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不过,你们即使把涡轮机研制出来了,也不代表就是万事大吉,你们还要继续深研,努力减轻涡轮机的重量,从材料上面想办法。比如占主要重量的主轴和涡轮盘,可以试着用更轻的钛合金材料。”
“钛合金?陛下,是什么金属?微臣没听说过。”
“其实我札幌附近的丰羽铅锌矿山,里面就富含钛元素,这是一种外表呈银白色的金属,质量很轻,有优异的耐热性能。
它单一元素很柔软,可是与铝、镁等元素结合,就变成强度很高也非常轻的优异的合金材料。”
“哦……微臣知道了。”
“还有一点,你们还必须努力提高涡轮机的转速,转速越快,发电效率就越高。”
“嗳!我们会的。”
这不过是日常科研中,很平常的对话,大家天天在一起工作,就少了许多客套,杨文礼说完又抬脚去了锅炉研制组。
其实整个蒸汽轮机动力,最难的就是锅炉,这可不是普通的水管锅炉,而是特高压锅炉,一台蒸汽轮机就一台锅炉,涡前蒸汽温度要达到或超过五百多度,而平常的水温沸点只有一百度,这就需要巨大的压力环境,所以它就是一砣厚实的铁合金。
杨文礼设计的锅炉,样子就像一台发动机,事实上它也是一台发动机,因为它不仅烧蒸汽,同时还能产生强大的喷气动力,类似冲压式发动机,发动机的外壳内含两层水管,外面一层水管是高压压气机的回热水管,因为内层水管内的水温还非常高,必须再降温,但又不能降温太快,否则锅炉会爆炸,所以作为高压涡轮的回温水管简直是神来之笔。
这种锅炉与发动机的结合体,既烧了蒸汽,又给发动机降温,可谓是一举两得。
……
第286章 混合动力系统()
杨文礼也不是全然照搬后世的技术,他有他的思考,比如他设计的锅炉,就不仅仅只用来烧蒸汽,他借鉴了火箭冲压发动机技术,燃烧室就是一部发动机,外壳就是燃油发动机那样的带水循环的降温外壳,不过它有两层水道,也要厚实得多,为了保证强度,使用了高强度的合金钢材料。
另外他釆用了精煤喷燃技术,就如同火箭的固体燃料一样,如果辅以燃烧管理技术,是既节能,又能自身产生强大的功率,可以说哪怕放在后世都是非常先进的技术。
在没有测控设备的情况下,怎么去做到有效的燃烧管理呢?也就是精微的燃烧控制,那只有他本人能做到。
精神力是一种很神奇的能量,它无视物质的阻碍,也无视上千度的高温,可以直接观察厚厚壳体内燃烧室的燃烧情况,喷射的煤粉不到位,或喷多了,又或喷少了,他都一清二楚,可以马上调整,等于是后世先进的发动机燃烧可视监控系统,没办法,他就是这么开挂了。
既然是冲压发机,必然有冲压发动机的特征,他采用了循环冲压发动机技术。
因为没有主轴,喷气口有一个离心涡轮,它的作用就如同后世每人家里的鸿运扇扇叶外面的转子一样,将散风收束,使风的劲力更大,这个离心涡轮也一样,使本来高温高压的气流收束,产生更大的喷劲。
本来是燃烧废气,要用烟道排出去,就如同十八世纪的蒸汽船那很大又冒着黑烟的大烟筒一样,可杨文礼却独具匠心,废物利用,用它们直接产生巨大的推力,就如同喷气式发动机的原理一样。
这就不简单了,要知道后世各国的军舰,还有许多用蒸汽轮机动力,虽然是重油锅炉,可那个黑烟还是很大,在海上隔十里都能看到浓浓的黑烟柱。
而杨文礼这么一改,不仅没有那个巨大的烟筒,黑烟也没有了,就像是后世最先进的全电动力舰艇一样,这个优点,在这个排队对轰的年代,就太有优势了,不到近前,敌人发现不了,等发现了却已经迟了。
当然,毕竟只是烧煤的锅炉,仅管有借鉴冲压式发动机的理念,但仅凭这个喷力,船速肯定不够快,再者涡轮发电机的庞大电力,也不能不用,所以杨文礼还学着后世的高压泵喷技术,也搞了一套。
单纯的高压泵喷,船速还比不过螺旋桨,只不过是简化了传动系统,可是加上锅炉的喷射动力,杨文礼设计的这种新型动力系统,比后世的燃气轮机加柴油动力组合,动力还要更强劲,燃烧效率更是要远远超过,它这是两头做工,热效率高得没朋友。
因为是电动泵喷,比较简单,没有复杂的管道,所以船头两边也各有一个喷口,这两个喷口,既是倒车用,也能往一边喷,加速舰船转弯或掉头。
另外,不知大家发现没有,这套新型动力系统,还有一个巨大的优势,哪怕是后世最先进的军舰都不具备,那就是即开即走,后世先进的燃气轮机和核动力航母,都有一个加压过程,最少也要一个小时以上,也就是说,在这个时间内,军舰就是一动不动的靶子,后世的蒸汽轮机就更逊色了,加压要半天,是真正的半天。
杨文礼设计的这套新型动力系统为什么能即开即走呢?首先它有高能储电锂电池组,高压电动泵喷可以直接开动,这一点类似于全电动力舰船。
还有,虽然蒸汽轮机也同样要时间加压,但那个独特的锅炉喷气动力,是一点火就有高压喷气的,虽然初期可能动力弱,但绝对是能开动舰船的。
这两种动力一加,几乎就是全速动力了,硬要用一句话来概括,可以称之为混合动力系统,跟后世的混合动力汽车相似。
这套蒸汽轮机动力加电动泵喷动力的混合动力系统,说起来好像很复杂,其实只要材料到位了,能设计出来,杨文礼以及他五十个护卫就做得出来,他们个个是顶级的工艺大师。
从年初以来,杨文礼就一直在设计这套复杂的动力系统,平时除了指点一下科研人员,偶尔关心一下他们各自的进度,他就一直在设计,片刻不得休息。
就连设计他也是开了挂,本来这么复杂的动力系统,仅凭一个人是远远做不到的,但他精神力强大到变态,思路清晰,又记忆力超群,画图就如照抄一般,他脑海里已经有完善的设计方案了。
所以这套复杂的动力系统,光图纸就有半间屋子多,愣是给他一个人用了不到一年的时间给画了出来。
图纸一出来,杨文礼就将他五十个护卫召来,开了一个重要的研制会议,他们都是技师,是动手制作的人,同时他们每人还带了四个徒弟,这就是科研部门的技工团队,从图纸到实物,要靠他们的双手才能做出来。
如今的技工部门,与以前不可同日而语,以前仅仅只有精密铸造,做简单的东西还没问题,对材料强度要求高的设备就无能为力了。
现阶段,除了铸造,还有锻造、调质、焊接、车工、钳工、精磨等综合性工艺技术了,他们也各管一摊,专精某一行业。
“叫你们来开会,是朕已经将舰船动力系统设计完成,要求你们按照图纸将动力系统研制出来。
朕还有更重要的设计任务,那就是舰船的设计,没有什么时间陪你们研制,不过朕已经将各零部件的材料要求标注清楚了,你们只要按照图纸分别制造,再组装而成就行了,不懂的,可以来问朕。
你们只要注意一点,就是动平衡的问题,涡轮机不能产生太大的振动,并且要记录振动频率,我们将来设计船舶的时候有用。
这是一个你们都会忽略的共震问题,如果引起船体共震,有着非常可怕的破坏力,舰船甚至会瞬间解体。
减少震动,还可以用弹簧和橡胶垫做底座,蒸汽轮机不与船体真接接触,总之,你们要想尽一切办法,减少震动……”
其实,在此之前,各部门已经分别研制出不同部件在测试了,只是没有统一的组装出来,这中间还有一点点难度,各零部件肯定还要修改,可能图纸都要适当的修改,说白了就是调试,这是所有研制动力系统的最重要的任务,也最考验技师实力的环节,这才是他们当前的主要任务。
由于蒸汽轮机体型的关系,杨文礼设想的军舰,最少都是1500吨的水准,被他命名为护卫舰。
这是一种近海巡航和保护商船的军舰,虽说是最少的级别,但也远远强于当世任何一种军舰,哪怕是西方所谓的一等战列舰。
还是那句话,合适的才是最好的,性能刚刚好,才是最划算的,毕竟造一艘船也非常不简单,所以杨文礼当前的任务就只设计这种最低级别的护卫舰。
船型完全是照抄后世现代化军舰的造船理念,只是没有复杂的电子设备、指挥系统、雷达设备和威力强大的舰载导弹,前后甲板各只有一座双联装76毫米舰炮,也就是总共只有四门舰炮。
够了,就这个配置,已是当世无敌,加再多的火力就是浪费了,因为它的对手只是木船,顶不了几炮的,可能一轮齐射就散架了。
……
第287章 船体设计()
几百年来,舰船的设计其实一直改动不大,有的只是外形的改变,当然,开创性的球鼻艏设计除外。
以明朝特有的福船为例,一样有分段组合式龙骨,一样有防沉隔仓设计,这些设计,现代船舶都一脉继承了。
而且古代木帆船因为有作为动力源的船帆,需要承受巨大的应力,反而设计更复杂,更结实。
远东王国海军的400料战船就是典型的福船,杨文礼就是在福船的构造上简化设计,其实技术难度并不大。
飞剪式船艏,能辟波斩浪,能显著提高船速,这个可以有,一体照抄。
外飘式船身,能显著增加船只稳定性,也能减少海水的阻力,这种好的舰船设计思想也要继承。
现代舰船下面,都有一圆柱形的形似潜艇的载重舱,使船只的重心降低,提高舰船的稳定性,抗波性,这也是好的设计思想,这个也可以有。
还有方形船尾,更好布置动力系统,进一步增加舰船稳定性,这种好方法,也一体继承。
应该来说,这已经是现代舰船优美的大致外形了,但这还不够,杨文礼也有自己独特的创意,他发现后世的潜艇两肋,都有类似机翼一样的短平衡翼,这对短平衡翼,在风高浪急的恶劣环境下,有着定海神针一样的稳定作用,不知道后世的舰船为什么没有采用?是减弱了船速的原因吗?应该不是。
平衡翼的前檐,可以设计成流线形的抛物面,所增加的阻力应该非常有限,但是如果设计合理,不仅能增加舰船稳定性,而且还可以显著增加浮力从而提高船速。
原理就是和飞机的机翼升力原理一样,进一步抬高船艏,使舰船近似于掠海飞行,就和高速汽艇的原理一样,可通过调节短平衡翼来达成目的,稍稍向上倾斜就抬高船艏,放平船艏就降低。
当然,设想是好的,这还要通过大量的实验来总结经验,以最终达成理想的结果,不过杨文礼已经决定为他的新型护卫舰增加一对短翅膀了。
因为所处的历史时代不同,军舰的作战对象也不同,杨文礼设计的护卫舰的舰上部分,就有相当大的区别。
首先,因为他的对手都很弱鸡,那么舰上部分可以相对的多一层两层,增加了中弹面积不怕,要别人打得到才行。
这样做的目的,就是把护卫舰和登陆舰的功能,合二为一,能装载更多的士兵,杨文礼初步估计,每艘护卫舰可以额外装载一个车的士兵,约一千四百多人左右。
另外一个,因为没有先进的雷达电子设备,这种新式护卫舰,同样需要人工预警,就是也要一个瞭望手站在桅杆高处瞭望。
因为是新式动力舰船,条件好,当然不可能和西夷人的瞭望手一样,就坐在桅杆顶端一个简陋的木斗里,吹着强劲的海风,下雨天连个躲雨的地方都没有,踫上大风大浪的恶劣海况,只能用绳子把自己绑在桅杆上,稍不留神,就被海风吹走了。
大家应该都见过建筑工地上的塔吊,塔吊顶部有一个操作室,三面是玻璃,视野良好,因为夏天太炎热,还配备了空调。
杨文礼就是借鉴了这种设计,不过因为海风很强劲,他把瞭望台设计成了一个前面有流线形倾斜度的子弹形舱室。
为了进一步提高视野开阔度,除了必要的内部支撑柱,三面都是全视角玻璃,内置一把逍遥椅,可以随意360度转动,也配备空调,还有饮水设施、尿槽、望远镜,瞭望员如果带足了食物,可以在上面呆一天都没问题。
里面有与指挥舱通话的电话,嗯……当然是原始的管道式通话器,还有一个现代化的报警按钮,这个是真的有电铃,如发现敌情重大,可按报警器警示全舰。
杨文礼是现代人,其设计思想就带有现代人的思维,做什么事情都力求美观,也算是一个颜值控,当然也有一些流体力学的因素在里面。
护卫舰的上层建筑,也有游艇一样的向后倾斜的迎风面,每一层之间,留有阳台的部分,侧舷则是稍微向内倾斜的隐身一体式设计,没有直通过道,而是把过道设在船舱正中。
整个船体的外观就是这样,像极了后世的隐身护卫舰,没有大面积的直立面,基本上都做了倾斜或切削设计。
甲板上有三层舱室,最上面一层是指挥舱、驾驶舱、训练舱和食堂,这是因为上面一层有日光直射,太热,不适合当船员舱。
下面两层就是纯粹的船员舱,因为没有硕大的烟筒,整个舱室占了上层甲板一半多的面积,在长长的通道两边,都是光线明亮的豪华船舱。
因为前后甲板各只有一座双联装76毫米舰炮,体积并不大,为了不浪费,所以杨文礼作出了这种独特的设计,像是游艇还多过像军舰。
因为这种1500吨级的护卫舰,只能装一套蒸汽轮机动力系统,即使加上煤舱,一层舱室就够了,所以甲板以下,还有两层舱室可以载人。