劉玉龍聽完了汪萊的蒸汽船的情況匯報之后,直接叮囑他:
“蒸汽機的事情和鋼鐵廠一樣,繼續升級改進迭代,同時快速擴大生產。
“所有造船廠盡量建造蒸汽船,除非蒸汽機供應不上的時候,才去繼續造傳統帆船。”
這個事情牽扯范圍大,幾個格物院秘書一起答應下來:
“臣等謹記。”
汪萊繼續匯報了一個情況,同時也咨詢了一個問題:
“啟奏陛下,在鋼鐵廠能夠批量生產精鋼之后,機械司就按照陛下曾經的旨意,恢復了蒸汽輪機的研究。
“已經制作出了一臺六層槳葉的蒸汽輪機,其最大出力已經與往復式蒸汽機不相上下了。
“而且根據蒸汽輪機的特性,很明顯可以繼續擴大以獲得更大的力量。
“根據陛下的旨意,蒸汽輪機可以用在大型船舶上。
“但是蒸汽輪機的轉速遠高于往復式蒸汽機,至少超過每分鐘三千轉之后才能有比較高的效率。
“理論上可以通過減速齒輪,轉換轉速之后驅動明輪。
“但是明輪轉速不能太高,通常都在每分鐘三十轉到六十轉,速度太快就容易損壞。
“從每分鐘數千轉,減速到每分鐘數十轉,減速齒輪設計加工難度極高。
“工匠希望能夠請教陛下,此事有沒有更好的解決方法。”
劉玉龍已經正式定下了蒸汽輪機的名字,不讓工匠再叫車盤式蒸汽機了,歐式蒸汽機也改稱往復式蒸汽機。
劉玉龍還曾經專門要求過,應用往復式蒸汽機之后,蒸汽輪機也要繼續研發下去。
轉爐煉鋼技術基本完善之后,精鋼的冶煉成本直線下降,蒸汽輪機的研究也隨即擴大了規模。
制作了更大的蒸汽輪機,測試了輪機性能之后,準備用于船舶的改造實驗。
但工匠們在這里遇到了難以解決的復雜難題。
用機器驅動船舶航行,理所當然的方法就是水車式的“漿輪”,去制作蒸汽明輪船。
往復式蒸汽機結構沉重,還要依靠曲軸和活塞傳動,所以適宜轉速很低,通常在每分鐘數十轉到數百轉的區間。
明輪需要持續拍擊水面,適宜的旋轉速度也很低,通常是每分鐘幾十轉。
用往復式蒸汽機驅動明輪,通常只需要一個減速齒輪就行了,甚至可以不使用減速齒,樂意用蒸汽機直接驅動明輪旋轉。
所以往復式蒸汽機明輪船的技術難度極低,才能在蒸汽機出現之后快速應用,算是往復式蒸汽機的衍生科技。
但是蒸汽輪機就不行了,正常都是每分鐘三千轉起步,成熟之后基本都是每分鐘一萬轉。
驅動明輪必須使用百倍減速齒輪組,加工制造難度很高。
如果能夠量產這種東西,就可以直接去生產內燃機和汽車了,不用折騰往復式蒸汽機了。
至于怎么解決問題,劉玉龍理所當然的想到了螺旋槳。
不過這不是什么奇特的想法,劉玉龍覺得應該早就有人想過了:
“工匠們既然已經做過蒸汽機風扇了,風扇可以吹風,也就可以吹水。
“格物院那么多的工匠,應該有人考慮過這種設計吧?
“不過風扇要改變一下形狀,將長直扇葉改成蒲扇一樣的短圓狀,螺旋排列在主軸末端。
“將其沉入水中,旋轉向后推水,反過來讓船舶向前航行。
“這個設備可以稱之為螺旋槳。
“螺旋槳不會持續拍擊水面,轉速就可以大幅度的提升,應該能達到三百轉左右。
“這樣大功率的輪機,最多二十倍的減速齒輪就足夠了。
“小功率輪機甚至可以直驅。”
汪萊回想了一下馬上點頭說:
“陛下圣明,確實有過工匠測試過這種螺旋槳設計。
“轉速確實可以大幅度提升,相應的減速齒輪設計壓力就大幅度降低了。
“甚至用低速蒸汽輪機,直接驅動螺旋槳,也不會導致損壞,只是性能會明顯降低。
“但這又形成了另外的兩個難點。
“如果蒸汽輪機置于水面以上,就需要用九十度齒輪兩次轉變方向,才能驅動螺旋槳。
“這種結構在高速旋轉下非常容易損壞。
“如果將蒸汽輪機置于水面以下,用驅動軸直接穿過艦體,密封問題就難以解決。
“因為主軸要持續高速旋轉,無法直接密封。
“工匠提出的設想是,使用有油性的木材、黃銅、石棉繩來做密封,同時配合尾部單獨的水密艙和抽水機持續排水。
“但是這些密封材料的損耗仍然很快,關鍵是尾部滲水的船艙也很容易損壞……”
蒸汽輪機與螺旋槳更加適配,但是想要讓讓螺旋槳上船,新的麻煩問題又出現了,比往復式蒸汽機麻煩的多。
這一連串的新問題都需要專門去解決,大概就是跨越式研發的負面結果。
汪萊說明這些情況的時候,周圍幾個大學士都集中了精神,想聽聽劉玉龍有什么好辦法。
劉玉龍回想了一下現代的船舶螺旋槳傳動軸怎么密封。
劉玉龍和很多男人一樣都對這種事情很好奇,所以在造船廠干活的時候跟工程師們聊過。
劉玉龍就直接拿出工程師給自己講解的內容,轉達給眼前的這些工匠們:
“螺旋槳傳動軸防水問題屬于‘動態密封’問題。
“傳動結構只要開始運動,就肯定會有滲透現象,物理上無法做到百分之百密封。
“所以就要放棄‘密封’這個想法,改用‘避免滲水’的思路來解決。
“密封的目標是防止滲水,但防止滲水的方法不只是密封。
“我們可以從內向外吹水、吹油、甚至向外吹氣。
“只要由內而外的壓力,超過由外而內的水壓,那水自然就進不了船艙了。
“相當于進攻性的防守,我們只要能夠打死所有的敵人,自然也就不需要再專門去防守了。”
幾個大學士全都恍然大悟,控制不住的交口稱贊:
“原來如此,換個角度解決就好了。”
“原來還可以這樣做。”
“陛下圣明啊。”
“有了這個法子,蒸汽輪機上船就再無阻礙了。”
劉玉龍等大學士們宣泄了情緒,繼續叮囑一些自己聽打聽來的具體方法和細節:
“將傳動軸的軸套從一個,改成一個加長的長筒。
“長筒內留出多個半獨立的空腔,其中一部分用作原有的軸承軸套。
“另外兩個用油泵泵入油液,兩個用氣泵持續吹入空氣。
“油液首先為軸承供油,同時擋住空氣的滲透,避免空氣吹入軸承,產生空泡。
“空氣持續向外吹,減少油液的滲透和浪費。
“這需要氣泵和油泵,制作邏輯跟水泵類似,只是加工難度更接近蒸汽輪機。
“與此同時,軸套中各個半獨立空腔之間的縫隙,應該盡可能狹窄。
“以避免油液、空氣、海水逐漸混淆在一起,失去作用。
“外面再加上兩層收縮式密封橡膠墊,傳動軸旋轉的時候張開,不阻礙傳動軸活動。
“停轉的時候收縮靜密封,防止漏氣、滲水、滲油。”
這就是現代大型船舶主軸的防水方法,通常都會有總共七層結構。
按照造船廠工程師的說法,可以做到終身不漏水,最多是破壞一到兩層結構。
大學士們趕緊連連贊嘆,同時把這些東西仔細記錄下來,這能節省他們大量的腦細胞。
劉玉龍等他們現場記下來之后,才繼續說自己關心的另外的問題:
“蒸汽機驅動的各種加工工具的研究也不能放松。
“蒸汽鼓風機、抽水機、鋸木機、造幣機、鍛機、軋機等等。
“然后是材料方面的研究,各種合金的特性的研究,也要一直持續。
“比如在純鐵中加入什么樣的材料,能夠得到什么樣的效果。
“采用什么樣的加工方式,又能得到什么樣的結果。
“這些都是未來的長期工作,永遠都不能停。
“就算是短期內沒有什么成果,人力和物力的支持也不能縮減。
“發現一種新材料,就可能解決一個長久以來的痛點。
“制作更高精度的工具,生產更高水平的機器,冶煉更高性能的材料,再制作新的工具。
“生產加工制造能力就是在這樣的循環中不斷升級的。
“對了,這方面最近有什么新的發現嗎?
“看上去有用沒用先不用管,讓我來判斷,先說說足夠特殊的發現。”
幾個秘書對望一眼,李銳不太確定的說了一個情況:
“最近的報告里面提到了一件事。
“有工匠在摸索大型傳動軸的機械加工方法,他在實驗中嘗試用軋機縱向軋制鋼柱。
“但是軋制之后,鋼柱強度不但沒有升高,反而下降了。
“他繼續測試后發現,軋制后的鋼柱強度由外而內不斷降低,鋼柱的芯部最為酥軟。
“輕輕敲擊就會變得坑坑洼洼,像面團一樣。
“這與他的預期恰好完全相反,冶金司的其他工匠也覺得很奇怪。
“有工匠不愿意相信,于是就去分頭做了測試,但是最終都復現了這個結果。
“也有工匠意識到,以前用樹干鋪在地上,用來運送大型石材的時候,也有這種效果。
“樹干被巨石碾壓的多了,中間也會變得格外脆弱,最終完全崩潰。
“有工匠注意到過,這種崩潰是由內而外的。”
劉玉龍聽了這些說明,在短暫的疑惑之后,猛地反應過來了,這可能是怎么回事了。
于是似笑非笑的問了個看似不相關的問題:
“應該有人嘗試過,用芯棒頂壓鋼柱的中心,用以生產鋼管吧?”
李銳馬上點頭回答說:
“有工匠嘗試過,這是制作銅管的方法,但是用在鋼管加工上卻失敗了……
“等等——陛下您的意思是,先縱向軋制鋼柱,再去頂壓!”
李銳說到半截就反應過來了,既然鋼柱內部會變得酥軟,那就可能被芯棒頂穿了。
劉玉龍微笑著對汪萊說:
“盡快成立個小組,專門去研究這個現象,以及這個加工方法。
“軋機的軋輥不要與鋼柱平行,可以采用三個軋輥相互傾斜一定角度,持續軋制鋼柱。
“用軸承固定鋼柱的位置,讓鋼柱在軋輥的碾壓下旋轉。
“確認持續長期軋制之后,鋼柱中心的酥軟到極限之后,會不會發生撕裂。
“無論是不是會撕裂,等另外準備一根芯棒,在持續軋制的同時,用芯棒頂壓鋼柱芯部。
“確認是否能通過這樣的工藝,用芯棒頂壓實現鋼管的生產。”
幾個大學士都有種恍然大悟的感覺,被劉玉龍點名的李銳馬上應承下來:
“臣記下了,臣今天就去安排!”
劉玉龍知道這個方法會成功,因為這就是無縫鋼管的技術原理。
無縫鋼管是現代工業中的非常常見的管道材料,其研發和生產的難度其實都不算高。
有質量穩定的鋼材,有了基本成熟的蒸汽機,還有能夠軋制鋼坯的大型軋機。
擁有這些資源的人,還能夠去嘗試各種各樣的加工方法,就有可能把這個技術折騰出來。
這就是有基本成熟的科研機構的好處了,大量的工程人員長期專職搞各種各樣的實驗,不斷折騰出各種新的發現。
劉玉龍再用自己的先見之明篩選點撥一下,就能讓有用的技術快速成熟并落地生根,避免重要技術被埋沒。
無縫鋼管主要用于生產各種承壓管道,進而提升冶金、機械、鍋爐的性能。
現代的正規槍管和炮管,其實是用鍛造鋼柱鉆孔而成的,通常不會使用無縫鋼管制造。
因為鍛造件性能高于軋制件,鋼柱鉆孔的槍管性能,高于軋制而成的無縫鋼管。
不過在十九世紀中期,槍管還是用熟鐵做材料,讓鐵匠手工卷制而成的。
無縫鋼管的性能和穩定性,都遠超這種熟鐵卷制的槍管,且生產速度也能全面領先。
就算是熟練工匠,一個月也就能生產兩根卷制槍管。
但是無縫鋼管技術成熟之后,一條生產線一天就能生產數千根槍管。
一條生產線能頂數千個工匠。
現在的大漢民兵大部分仍然只有冷兵器,主要任務是維持治安并作為儲備兵力。
正規軍才能做到人手一桿槍、一把刺刀。
有了無縫鋼管技術之后,劉玉龍就能給大漢的兩千萬民兵發槍了。
以后的海外民兵自然也能夠全面持槍了。
而工業時代的槍械和彈藥供應,也能成為限制軍隊獨走的手段,所以這門技術現在非常重要。