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楼主: 晚到的约瑟

【新坑】神灯计划(番外篇)——蒸的好吗1.7完结撒花

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发表于 2021-10-14 20:42:14 | 显示全部楼层

北京通用机械厂的半单流式蒸汽机,也是好东西
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 楼主| 发表于 2021-10-15 08:23:33 | 显示全部楼层
镭射 发表于 2021-10-14 20:42
北京通用机械厂的半单流式蒸汽机,也是好东西

北京,那是多大的大城市啊!生产的那可是1000r/m的蒸汽机,黑科技呢!咱临高,乡下地方,高攀不上
骄、奢、淫、逸,是元老院科技进步的真正动力!
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发表于 2021-10-16 10:41:59 | 显示全部楼层
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发表于 2021-10-17 01:41:35 | 显示全部楼层
晚到的约瑟 发表于 2021-10-14 14:31
也不要小瞧了材料上的百年代差,我们现在的标号钢材在100多年前,尤其平炉、转炉炼钢早期标号钢材,完全 ...

钢锭里的气泡危害性远不如夹杂物大,甚至可以说适当的加工工艺下气泡根本不是危害,因为沸腾钢锭里本来就充满气泡,在锻轧过程中会被压实,大多数场合不影响使用。而且钢水包真空处理或者直接真空铸锭对临高水平也是能做到的

以临高的能力锻造出1900年水平的曲轴应该不是天顶星难度


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 楼主| 发表于 2021-10-17 10:28:55 | 显示全部楼层
W-sheep 发表于 2021-10-17 01:41
钢锭里的气泡危害性远不如夹杂物大,甚至可以说适当的加工工艺下气泡根本不是危害,因为沸腾钢锭里本来就 ...

夹杂也是大问题,但19世纪或在临高,气泡问题还不至于不是危害,可以忽略。你说的锻轧过程中会被压实,我已经说过没啥大用,论据在我之前贴的19世纪的论文里就论证过了。
我们日常接触的现代沸腾钢会用电炉+LV/VD精炼来控制产品的气孔,所以100年代差造成的品控差异是超乎一般认知的。而对LF/VD精炼在临高条件下的复刻,还是有很多技术需要论证的。

另外,我们条件是很艰苦,但还不至于用沸腾钢造曲轴,他的力学性能太差了。咱镇静钢不能拍胸脯保障,半镇静是马袅钢厂至少要努力的,点亮球墨铸铁后也多一种选择。

最后,同意你“临高的能力锻造出1900年水平的曲轴应该不是天顶星难度”的结论,但我相对你来说不那么乐观,特别是大件曲轴(参见我同人“参观车间(一)”)。
目前来看,我们已经接近目标了,还有相当工作要做。大家有什么好的具体方案,欢迎一起讨论,争取能早日稳定量产,让各位元老坐上安心的三涨机大轮船。
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发表于 2021-10-17 12:54:41 | 显示全部楼层
TG过去实在太穷,所以把沸腾钢提升到那么高的高度,仅在少数标准里才规定必须使用镇静钢。其实沸腾钢镇静钢的性能差别,有个1%的镍铬就能完全反超,不要被国内过去的经验所束缚,某些方面元老院不像过去的TG那样穷逼


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 楼主| 发表于 2021-10-18 09:19:55 | 显示全部楼层
W-sheep 发表于 2021-10-17 12:54
TG过去实在太穷,所以把沸腾钢提升到那么高的高度,仅在少数标准里才规定必须使用镇静钢。其实沸腾钢镇静钢 ...

哎,比穷,澳宋也好不到哪里——穷光蛋帝国主义!1%的镍铬,咱有稳定的镍铬来源么?

所以元老院的脊梁,元计委的工业口元老们,一直在上下奔走呼吁:南下!南下!
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发表于 2021-10-18 11:18:43 | 显示全部楼层
500废是侵略者!500废是侵略者!500废是侵略者!

但是相当数量的元老还没有完成侵略者的心理建设,甚至还有缺钙的


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 楼主| 发表于 2021-10-18 17:03:23 | 显示全部楼层
抢课题了!抢课题了!

哪位元老抢船用三涨机曲轴的课题啊?
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发表于 2021-10-18 17:18:55 | 显示全部楼层
我觉得,先得有锻压机,起码100吨压力的


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 楼主| 发表于 2021-10-18 17:30:59 | 显示全部楼层
抢课题(二)

       张爱宋呷了口水,润润嗓子准备开讲。工会主席更是喜笑颜开,觉得事情进行得很顺利,群众热情很高。阿豪力气也喊光了,蔫吧在角落里,双眼空洞地坐看最后的收场。“两句半”早就等着散会了。觉得自己能耐住性子陪人家开会到现在,已经不错了。他悠闲地点起支烟,准备等着听工会主席散会前套路版的演说。

       就在这时,厂技术员开了腔:“最后的课题是……解决Corliss蒸汽机的“阀杆盘”问题,阀杆盘是直接带动阀杆控制气阀。由于零件有弧度,需要手工加工,但产品弧度经常不准确,影响了气阀的动作到位……”
       技术员还没说完,会场上起了一阵骚动。
      “该钳工组抢。"
      “不懂了吧,那是钣金的活。"
      “对!敲白铁,得看老杨师傅露两手! ”
      “两句半”一听,倒一愣。想不到冷门竟出了热货,课题也出到敲白铁的头上来了。他不用听技术员讲,就知道“阀杆盘”弧度是怎么回事:这是一桩好几年没有了结的公案。平时算得当心,可弧度总难准确,他低下头,独自拿主意。

       阿豪一听到有关自己组的课题,来了劲头。他本来见别的部门的青工忙上奔下地抢课题,早就羡慕得流口水。技术员张爱宋论起来是他“二师兄”,总算帮忙,还没忘掉钣金间。他做好一切准备,打算比任何青工都抢得快些,走得更威武点。
      “二师兄!”猛一嗓子,阿豪唰地立起来,一只脚前跨一大步,腰向前这么一弓。就在这时,他的蓝布工装被扯住了。老杨师傅气呼呼地瞪着他:“做啥? ”
     “抢啊!”
     “你想好啦! ” 老杨师傅绷着脸问。心里咒道:“年纪轻的,就是没定力,被人一噱,骨头就没有四两重啦?只想出风头!也不想想一时出风头,后面触霉头!”

     “我,替你抢的嘛!”阿豪惶恐地坐下来,鼓起嘴,“你看,哪个老师傅的课题不是徒弟代抢的? ”
     “替我抢?谢谢你了啊,这东西可不是月饼,抢下来好吃的,交不出又怎么办?”
     “交不出!”阿豪不相信。他想:全厂还有这许多老师傅,从木匠到钳工,人才齐全。三个臭皮匠还凑个诸葛亮呢!这许多人大家商量一个办法,还有个交不出的课题吗?

       不过这个时候,会场上所有的视线都已经被阿豪刚才的一嗓子吸引到“两句半”这个角落上来了!一根大庭柱根本遮不住全身,老杨师傅被人看得火辣辣地,怪尴尬。他觉得今天的事情都坏在阿豪手上,要不是他,人们也不会发现他的位置。
       老杨师傅偷偷地向会场上一看,嘿!所有的人都在沸沸扬扬地说些什么,而且都盯着他看。
       也有不向他看的,这就是机工车间那几个技工。
       他们在商量着什么?“两句半”紧张起来。只要机工车间的人在商量,事情就不妙——这些人成天摸机器的,人巧手灵,保不准会想出主意来。尤其是陆家宝,这年轻的车工是个有名的最会找窍门的,他还有什么想不出来的呢?
       可明明是自己的活,要被机工车间那帮人抢了去,还做成了……那才叫下不了台!可是抢下来交不出不是更下不了台吗?“两句半”心里像揣了个小兔子,突突地跳个不停。

        会场僵了,第一次有了课题没人抢。人们小声地交谈着,轻轻地咳嗽着,声音像闷在鼓里,嗡嗡的。
        工会主席沉不住了,老僵下去总不是事!
       “怎嘛,没人抢吗?大家动动脑筋,规则之前都讲了,不限定现在活在谁手里做。”

        老杨师傅像被针扎了一下。“不限定现在活在谁手里做”意思就是叫别人抢。自己什么任务也没还过价,这次倒装了孬!他一抬头,碰上了陆家宝的目光,那样子好像在打招呼:“你不抢,我们就动手啦! ”“两句半”牙一咬,冒险就这一次!用力推了阿豪一下:“依你这一次,抢!快! ”
        阿豪一听师傅答应了,便一个箭步蹿向前,踢翻了凳子,碰着了女工。被碰的女工哇地叫起来,会场上哗哗地又是一阵起哄。

       课题一摘下,阿豪可高兴啦,说话都是大喉咙,走路也挺胸叠肚的。阿豪所以高兴,是为了师傅,为自己有这样一个师傅而感到骄傲。本来,在学徒间就有个风气,欢喜各夸各的师傅。
       谁的师傅有了新“成绩”,新“进步”,学徒间总要引起热烈的谈论。就像是他们自己有了“成绩”和“进步”一样。阿豪好强,当然这方面绝不肯示弱。何况他的师傅确实也不孬。一双灵巧的手,什么巧东西都做得出,月月完成计划,常常受到表扬。

      现在,徒弟间夸师傅都围绕着师傅的课题进展的怎么样,是不是已经出了成果,你工作效率提髙了多少倍,我就比你还多几倍!
每每这时,阿豪感到不称心。自己和师傅的课题呢,还一点没动静呢!

     “阀杆盘”弧度不准确,这一点阿豪当然不用担啥责任,可心里却也是个疙瘩。现在师傅抢下了课题,就得用新方法进行工作,或者改个工具。不管怎样吧,他们白铁间总要有些新的东西捣鼓进来。这一点正合阿豪的脾胃,他就不欢喜守着一个老规矩,无论做什么,都要琢磨点新鲜简便的法子。连他宿舍里的几件小摆设:小牙缸、小茶杯、美女招贴画,毎月都要换个新地盘。

       老杨师傅一摘下课题,懊悔了好几天。他听过厂里小李子说《三国》,喜欢里头的诸葛亮,知道诸葛亮做事一生都很谨慎,这很合他做人做事的风格——自己无论做什么,也都谨慎小心,过头话不说,过头事不做;份内事不让,份外事不管。但这一次却一时受了“蛊惑”,冒冒失失抢下了课题。这课题不是别的,却是最难搞的弧度问题,以前算得细心,总是弄不准。现在又没吃灵芝草,哪来的好办法?老杨师傅仿佛感到,这一生就做错了这件事,真是 “大意失荆州”。不过,“两句半”话虽只说两句半,但并不是个三翻四覆的人,绝不肯前说后赖,恨只恨自己。至于课题呢?就是想破天也得弄出来。

       这天,老杨师傅一上工,便对阿豪说:“阿豪呀,课题是你抢的,责任我来负,事情得两个人一起做,不能吃粮不管事!”
       阿豪嘴咧到耳根,笑着说:“不会,不会。从今天起,只要师傅你吩咐,一不还价,二不瞎想新花样。无论多困难,即使让我滚钉板也不哼一声。”
      老杨师傅很高兴,特别满意“不瞎想新花样“这句话。因为,他对徒弟实在打心眼里喜爱他,他人巧心灵,事事专心。只是有一点,老杨师傅不随心,这孩子动不动就要出点花样,不肯顺着他的老法子。这点,老杨师傅觉得不像话,哪有徒弟还和师傅显强的?树高千丈,叶落归根,师傅总归是师傅,徒弟到底是徒弟嘛!虽然阿豪有时用自己的新方法,也做出点成绩来,“两句半”总认为是碰巧,靠碰巧做干活,总归不稳当。
       如今难得听到这个徒弟表示“不瞎想新花样”,老杨师傅满意地点点头:  “好,说了要算话啊!从今天起,敲三下就得瞄一眼,时间不够得加紧点。只要功夫深,铁棒还能磨成针,我不相信弧度就敲不准。”

      “两句半”干活有两件法宝,一句话是 “当心点”,一句话是是“抓紧点”。
       他想这次解决课题,还离不开这两点。

       阿豪一听,一盆冷水从头浇到脚跟。看样子师傅对解决问题依旧还要靠这两手。当心点!过去当心得还不够?这问题也没解决呀!阿豪想要提意见,可是刚刚保证过不还价,只好哑巴吃黄连,说不出的苦!

       自从各班组各自抢了课题,蒸汽机厂就像锅炉里的水一样沸腾。一下工,礼堂内,食堂旁,花圃边,到处有人东一团西一簇地讨论着课题,提出各种大胆的倡议。不仅我们的老杨师傅敲敲打打在做试验,到处有人在试验,还有许多看不见的试验,在人们脑子中进行。紧张的劳动中充满着创造的气氛。

       这么大好的形式下技术员张爱宋带头抢的课题“高压鼓风机密封”进展却不顺利!。技术员虽不擅长敲敲打打,但最拿手的是去图书馆查资料。只是这个细枝末节的技术问题,并无先例可循,又没有直接的方案可借鉴(山寨)。张爱宋觉得自己陷入了困局。

       相比面对愁眉不展的张爱宋,麦大力却气定神闲。现在的密封材料效果不好,最直接的办法就是试其他的材料呗。要耐磨,要有一定弹性,还有耐得住较高的温度……麦大力把对材料的要求简单总结了一下,把任务布置给了工人们,群策群力,并且声明:“谁的主意被采纳了,除去厂里给的奖励,车间还会另外重重有赏!”

       所谓“重赏之下必有勇夫”。只是事情的发展并未完全按照预想的轨迹。人们的热情被激发起来了,但并不是个个有热情的人都去做创新。拿着各种破布烂草,去反复试验漏气,想想成功的几率也不大。但奖金的诱惑又是真真的!于是,有脑子活络的,就跑去隔壁装配车间“取经”。

       装配车间里不仅负责蒸汽机厂的总装任务,还肩负维保责任。平日里元老院大小蒸汽机有了毛病或需要保养,就会由车间维保组负责。跑冒漏滴,那都是“常见病”。于是有机灵的就贴着几个老维修工套热络,不时虚心请教“老法师”们一般怎么堵漏?“老法师”心里自然也明镜似的,享受着有人端茶倒水的好处,只是有的没的扯淡,一时间段子横飞:什么“澳宋秘银法”,“南海仙草胶贴法”,“元老开光理论”,甚至还有龊刻的,说漏气是中邪所致,曰:凡器具有善动不居者,其轻扬开泄易中风邪!而辟邪需用秽物。女人的经血乃极秽之物,用沾了女人经血的布袋最能辟邪堵漏!

       当然,这些一听就是不靠谱的,也没人真会去试验,但跟久了老师傅们,多少还是能看出一些门道,填料函常规的填充物,麻毛织物,软金属,软木,也不是啥不传的秘辛。在高压蒸汽机上多用柞木,这个规律用不了多久就会被总结出来,谁能做有心人,谁就能摘得头筹!

       而“老法师”们其实心里多少有些踹着明白装糊涂——铸造车间那套鼓风机的填料函,维修过的师傅觉得,要么是一个新手装的,要么就是装配时偷懒:加石棉绳制的填料时,不应将一根石棉绳在活塞杆上连绕几圈,而要作成一圈一根,每圈的接口要切成斜坡形,并且要将相邻两圈的接口错开180°。想当然用一根石棉绳在活塞杆上连绕几圈,只会使滑动气密压力一直不能超过0.7Mpa!

*历史上的做法是用橡木这样有弹性的软木做填料垫片,用普通的分段铸造的丝扣环拧紧,以方便保养。其耐用性和廉价性历史上的评价是“无与伦比”。活塞使用四五个月无需检查,填料仅需要每隔十六或十八个月更换一次。我国广泛分布柞木,又称栎树,它与橡树同科,木材质地相近。就地取材,故用柞木。

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弧度这玩意,纸型、木模、放样…………基本原理看一眼秒懂,当然做起来还是有很多诀窍的


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触霉头,老法师都是老上海常说的词语,估计楼主是上海老师傅
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帕森斯蒸汽轮机

早期的帕森斯蒸汽轮机,热效率大概刚超过10%,相对当时的蒸汽机已经是巨大进步。
但随着锅炉蒸汽压力提高,帕森斯蒸汽轮机明没有优势了,美帝二战的自由轮就使用多涨机,效率及性价比更优。
不过元老院时空,帕森斯蒸汽轮机很值得发展,尤其是元老院制造水平有限,锅炉压力不太高的情况下。
用于船只可以提高热效率,增加航程,体积也相对小,而且用在发电上更适合

初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.11~0.13兆帕,19世纪初才达到0.35~0.7兆帕,20世纪20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽温度上,19世纪末还不超过250℃,而到20世纪30年代曾用到450~480℃。 效率 至于效率,瓦特初期连续运转的蒸汽机,按燃料热值计总效率不超过3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽机总效率可达8%;到20世纪,蒸汽机最高效率可达到20%以上。

从透平尼亚到LNG船-船用蒸汽轮机极简史
1897年,透平尼亚号在维多利亚女王的观舰式上横空出世,她达到了前所未有的34.5节的航速,使整个世界为之震动。查尔斯.帕森斯的精彩表演向全世界表明,蒸汽轮机一种船舶新动力已经具备了挑战传统往复式蒸汽机的能力。
    帕森斯的蒸汽轮机的输出功率不断提升,在13年前,他建造了世界上第一台实用的蒸汽轮机,当时功率只有5千瓦。经过不断改进,用于发电的蒸汽轮机的功率已经提升到300KW,而透平尼亚的功率则猛增5倍,达到1500千瓦(2000马力)。在观舰式上的成功,使帕森斯迅速赢得了海军部的订单,那就是为海军建造两艘驱逐舰-VIPER号和COBRA号建造发动机,她们均为4轴推进,单舰总功率为10000马力。
      既然将海军同意作为小白鼠,帕森斯也不得不付出一些代价。在合同中,海军制定了惩罚性条款,如果这两艘军舰的航速达不到30节,那帕森斯就将被罚款10万英镑。不过结果毫无悬念,两艘驱逐舰都达到了37节的惊人航速。之所以帕森斯能把他的汽轮机的功率越做越大,是因为他设计的精巧,他把低速和低应力的设计方法融合在他的汽轮机中,从而使他的公司在近50年中保持行业的领先地位。他的第一艘船透平尼亚号的轮机设计中,他采用了多达71级的反动式设计。每一级包含一圈固定在缸体上、起导向作用的静叶片(喷嘴)以及位于转子上的动叶片,蒸汽的进气压力为157PSI,排气压力为1PSI。
     由于每一级的压力只减少2PSI,蒸汽流的能量在每一级上缓慢而均匀的释放,因此帕森斯式蒸汽轮机不需要承受很大应力。如果要增加输出功率,只需要将叶片的面积加大,提高蒸汽的流量即可。由于蒸汽的流速不高,因此对材料的要求也相应降低,可靠性也不会随着功率的提升而降低。
     基于这一设计原理思路,帕森斯的轮机可以满足费希尔上将所需要的在海军竞赛时期日益增长的舰船推进需要。1904年,第一艘无畏舰采用了蒸汽轮机,综合性能当然是无与伦比的。1909年,帕森斯为TIGER号战列巡洋舰提供了总功率为108000马力的蒸汽轮机,就此一项,就可比采用蒸汽机减少1000吨重量。
     在民用领域,第一艘安装蒸汽轮机的是1900年建造的650吨轮船KING EDWARD号。1905年,ALIEN航运公司的Virginian和Victorian分别装上总功率1.1万马力的蒸汽轮机,成为第一批远洋汽轮机轮船,邱纳德公司卡帕西亚号则达到了2.1万马力
     更为令人振奋的是,1907年,毛里塔尼亚号从德国人那些装备沉重蒸汽机的邮轮手中重新夺回了蓝缎带,这艘3.6万吨的豪华邮轮装备的就是帕森斯蒸汽轮机。帕森斯为毛里塔尼亚号装备了总功率为7.3万马力的蒸汽轮机,这是当时世界上最强大的动力,使毛里塔尼亚号的27节的航速记录保持了22年。
     早期的反动式汽轮机采用的是铸铁缸盖,缸盖与下部缸体通过螺栓紧固在一起,而转子就放置在缸体内。缸体上固定有叶片,其两端分别位于沟槽的内表面,转子上也安装有叶片,转子叶片与固定叶片交叉设置。
     气流流过静叶片对气流起到偏转作用,气流吹动转子的叶片,同时在转子中气体膨胀,气流速度加快,从而对动叶片产生一个反冲作用,因此反冲式汽轮机由此得名。早期的蒸汽轮机都是直接通过传动轴推动螺旋桨的,但螺旋桨需要较低的转速才能发挥效能,而汽轮的转速又比较高。1910年,单级齿轮减速蒸汽轮机的出现解决了两者之间的匹配问题。
    巨大的成功使帕森斯在全球建立了一个托拉斯,它通过专利和许可证授权的方式垄断了汽轮机技术。1910年后的一段时间内,布朗-柯蒂斯公司也开始进入这一市场,他们设计和建造冲动式蒸汽轮机。这种汽轮机比帕森斯式汽轮机更紧凑和轻巧,同样的功率和转速,冲动式汽轮机只需要反动式汽轮机级数的一半。
     在冲动式汽轮机中,蒸汽压力的下降只发生在静叶片或喷嘴中发生,从喷嘴中膨胀的蒸汽有很高的速度,吹动动叶片带动转子旋转。在冲动式汽轮机中,喷嘴中喷射的蒸汽速度和轮机的转速成正比,蒸汽速度越快,轮机转速越高。
     布朗-柯蒂斯的冲动式汽轮机转速比帕森斯式高很多,随着减速齿轮的出现,使冲动式汽轮机可采用更高的转速设计,这对使用的材料也提出了更高的要求,这点也正是帕森斯从一开始就担心的。虽然冲动式汽轮机在重量和尺寸方面都有明显的优势,但由于当时人们在技术上还未完全掌握叶轮的高转速与振动之间的关系。这导致布朗-柯蒂斯蒸汽轮机故障频发,最终该公司在1920年代早期消亡。
     在一战前,蒸汽轮机的压力在200-250PSI左右,也没有采用过热蒸汽,所以效率相对比较低。毛里塔尼亚号的煤耗为1.5磅/马力.小时,总体热效率为11.5%,船上需要200名司炉工日夜工作,直到1921年,她被改造成烧油。
     从1920年代开始,由于采用新的材料,锅炉的性能得到极大提高,1930年,650华氏度,350PSI的蒸汽锅炉已经很普遍了。而陆地上,发电厂使用锅炉的蒸汽温度已经提高到750华氏度。英国海军部提出了提高动力系统的效率需求,并要求帕森斯采用高温高压蒸汽。不幸的是,在驱逐舰ACHERON上测试的结果表明,帕森斯式蒸汽轮机在采用高温高压蒸汽后产生了严重的振动问题,不得不放弃测试。
   皇家海军没有别的选择,只能继续使用这种可靠有余但效率不足的主机。二战的爆发使这种低效率充分的体现出来,帕森斯汽轮机公司的垄断也走到了尽头。
   两次大战期间,商船的主机功率需求增长缓慢,民用轮船需要的动力普遍在3000马力以下,蒸汽机足以满足需求,而且在这个功率水平,蒸汽机反而显示出更高的效率。
   高速渡轮,客货轮,邮轮由于对动力有着较高的要求,蒸汽轮机在这些船上开始广泛使用。从1930年的不莱梅号开始,到国王号,诺曼底和邱纳德的两艘“王后”号,这些超级豪华邮轮无一不使用蒸汽轮机作为动力。
     这些豪华邮轮中的大多数都采用了帕森斯专利技术制造的单级齿轮减速蒸汽轮机。诺曼底号则采用了不同的方式,她采用的是冲动式汽轮机和电力推进,但是蒸汽参数仍维持在350PSI和700华氏度,输出功率为16.5万马力,而女王号为16万马力,她们都采用4轴推进。
    邱纳德两艘女王号上庞大的蒸汽轮机机组体现了帕森斯公司一如既往的保守风格,每一套轮机都由高中低压气缸组成,总的降压级别达到70级。与之形成鲜明对比的是诺曼底号上的一台主机组只有高低压2个气缸,15级降压。
     随着柴油机的出现,蒸汽动力逐步丧失了竞争能力。从1911年第一艘远洋柴油机船SELANDIA号投入使用到二战爆发前的1930年代末,柴油机单机输出功率已经上升到1.2万马力,新建轮船中每3艘就有2艘采用柴油机动力。
     1930年代中期,随着美国海军的扩张,对蒸汽轮机的需求愈发强烈,美国人深感不能依靠英国技术。他们决定在蒸汽轮机制造领域进行自主研发。最终美国人决定采用通用电气公司GE研制的冲动式蒸汽轮机装备本国战舰,这些汽轮机的蒸汽压力为600PSI,825华氏度,参数比帕森斯蒸汽轮机高出许多。GE的汽轮机采用了标准化的设计,每套蒸汽轮机组采用1个高压和1个低压透平并排方式,轮机的转子输出连接到一台双级链式齿轮减速器上,链式减速器的齿轮输入端连接到主减速齿轮上,主齿轮再与次级齿轮连接驱动螺旋桨。
     虽然原理非常简单,但是由于轮机输出的功率大,各级齿轮之间受力情况复杂,齿轮间需要精密配合和协作才能完成传动,齿轮的加工需要依赖精密切割机床加工。而当时全世界美国拥有这种加工技术,这使他们可以利用高温、高压蒸汽并采用高转速的冲动式原理制造出大功率、高效能的蒸汽轮机。
   GE汽轮机的高压透平的转速高达6000转/分,低压透平的转速也有5000转,在通过低压透平后,蒸汽进入冷凝器凝积成水产生真空,从而提高效率。蒸汽压力越高、轮机转速也越快、效率也越高,因此整套GE机组只需要用18级降压,其中高压11级,低压7级。
     冲动式轮机的转子与反动式轮机鼓型的转子也完全不同,转子上有串有多个碟形圆盘。早期这些盘的截面为向轴方向收缩,现在采用的是整体锻造。叶片则镶嵌在这些圆盘外延的四周。在1940-1946年间,GE提供了804套冲动式蒸汽轮机,输出功率在25000-53000马力之间,它们在重量和尺寸方面明显比早期的汽轮机小得多。
     在二战期间,特别是对航程要求较高的太平洋战场。GE蒸汽轮机的燃油效率得到充分的体现。战后,蒸汽轮机普遍采用了冲动式设计。
不过解决转子高速旋转稳定性问题的还得归功于英国人Wilfred Campbell提出的,他加入的正是美国GE公司。正是他在1924年在美国机械工程师协会上发表的一篇论文对当代冲动式汽轮机的发展起到了至关重要的作用。
     1944年,为了满足船用汽轮机的需求,帕森斯公司成立了一个新的机构(PAMETRADA),这个机构成立的目的是专门从事反动式蒸汽轮机的设计,并以生产许可证的形式进行销售。PAMETRADA取得了不错的业绩,在二战后一段不长的时间内,英国仍是世界最大的造船国家。PAMETRADA设计的蒸汽轮机在450艘轮船上得到了安装,直到它在1967年关闭。 PAMETRADA的关闭主要是因为柴油机已经广泛渗透到蒸汽轮机的传统市场,柴油机的油耗可比蒸汽轮机降低30%,另外一个重要因素是由于英国造船业的衰退,这些原因使PAMETRADA的许可证变得失去应有的价值。
     战后舰用汽轮机的设计在GE汽轮机的基础上又有提升,这种提升是通过提高蒸汽参数和使用更为优良的材料和更科学的设计方法获得的。美国军舰上使用的蒸汽参数已经达到1200PSI和950华氏度。
     蒸汽轮机也找到了新的应用领域,那就是核动力推进。核动力在美国和苏联的潜艇和水面舰艇上都有大量使用,美国核动力航空母舰装备了4台蒸汽轮机,总功率达28万马力。不过蒸汽轮机在水面舰艇上的地位已经被燃气轮机所取代,不过出人意料的是苏联在1980年代仍装备蒸汽动力的现代级驱逐舰。
     战后中东石油异军突起,石油需求的猛增促使超级油轮的出现,VLCC出现后,她们需要3.2万马力才能达到15节的航速,而革命性的集装箱的出现改变了海运的面貌,高速的集装箱船需要更大的功率。
在60年代末到70年代中期,柴油机的功率还无法到达如此高的功率要求,在1972-1976年期间,使用蒸汽轮机驱动的新船总吨位每年都超过柴油机船,这种情况自1920年代后是没有出现过的,这很大程度上归功于超级油轮的建造。
     为满足船用推进的需求,蒸汽轮机的主要的供货商GE公司和STAL-LAVAL公司研发了标准化的设计,采用900PSI和950华氏度的蒸汽,使用热效率达到0.44磅/马力.小时。设计精良的交叉复合式蒸汽轮机利用现代材料和产品设计方法使叶片可以采用很高的速度,整体结构更为紧凑。Stal-Laval公司通过使用行星齿轮减速箱,使蒸汽轮机的尺寸和重量更趋紧凑。两家公司通过授权生产方式各自占有50%的市场份额。日本的造船企业,如果三菱、石船岛播磨、川崎等则成为主要的供货商。
     这一时期,轮机自动化技术迅速发展,无人机舱开始出现,轮机控制完全可以在舰桥内直接完成。轮机的可靠性也取得了长足的进步,除了锅炉等高压设备必须定期接受检查以外,其它的部件可以几年不需要检修。然而蒸汽轮机市场的短暂复苏在1970年代末期戛然而止,1973年和1979年爆发的两次石油危机使石油的价格暴涨。对节能的关注使大冲程,低速柴油机的优势完全体现出来,它们的燃油消耗率仅为0.31磅/马力.小时。
   蒸汽轮机如今只能在一小片领域找到立足之地,那就是LNG船的推进,因为她们使用从LNG中蒸发的天然气作为燃料,但是就是这个小小的市场现在也受到双燃料柴油机以及LNG再液化系统的威胁。

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 楼主| 发表于 2021-10-19 13:01:33 | 显示全部楼层
张浩-雷霆万钧 发表于 2021-10-18 23:48
早期的帕森斯蒸汽轮机,热效率大概刚超过10%,相对当时的蒸汽机已经是巨大进步。
但随着锅炉蒸汽压力提高, ...

多谢张元老抢课题!这么多内容,都能单独一章了
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晚到的约瑟 发表于 2021-10-18 09:19
哎,比穷,澳宋也好不到哪里——穷光蛋帝国主义!1%的镍铬,咱有稳定的镍铬来源么?

所以元老院的脊梁, ...

巴拉望岛有优质的镍,还有铬。
越南北部清化也有优质铬矿。
印尼镍不少
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晚到的约瑟 发表于 2021-10-19 13:01
多谢张元老抢课题!这么多内容,都能单独一章了

其实不太懂蒸汽机及蒸汽轮机。
无意中看到美帝二战下饺子的自由轮使用多涨蒸汽机而不是蒸汽轮机,主要是经济因素,美帝的蒸汽轮机性能优异但成本高。
二战时期锅炉制造水平提高,蒸汽压力提高,多涨机效率提高,相对早期的帕森斯蒸汽轮机更有优势。
但元老院现在锅炉制造水平也有限,很适合帕森斯蒸汽轮机,虽然这种蒸汽轮机效率不高,但相对蒸汽机提高一大步。
帕森斯蒸汽轮机转速也不高(早期都是直接带动螺旋桨,直到1910才开始使用单级减速机,更好适应工况,提高效率)。
而且在发电上较高转速及效率的蒸汽轮机也远优于蒸汽机
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 楼主| 发表于 2021-10-21 10:57:06 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2021-10-21 11:09:17 | 显示全部楼层
做课题(一)

        最近休息的时候,小李子周围没有围着一大堆的人听他说澳宋流行文学《三国》、《水浒》的故事了。小李子也没觉得失落,因为他自己的小组也抢了课题。

        “抢课题”运动一开始,小李子就抢了一个很复杂的课题——开槽机的改进。
        “开槽机”是成厂长的“外交战”成果:全澳宋也只有两台,硬生生被成首长薅来一台!成首长真是在元老院里老大的面子了!
有了“开槽机”工作效率自然是成倍的提高,省出的人工就能做更多的活了。不过小李子用新机器的兴奋劲过去之后发现,这“开槽机”也有个毛病——开槽时刀头会发生震颤。这种震颤是主轴来回换向运动引起的。
        机械总厂带教的师傅说:防止钻头颤震而采用的方法可以用两柄短钻头从相反的两面同时切槽。显然,不是所有情况下都合适这么做,特别是在小尺寸零件上。偏巧,这类要加工的小尺寸零件在蒸汽机厂数量还是占多数的。因此,“开槽机”除震颤问题也被列入了课题里,胡增寿还特别示意张爱宋,要将这个课题排在优先的位置上!

       原来,成首长也对这个一线生产问题表示了“高度的关注”。成默自然知道这个问题一劳永逸的解决方案。那为啥他知道答案却不去解题?原因其实和全澳宋也只有两台“开槽机”是一样的——耗费的人力资源不是元老,不是技术工,只是澳宋最不缺的普工。所以不重要,不紧急。只不过因为现在这台“开槽机”和成首长“密切相关”了,这个问题才入了他的法眼。

        元老院里对于规划民搞科研的争论也算是“月经话题”了。虽然从大道理上讲,这个世界的明天是属于规划民的,也必将属于规划民。但实际上,元老院在政策执行层面并没有为这个过程踩一脚油门,比如大图书馆目前还没对规划民敞开。基于这个前提,依靠规划民学习理论,掌握理论,最后理论联系实际,脱离大图书馆自己搞出科技创新,这个过程,特别是工程领域(少数理论领域除外,比如数学),在元老们的眼睛里简直就是慢的无法忍受的龟速!

       因此,虽说规划民和元老智商差不多,但规划民在科研方面的输出,从现阶段来看,近乎于零。

       成默对元老院办大学办科学院乃至“规划民搞科研”的各种折腾,也并不感冒——谁爱办大学,谁去办。十年育树,百年育人,现在的投入,还不知道何时会有产出!
       在他看来,在工厂里基于实际生产,让规划民搞搞小技改,更实际,更能见成果。毕竟很多技术和工艺知道怎么做以后,也有结合生产条件,继续改进和完善的空间。
       在机械厂的工作经历,让成默见识过各色各样的夹装工具和特制刀具,这些东西的催生往往是实际生产需要,是一线技术工人的“临场发挥”。
       元老院虽有旧时空的经验,但比较两个时空的生产条件差异巨大,也不可能照抄照搬旧时空的方案的一定是最优解。而这种事情依靠广大规划民工人再合适不过了。工厂能给他们学校课堂无法给予的平台和机会,让他们大胆实践尝试,让他们积累书本上学不到的经验和知识,而一线工人也有足够的内驱力去做革新,因为他们自己就是最直接的受益人。开槽机的诞生本身就是成默这帮酱油元老科研自救的产物呢!同时,有志向搞革新的技术工人又在创新中知道了自己知识的短板,知道了自己学习的方向,能更进一步促使他们高效地学习和成长。

       所以,成默对于工会这次“抢课题”的比赛还是很支持的,成首长为这次比赛特批了专项奖金,鼓励工人们多参加技术革新。同时作为500废之一,他也不能免俗,抓住这次机会(zhuang B)高瞻远瞩地向规划民工人们抛出了解决问题的技术路径“液压进刀”。以此进一步巩固他作为元老,同样是无所不知的形象。对,同前任周元老一样的无所不知!

        厂里接触过液压系统的不多,大家都说:“嚯!这东西很新鲜。”

       有脑子转的快的,想走捷径,请教周比利首长。

      “我下夜班刚躺下……”周比利在办公室里没好气儿地应了声,支开钢丝床,准备赶紧抽空迷瞪一会儿。他可没兴趣去做什么课题实验,他还用得着zhuang B么?

       “打压?打压什么?打压谁?”

      “泥腿子工人新名词记串了——应该说的是‘水压’,‘水压实验’锅炉出厂前的一种质检实验,给锅炉管道加水加压检查密闭性的。都做了一晚上水压试验了,现在哪个没长眼的叫我起来一律男的干跑女的干倒!”

      “水压试验还要你老人家亲自去参与?”

     “哎,MD命不好啊!不像你老兄收了这么多能干的徒弟,什么黄蓉、郭靖、杨康的。”

     “那你来呀,谁不知道咱儋州好?化工厂里美女多!你过来,一定让齐老师安排最漂亮的女徒弟给你当助手!”

     “妈的,儋州工业园那么鸡儿危险!我都是绕着走的,厂房我都不去的!你,说的就是你,明天赶紧提了机器就滚回去,再别来我这里!”

     “别啊,Cornish零零碎碎加一块儿那么一大坨,没你这个专家,我怎么装得起来啊!这次还是得劳动您大驾跟我走一趟!”

     “哎!真是上辈子欠你的!”

     “客户是上帝嘛!服务客户,首先要客户满意么。你就知足吧!咱们儋州一季才劳动您跑一次,拢共前后三四天。这要是启动文莱油田了,那些设备哪是二把刀土著能搞定的?你一去来回,还不得一年半载?”
       ……

      其实周比利还是猜错了。来找他的人想让周首长指导的是液压试验。但的确将“液压”误说成了“水压”。

       油液有吸振能力,在油路中还可以设置液压缓冲装置,故不像机械机构换向时引起振动扣撞击,使传动十分平稳,便于实现频繁的换向运动;因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上,例如仿形机床,磨床几乎全都采用了液压传动。

       液压的缺点在于:液压元件制造精度要求高,由于元件的技术要求高和装配比较困难,使用维护比较严格。

       虽然目前的工厂里缺乏技术工,但也不是没人懂液压,“胡一刀”就是这方面的行家里手。因此成首长的特别鼓励下,胡一刀也“积极主动”地加入了这个课题组,一有空就和徒弟们讨论方案。

        小李子想,首长都说行,胡增寿当然没问题了,他是“胡一刀”嘛!没想到第一次开小组讨论会,被请来当“奥援”“胡一刀”胡增寿却脱搔搔斑白的头发说:“嗯,你想得很好,就是不太实在,给你三天时间,去把零件、结构想想淸楚,然后再开会讨论。"
       小李子听了心烦,又是三天,又是讨论,这样慢拖拖地要弄到哪年?便说:“师傅,咱闯一下吧,船到桥头自然直!”
       胡增寿说:“瞎闯过不了五关,你也得想想,开槽机就一台,弄坏了怎么办?再说,如果目前就动,还得划两部车床为你加工。这两部车床不能生产,是啥代价?”
       小李子说:“为了完成课题,还怕代价?”
       胡增寿眼睛一睁:“啥?不讲代价!那你做课题为的什么?”
       小李子想, “胡一刀”这是怎么搞的?五六年前你要是有这么多的顾虑,怎么也车不了油泵塞。便说:“那就少停一点,马上动手!”
       胡增寿笑了 :“别老是想动手嘛,快去动脑筋,先把草图画出来。”

       话都顶屋梁了,再犟也没得用场,小李子只好憋着一股劲,回家画草图。磨蹭了两天,也不曾弄出个眉目,就把它搁下了。到了第三天早晨,胡增寿却向小李子讨图纸来了!小李子没有办法,只好把内中的困难说了。胡增寿搔搔头发说:“别怕,晚上我和你一起来弄。”
       之后,胡增寿和小李子下了班就凑一块,头碰头,脚碰脚,胡增寿帮着小李子出点子,想办法,看他那个劲儿,好象比小李子还着忙。
       草图终于弄出来了,大体上不成问题。小李子对胡增寿说:“师傅,这回好动手了吧,有些问题临时再出主意。”胡增寿说:“再想想,误差越小越好。图纸上改一笔,车床上要做两哩!”

       到了这一步,胡增寿倒又不着忙了,还另约了五六个老师傅来讨论过两次,修改了几处;末了又请技术员来参谋,把许多数字重新核算。小李子看他那副磨劲,真叫人急得出病来。

        在进刀的油路试机的头一天晚上,胡增寿温了四两酒,买了两包烟,和小李子一起来熬夜。他拼起两张方桌子,把所有的图纸都摊在桌子上,从总图看到部分,从部分看到子样,挨张挨页地核对,不停地抽烟,时不时提出一个问题,指着图纸问小李子:“如果这个部分,在长期运转中发生阻碍,会是什么问题?"
       小李子说:“可能是油路堵塞。”
       胡增寿用红笔一划:“对了,所以这油管要放粗一倍。”
       小李子坐在一张藤圈椅上,挨胡增寿连问了两个小时,那样子就象在通过职工学校的技术考试,实在难受。
       末了,胡增寿不再问小李子了,收起图纸,夹在腋下,在方砖地上踱步。小李子见他踱来踱去没有个完,思想便开了小差,想起当年胡增寿巧车大活塞的情景。年岁到底不饶人噢!这几年的生活经历,磨掉了胡增寿的英雄气槪。当年敢闯荡四海的胡增寿,和眼前不停踱步的胡增寿,他怎么也想象不出是同一个人。

       后来,没过几日,广徳又来找小李子说话了: “师弟,你上次编的那一段“胡一刀”的故事,蛮有神气,就是没说到正文上。这次抢课题的事情你可以再给咱们师傅编一段更有气势的啦!”
       小李子听了一咧嘴:“难!”和“胡一刀”做课题总觉得少了那么点劲儿。

       最后,那个叫啥“液压进刀”的东西成功了,好得没法挑剔。前后费了三十三天哩!要是三天该多神!因此上,给胡增寿续编评弹的事情小李子也就压根儿不提了。师兄广徳催过小李子一次,问小李子为啥不编。小李子说:“这故事没法编了,胡增寿变得有点……有点怕龙怕虎的了。”  
       广徳直摇头,想了想说:“不编也罢,做技术的实际情况就是这么三十三天,三百三十三天反复尝试失败和实验,枯燥无味【技术文也是如此】,真写成一刀成品,三天上线,听着爽是爽了,但也没人信了,起码在厂里干过的人是不会信的。


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 楼主| 发表于 2021-10-21 11:09:33 | 显示全部楼层
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发表于 2021-10-21 12:27:45 | 显示全部楼层
张浩-雷霆万钧 发表于 2021-10-20 00:31
其实不太懂蒸汽机及蒸汽轮机。
无意中看到美帝二战下饺子的自由轮使用多涨蒸汽机而不是蒸汽轮机,主要是 ...

汽轮机之所以耽搁到1910年代以后才在船舶动力上普及基本都是卡在减速齿轮上了。原来看过帕森斯在汽轮机减速齿轮设计和工艺上栽了很多跟头,但现在找不到资料了,不晓得元老院是否可以通过大图书馆资料绕过这一关。不过用于发电就和船舶动力不一样,汽轮机不需要通过齿轮减速可以直连发电机。
另外我记得汽轮机最好配套蒸汽温度更高的水管锅炉,否则蒸汽中混杂的小水滴颗粒容易损伤涡轮叶片。还是对元老院的动力技术上的总体水平提出了更高要求



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发表于 2021-10-21 14:05:30 | 显示全部楼层
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另外,大佬,萌生个想法。
就是能不能请大佬搞个动力系统发展年表之类的。(我觉得各领域都可以这么搞搞)
就是依着时间脉络,概述一下动力系统的发展情况,能出的产品。
这样外行写同人涉及到相关领域的时候查一下这个表就行了,不至于拍脑袋乱写。
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发表于 2021-10-21 15:34:33 | 显示全部楼层
兰度 发表于 2021-10-21 12:27
汽轮机之所以耽搁到1910年代以后才在船舶动力上普及基本都是卡在减速齿轮上了。原来看过帕森斯在汽轮机减 ...

是的,蒸汽温度好像要到400摄氏度以上才可以的。而且锅炉水还要经过软水除氧才不容易让锅炉中水管结垢产生受热不均造成锅炉爆炸的。离开了汽轮机岗位二十年了,很多东西早就忘得一干二净,不知道对不对
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发表于 2021-10-21 16:24:35 来自手机 | 显示全部楼层
兰度 发表于 2021-10-21 12:27
汽轮机之所以耽搁到1910年代以后才在船舶动力上普及基本都是卡在减速齿轮上了。原来看过帕森斯在汽轮机减 ...

在1910年前,帕森斯蒸汽轮机都是直接带动传动轴,使用减速机后效率提高。
随着锅炉技术进步,蒸汽温度压力提高,蒸汽轮机转速增加,需要减速机才能更好发挥提高效率。
蒸汽温度压力再提高,帕森斯蒸汽轮机就不合适了,还不如三涨机更合适,二战美帝自由轮就使用了多涨机(美帝GE的汽轮机又太贵)。

元老院的立春级改或者901等使用帕森斯蒸汽轮机,可以提高效率增加航程,即使不用减速机。
而且又不是复杂的变速箱,而是通过齿轮减速,让船巡航时工作在蒸汽轮机的较佳转速。
对元老院来说,这种简单的减速齿轮加工应该不难,关键是材质,耐用性问题。
立春与901改都不大,对材料要求没有那么高,实在不行还有一招,材料不够质量补,放大齿轮 ,用笨重代价换取耐用性。
像卓别林的摩登时代里面巨大齿轮(下图)

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发表于 2021-10-21 16:29:57 | 显示全部楼层
张浩-雷霆万钧 发表于 2021-10-21 16:24
在1910年前,帕森斯蒸汽轮机都是直接带动传动轴,使用减速机后效率提高。
随着锅炉技术进步,蒸汽温度压 ...

蒸汽温度压力提高到能用汽轮机那个档次,三涨机的经济性就不够看的了,少说也得五涨六涨才行
立春级的后继型号能用上复涨机就谢天谢地,能用上三涨机,海军得给约瑟元老发一吨重的奖章了。

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