第625章 金狐狸的警告，马力的奥秘！(3/5)
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。