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搞基础科技,真的很难,也很费时间,即便有杨文礼的指点,短时间内,也是半点成果也无。
杨文礼也知道那是急不了的,可现代化蒸汽轮机动力船,他非常需要,几年与家人分离,他太想亲人了,特别是他从未见过面的儿子,如今也好几岁了,长什么样都不知道,他能不急吗?
在日本使团离开后,杨文礼不想浪费片刻时间,又一头扎进了工业园。
“怎么样?有进展了吗?”
“有,陛下,我们发现了一种锰钒低合金钢,它的原子间共键非常稳定,初步测试,有优异的耐腐蚀性能,而且屈服度非常高,我们正在做耐海水测试。”
“要快一点,如果确定有这些优异的性能,就马上设计量产设备,主要是板材和管材,要各种厚薄的板材,辊轧机要设计成可调节的方式,这样一套生产线就可以生产不同型号的板材。”
造船最重要的是材料,要耐盐碱环境的特种钢,这是基础,好比建房子离不开砖头一样,所以杨文礼第一站去的总是材料研究组。
低合金钢也是后世造船的主要材料,不过肯定不是锰钒合金钢,这是皇家工业科技集团的独家产品。
杨文礼这次很意外的去了油漆研究小组,他没问进展,只想示了几点:“你们要研究的油漆,是在特定环境使用的,首先必须要耐盐碱,第二是附着性要强,不要三天就脱漆了,至少也有一年的使用寿命,这个附着性可以通过其它的途径想办法,比如刮底漆。
还有,油漆也不能用刷子刷,而是要采用电喷的方法,使油漆更均匀,更致密。
第三就是颜色,军舰统一喷涂低可视灰色油漆,船舷号或作其它用途的地方,可用其它颜色的油漆。
民船主体是白色,可用其它颜色间隔或点缀,作美观设计。
朕就讲这几点,你们要抓紧时间,整个项目就你们油漆小组的任务最轻,可不要落在别人后面了啊!”
“不会的,陛下,我们有把握最先出成果,实际上我们已经有各款油漆了,正在做耐盐碱实验。”油漆小组的主管很自信的向他保证。
“好,你们做得不错,就这样,朕要去其它部门看看,再见!”杨文礼微笑着赞扬了他,话没说两句,掉头就走了。
下一站,他又去了一个平常基本不去的部门,是锂电池部门,锂电池部门只有五名研究人员,当然不可能有什么成果,杨文礼也是突然记起一些事情,特意给他们提示一下。
“锂电池又叫磷酸铁锂电池或钴酸锂电池,当然还有其它的材料,但朕只记得这两样,它重要的是电极,正极是磷酸铁锂材料,负极是石墨同什么的复合材料。
还有就是隔板间的薄膜材料,那种薄膜非常特别,它能让电子通过,但不能让化学溶液通过,以防止电池爆炸,是锂电池能实际应用的主要保证。
详细的情况,朕不是很清楚,这就要靠你们去实验了,不过要注意,锂电池极易爆炸,你们要注意安全。
好啦!你们继续工作吧!朕走了。”
杨文礼又说完就掉头走了,他这次来电池组,给他们的启发和帮助很大,是非常非常的大,给他们点明了明确的研发方向和几个主要要点,就差手把手带他们研制了,这对后来电池的研发成功有点睛之效。
其实电池也属于基础材料的范筹,是杨文礼设计的新型无轴泵喷技术所必不可少的东西,蒸汽发电机组,非常简洁,占地少,管道少,还少了体积巨大的主传动轴和船用减速器,但它能发出大量的电,用普通的铅酸蓄电池储存不了,必须是高性能的锂电池。
除了材料,最重要的部门就是蒸汽轮机动力组了,杨文礼自己也主要呆在这个部门。
他刚走进研发中心,涡轮研发组的主管就走过来对他报告了一个不好的消息:“陛下,由于涡轮主机太重了,轴承根本承受不住,转几下就坏了。”
“哦!朕忘了给你们说了,这种重型设备的轴承,不能使用普通的滚珠轴承,而是类似轴套一样的薄膜油封轴承,它的内外轴套都是实心的,非常厚实,只靠两个轴套之间的薄薄的润滑油膜润滑,这需要极为精密的工艺,朕会派一个随身护卫来帮你们研制。
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,