船,除非蒸汽机供应不上的时候,才去继续造传统帆船。”

    这个事情牵扯范围大,几个格物院秘书一起答应下来:

    “臣等谨记。”

    汪莱继续汇报了一个情况,同时也咨询了一个问题:

    “启奏陛下,在钢铁厂能够批量生产精钢之后,机械司就按照陛下曾经的旨意,恢复了蒸汽轮机的研究。

    “已经制作出了一台六层桨叶的蒸汽轮机,其最大出力已经与往复式蒸汽机不相上下了。

    “而且根据蒸汽轮机的特性,很明显可以继续扩大以获得更大的力量。

    “根据陛下的旨意,蒸汽轮机可以用在大型船舶上。

    “但是蒸汽轮机的转速远高于往复式蒸汽机,至少超过每分钟三千转之后才能有比较高的效率。

    “理论上可以通过减速齿轮,转换转速之后驱动明轮。

    “但是明轮转速不能太高,通常都在每分钟三十转到六十转,速度太快就容易损坏。

    “从每分钟数千转,减速到每分钟数十转,减速齿轮设计加工难度极高。

    “工匠希望能够请教陛下,此事有没有更好的解决方法。”

    刘玉龙已经正式定下了蒸汽轮机的名字,不让工匠再叫车盘式蒸汽机了,欧式蒸汽机也改称往复式蒸汽机。

    刘玉龙还曾经专门要求过,应用往复式蒸汽机之后,蒸汽轮机也要继续研发下去。

    转炉炼钢技术基本完善之后,精钢的冶炼成本直线下降,蒸汽轮机的研究也随即扩大了规模。

    制作了更大的蒸汽轮机,测试了轮机性能之后,准备用于船舶的改造实验。

    但工匠们在这里遇到了难以解决的复杂难题。

    用机器驱动船舶航行,理所当然的方法就是水车式的“浆轮”,去制作蒸汽明轮船。

    往复式蒸汽机结构沉重,还要依靠曲轴和活塞传动,所以适宜转速很低,通常在每分钟数十转到数百转的区间。

    明轮需要持续拍击水面,适宜的旋转速度也很低,通常是每分钟几十转。

    用往复式蒸汽机驱动明轮,通常只需要一个减速齿轮就行了,甚至可以不使用减速齿,乐意用蒸汽机直接驱动明轮旋转。

    所以往复式蒸汽机明轮船的技术难度极低,才能在蒸汽机出现之后快速应用,算是往复式蒸汽机的衍生科技。

    但是蒸汽轮机就不行了,正常都是每分钟三千转起步,成熟之后基本都是每分钟一万转。

    驱动明轮必须使用百倍减速齿轮组,加工制造难度很高。

    如果能够量产这种东西,就可以直接去生产内燃机和汽车了,不用折腾往复式蒸汽机了。

    至于怎么解决问题,刘玉龙理所当然的想到了螺旋桨。

    不过这不是什么奇特的想法,刘玉龙觉得应该早就有人想过了:

    “工匠们既然已经做过蒸汽机风扇了,风扇可以吹风,也就可以吹水。

    “格物院那么多的工匠,应该有人考虑过这种设计吧?

    “不过风扇要改变一下形状,将长直扇叶改成蒲扇一样的短圆状,螺旋排列在主轴末端。

    “将其沉入水中,旋转向后推水,反过来让船舶向前航行。

    “这个设备可以称之为螺旋桨。

    “螺旋桨不会持续拍击水面,转速就可以大幅度的提升,应该能达到三百转左右。

    “这样大功率的轮机,最多二十倍的减速齿轮就足够了。

    “小功率轮机甚至可以直驱。”

    汪莱回想了一下马上点头说:

    “陛下圣明,确实有过工匠测试过这种螺旋桨设计。

    “转速确实可以大幅度提升,相应的减速齿轮设计压力就大幅度降低了。

    “甚至用低速蒸汽轮机,直接驱动螺旋桨,也不会导致损坏,只是性能会明显降低。

    “但这又形成了另外的两个难点。

    “如果蒸汽轮机置于水面以上,就需要用九十度齿轮两次转变方向,才能驱动螺旋桨。

    “这种结构在高速旋转下非常容易损坏。

    “如果将蒸汽轮机置于水面以下,用驱动轴直接穿过舰体,密封问题就难以解决。

    “因为主轴要持续高速旋转,无法直接密封。

    “工匠提出的设想是,使用有油性的木材、黄铜、石棉绳来做密封,同时配合尾部单独的水密舱和抽水机持续排水。

    “但是这些密封材料的损耗仍然很快,关键是尾部渗水的船舱也很容易损坏……”

    蒸汽轮机与螺旋桨更加适配,但是想要让让螺旋桨上船,新的麻烦问题又出现了,比往复式蒸汽机麻烦的多。

    这一连串的新问题都需要专门去解决,大概就是跨越式研发的负面结果。

    汪莱说明这些情况的时候,周围几个大学士都集中了精神,想听听刘玉龙有什么好办法。

    刘玉龙回想了一下现代的船舶螺旋桨传动轴怎么密封。

    刘玉龙和很多男人一样都对这种事情很好奇,所以在造船厂干活的时候跟工程师们聊过。

    刘玉龙就直接拿出工程师给自己讲解的内容,转达给眼前的这些工匠们:

    “螺旋桨传动轴防水问题属于‘动态密封’问题。

    “传动结构只要开始运动,就肯定会有渗透现象,物理上无法做到百分之百密封。

    “所以就要放弃‘密封’这个想法,改用‘避免渗水’的思路来解决。

    “密封的目标是防止渗水,但防止渗水的方法不只是密封。

    “我们可以从内向外吹水、吹油、甚至向外吹气。

    “只要由内而外的压力,超过由外而内的水压,那水自然就进不了船舱了。

    “相当于进攻性的防守,我们只要能够打死所有的敌人,自然也就不需要再专门去防守了。”

    几个大学士全都恍然大悟,控制不住的交口称赞:

    “原来如此,换个角度解决就好了。”

    “原来还可以这样做。”

    “陛下圣明啊。”

    “有了这个法子,蒸汽轮机上船就再无阻碍了。”

    刘玉龙等大学士们宣泄了情绪,继续叮嘱一些自己听打听来的具体方法和细节:

    “将传动轴的轴套从一个,改成一个加长的长筒。

    “长筒内留出多个半独立的空腔,其中一部分用作原有的轴承轴套。

    “另外两个用油泵泵入油液,两个用气泵持续吹入空气。

    “油液首先为轴承供油,同时挡住空气的渗透,避免空气吹入轴承,产生空泡。

    “空气持续向外吹,减少油液的渗透和浪费。

    “这需要气泵和油泵,制作逻辑跟水泵类似,只是加工难度更接近蒸汽轮机。

    “与此同时,轴套中各个半独立空腔之间的缝隙,应该尽可能狭窄。

    “以避免油液、空气、海水逐渐混淆在一起,失去作用。

    “外面再加上两层收缩式密封橡胶垫,传动轴旋转的时候张开,不阻碍传动轴活动。

    “停转的时候收缩静密封,防止漏气、渗水、渗油。”

    这就是现代大型船舶主轴的防水方法,通常都会有总共七层结构。

    按照造船厂工程师的说法,可以做到终身不漏水,最多是破坏一到两层结构。

    大学士们赶紧连连赞叹,同时把这些东西仔细记录下来,这能节省他们大量的脑细胞。

    刘玉龙等他们现场记下来之后,才继续说自己关心的另外的问题:

    “蒸汽机驱动的各种加工工具的研究也不能放松。

    “蒸汽鼓风机、抽水机、锯木机、造币机、锻机、轧机等等。

    “然后是材料方面的研究,各种合金的特性的研究,也要一直持续。

    “比如在纯铁中加入什么样的材料,能够得到什么样的效果。

    “采用什么样的加工方式,又能得到什么样的结果。

    “这些都是未来的长期工作,永远都不能停。

    “就算是短期内没有什么成果,人力和物力的支持也不能缩减。

    “发现一种新材料,就可能解决一个长久以来的痛点。

    “制作更高精度的工具,生产更高水平的机器,冶炼更高性能的材料,再制作新的工具。

    “生产加工制造能力就是在这样的循环中不断升级的。

    “对了,这方面最近有什么新的发现吗?

    “看上去有用没用先不用管,让我来判断,先说说足够特殊的发现。”

    几个秘书对望一眼,李锐不太确定的说了一个情况:

    “最近的报告里面提到了一件事。

    “有工匠在摸索大型传动轴的机械加工方法,他在实验中尝试用轧机纵向轧制钢柱。

    “但是轧制之后,钢柱强度不但没有升高,反而下降了。

    “他继续测试后发现,轧制后的钢柱强度由外而内不断降低,钢柱的芯部最为酥软。

    “轻轻敲击就会变得坑坑洼洼,像面团一样。

    “这与他的预期恰好完全相反,冶金司的其他工匠也觉得很奇怪。

    “有工匠不愿意相信,于是就去分头做了测试,但是最终都复现了这个结果。

    “也有工匠意识到,以前用树干铺在地上,用来运送大型石材的时候,也有这种效果。

    “树干被巨石碾压的多了,中间也会变得格外脆弱,最终完全崩溃。

    “有工匠注意到过,这种崩溃是由内而外的。”

    刘玉龙听了这些说明,在短暂的疑惑之后,猛地反应过来了,这可能是怎么回事了。

    于是似笑非笑的问了个看似不相关的问题:

    “应该有人尝试过,用芯棒顶压钢柱的中心,用以生产钢管吧?”

    李锐马上点头回答说:

    “有工匠尝试过,这是制作铜管的方法,但是用在钢管加工上却失败了……

    “等等——陛下您的意思是,先纵向轧制钢柱,再去顶压!”

    李锐说到半截就反应过来了,既然钢柱内部会变得酥软,那就可能被芯棒顶穿了。

    刘玉龙微笑着对汪莱说:

    “尽快成立个小组,专门去研究这个现象,以及这个加工方法。

    “轧机的轧辊不要与钢柱平行,可以采用三个轧辊相互倾斜一定角度,持续轧制钢柱。

    “用轴承固定钢柱的位置,让钢柱在轧辊的碾压下旋转。

    “确认持续长期轧制之后,钢柱中心的酥软到极限之后,会不会发生撕裂。

    “无论是不是会撕裂,等另外准备一根芯棒,在持续轧制的同时,用芯棒顶压钢柱芯部。

    “确认是否能通过这样的工艺,用芯棒顶压实现钢管的生产。”

    几个大学士都有种恍然大悟的感觉,被刘玉龙点名的李锐马上应承下来:

    “臣记下了,臣今天就去安排!”

    刘玉龙知道这个方法会成功,因为这就是无缝钢管的技术原理。

    无缝钢管是现代工业中的非常常见的管道材料,其研发和生产的难度其实都不算高。

    有质量稳定的钢材,有了基本成熟的蒸汽机,还有能够轧制钢坯的大型轧机。

    拥有这些资源的人,还能够去尝试各种各样的加工方法,就有可能把这个技术折腾出来。

    这就是有基本成熟的科研机构的好处了,大量的工程人员长期专职搞各种各样的实验,不断折腾出各种新的发现。

    刘玉龙再用自己的先见之明筛选点拨一下,就能让有用的技术快速成熟并落地生根,避免重要技术被埋没。

    无缝钢管主要用于生产各种承压管道,进而提升冶金、机械、锅炉的性能。

    现代的正规枪管和炮管,其实是用锻造钢柱钻孔而成的,通常不会使用无缝钢管制造。

    因为锻造件性能高于轧制件,钢柱钻孔的枪管性能,高于轧制而成的无缝钢管。

    不过在十九世纪中期,枪管还是用熟铁做材料,让铁匠手工卷制而成的。

    无缝钢管的性能和稳定性,都远超这种熟铁卷制的枪管,且生产速度也能全面领先。

    就算是熟练工匠,一个月也就能生产两根卷制枪管。

    但是无缝钢管技术成熟之后,一条生产线一天就能生产数千根枪管。

    一条生产线能顶数千个工匠。

    现在的大汉民兵大部分仍然只有冷兵器,主要任务是维持治安并作为储备兵力。

    正规军才能做到人手一杆枪、一把刺刀。

    有了无缝钢管技术之后,刘玉龙就能给大汉的两千万民兵发枪了。

    以后的海外民兵自然也能够全面持枪了。

    而工业时代的枪械和弹药供应,也能成为限制军队独走的手段,所以这门技术现在非常重要。
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