常态下推动舰体达到14至15节的航速毫无问题,要比当前主流的风帆战舰更有速度优势。
但罗德心里其实很清楚,这样的表现可远远没有达到三胀往复式蒸汽机的潜力上限。
所以当前,动力不足正在制约罗德未来兴建更大更强的战舰的计划。
这时罗德拿起笔,在草稿纸上一边勾勒简图,一边写下关键的技术攻关点。
同时在内心的【记忆宫殿】中进行着详细的原理推演。
船用三胀机的马力提升绝不是简单地增加锅炉火力或是放大气缸尺寸那么简单。
它的马力提升需要在一系列部件优化后才能实现。
而目前的拦路虎,首当其冲的是机械结构与锻造工艺的硬性约束。
三胀机通过高压、中压、低压三级气缸的递进膨胀做功,其核心动力传递部件是曲轴、连杆、十字头、活塞杆。
这些部件要承受着巨大的交变应力和扭矩。
三胀蒸汽机达到一千匹马力会是个门槛,而千匹之下的机型是有机会手搓出来的。
若是想要达到千匹之上就需要水压机或液压机的相助了。
因为目标功率从目前的八九百匹向一千匹以上迈进时,这些核心锻件的尺寸和重量都必须要显著增加。
如此才能具备足够的强度和刚度来承受更大的载荷。
例如负责推动更大功率输出的曲轴,其主轴径、曲柄臂厚度都要同步加大。
这就要求锻造毛坯的钢锭更为巨大,而锻造时的冲击能量和精度控制也要更高。
目前黑金城工厂连千吨级水压机都没有,所以只能勉强满足当前级别三胀机核心部件的锻造。
换而言之,只能做出一千匹马力以下的三胀机。
但若是罗德打算稳定地批量产出能够承受一千五百匹甚至两千匹马力的三胀机,那就需要更优质的曲轴和连杆。
在工艺上至少需要三千吨甚至是四千吨级的大型水压机才能搞出合格的部件。
而这也是让三胀机迈向更高功率的第一个大门槛。
简单来说就是罗德要考虑解决黑金城缺乏重型锻压能力的短板了。
其次限制三胀机马力的还有物理尺寸与舰船布置方面的问题。
众所周知,蒸汽机的功率与气缸容积直接相关,大致正比于缸径的平方乘以活塞行程。
要追求更高功率,必然导致单个气缸,尤其是高压缸的尺寸膨胀。
进而就会使整台机器的体积和自重急剧上升!
当单机功率逼近三千五百马力这个三胀机的工程极限时,它的本体会变得无比庞大笨重。
想象一下,为了容纳那巨大的气缸和漫长的活塞行程,机舱需要前所未有地高耸和宽阔,会挤占舰体本就宝贵的空间。
这还会影响弹药库、水兵舱室等其他关键部位的布置,甚至会抬高战舰的重心并影响稳定性。
目前唯一的好消息就是罗德不用为舰船设计太大的煤炭舱,这方面能剩下一部分冗余空间。
但还有个问题,即过于庞大的运动部件,比如超长行程的活塞在高速往复运动时产生的惯性力会大得惊人。
它对轴承、底座和舰体结构都是非常严峻的考验。
因此体积、重量与舰船总体设计的矛盾,构成了三胀机第二个主要限制。
再者就是材料力学与振动共振的难题。
即便拥有了制造大型锻件的能力,也未必能将机器造出来。
因为在超高功率下持续运行又是另一重挑战。
活塞、连杆等部件在每分钟数十上百次的往复运动中承受着巨大的惯性载荷。
当机器转速或负荷达到某个临界点时,整个动力系统,包括蒸汽机、传动轴、螺旋桨都可能发生机械共振,从而导致应力在局部急剧集中。
虽然罗德有强化陶钢和耀金这样的逆天材料,但让伊尔去手搓一整个大型装甲巡洋舰的动力部,即便是融合了石巨人的状态,恐怕也得耗费大量的时间。
所以罗德还是打算以常态的科技树来抄近路。
必要时可以考虑适当增加成本,以符文强化的形式,或是加入精金、古铜,还有强化陶钢和耀金这样的材料来达成预定的效果。
想要让三胀机抵挡这种动态应力的峰值,其材料需要有远超静态屈服强度的性能。
在长期运行后,那些应力集中处,像是曲轴曲柄过渡圆角、连杆螺栓孔周围都会产生疲劳微裂纹,从而导致断裂。
材料疲劳极限与系统振动特性,也是马力提升的一个看不见的天花板。
最后,是能量供给的瓶颈。
蒸汽机是吞吃高压蒸汽的巨兽。
因此功率翻倍,往往也意味着单位时间内需要消耗的蒸汽流量和总热量要成比例的增加。
这就要求锅炉能够持续稳定地产生更高压力和更大流量的饱和蒸汽与过热蒸汽。
同时蒸汽管道的主阀、支管、接头都必须按更高的压力和流量标准进行设计和制造,以确保在极端工况下不会爆裂或出现严重节流。
目前不屈战魂号上的大型火管锅炉组,为850-920马力提供蒸汽时就接近了它们的设计上限。
若要供给更高马力级别的三胀机,还得彻底改变锅炉的形制。
比如进行转向水管锅炉的研发,还需配套更强大可靠的给水系统、鼓风机及燃烧设备。
而锅炉与蒸汽管路的供给能力,就是动力链条前端不可忽视的制约。
“所以......”
罗德在草稿纸上写下了几行短期评估的结论。
“千匹马力的三胀式蒸汽机是目前技术条件下,能够实现稳定可靠运行,且相对易于舰船布置的量产机型的一个实用门槛。”
“而要触及三千五百马力的单机理论极限,则要跨越重型锻造、巨型化工程、材料疲劳与振动控制、以及超大流量蒸汽供应这四座大山。”
“这是动力机械的突破,更是整个重工业体系,从钢铁冶炼、重型加工,到精密制造和系统集成的全面升级。’
“我们需要一次整合和跃升的跳板!”
他放下笔,靠回椅背。
目光重新望向不屈战魂号的图纸。
这艘战舰谈不上多成功,但对标原住民依然是降维打击。
至少证明了这条道路是可行的。
通过复盘,罗德也知道了下一段征程的起点在哪里。
动力瓶颈的分析,让他对未来的研发方向有了更大的把握。
他要抓紧时间着手规划建设三千吨级以上的重型水压机工坊。
这也算是为下一代更大功率的三胀机核心部件生产做准备。
而另一方面,他要在现有850马力三胀机的基础上,继续优化设计、改善工艺、提升可靠性和维护性。
如此才能使其真正成为黑金城海军目前能够依赖的可靠动力源。
“唉,学无止境,任重道远啊。”
“实在不行雇佣几个高阶附魔师,都砸几万金葡萄,看看能不能抄近路先做出几套一千匹马力以上的三胀机。”
罗德轻声嘀咕着。
虽然问题是客观存在的,但他解决问题的手段却有着许多选择。
无论是魔能技术,还是符文强化。
亦或是老老实实投身煤钢大工业和机械工程学,仰仗天赋者以及种种神奇的新式材料与魔能材料的支持。
不管怎样,活人不会被尿憋死。
凡事没有最优只有更优。
他不必万事都追求尽善尽美,他只要比同一个跑道上的竞争对手们走的更快就行。
罗德的优点有许多,比如他很少内耗,更是从来不会钻牛角尖。
“该休息了,明天还有表彰大会呢。”
伸了个懒腰,罗德准备去补觉了。
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