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主题:【原创】小猫的原创:旧日本海军主力舰主机发展史 -- 妖猫drake

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家园 【原创】小猫的原创:旧日本海军主力舰主机发展史(五)

今晚有事,先更新部分,明早补上,呵呵

日俄战争前后的主力舰主机发展

上文我曾经提到,英国海军迫于法制水管锅炉的强大效力,不得不在自己的军舰上采用这种锅炉。但是英国海军上下打从心底对高卢人的设计抱着怀疑态度,而法国锅炉在可靠性方面可谓是臭名远扬。因此在1901年计划的爱德华七世级战列舰上面出现了诡异锅炉混装情况——10座英国Babcock and Wilcox(巴布科克和威尔考克斯公司,简称B&W,后来和著名的MAN公司合并,如今还活跃在能源和动力设备领域)公司生产的水管锅炉搭配6座苏格兰老火管圆锅炉。此前出于不同目的的政客、国内锅炉厂商和部分海军人员联合发起了一场声势浩大的抹黑法制贝尔维尔水管锅炉的运动,后来被称为“锅炉战争”。虽然锅炉混装给日常保养工作增添了不少麻烦,但是搭配两座四汽缸直立三胀蒸汽机产生高达18000马力的动力输出,可以算是一份令海军满意的动力设计答卷。

而日本海军就显得没那么保守,1903年(明治三十六年)设计完成第二年动工的战列舰“香取”和“鹿岛”只采用了威尔考克斯水管锅炉。威尔考克斯水管锅炉属于横置水管锅炉,与贝尔维尔式纵置水管锅炉最大的不同就是锅筒与热源交叉布置,锅炉水在循环过程中北多次加热,相对吸热面积更大,产生的蒸汽压力也更足。

“香取”级一共装载了20座锅炉,呈4、8、8配置在三个锅炉舱中。在烟囱方面,“香取”采用了与“三笠”号设计相似前12座锅炉共用一台烟囱,第三锅炉舱则独享一座烟囱的设计。由于威尔考克斯式锅炉体型更为苗条,而且锅炉舱被设计的十分紧凑,所以“香取”级的锅炉舱总长度比此前的日本主力舰短的多,而从外形看两座烟囱也靠的很近。

在主机方面,“香取”级是日本战列舰中第一个装备了四缸直立三胀蒸汽机的,“香取”与姊妹舰“鹿岛”号的蒸汽机几乎完全一样,但是由于在试航中出现蒸汽机中压气缸滑动气门阀门失效的情况,“鹿岛”在主机中压气缸上增加了第二个滑动阀门。

1904年(明治三十七年),在国会通过临时军事费的推动下,海军设计了国产装甲巡洋舰,翌年动工建造两艘,这就是日本自夸为“最初战巡”的“筑波”/“生驹”两舰。这两艘通体透着革新气味的军舰在轮机方面也开创了日本造舰的新时代——国产的宫原式水管锅炉第一次被装备在主力舰上。

宫原二郎造船大监(所谓佐官相当官)的这款著名发明算是在对亚罗式、巴布科克和威尔考克斯等锅炉的优缺点进行研究后的一个独创,其大型舰用版本,7个汽包被两组三回程斜管和两组垂直下水管连接,自动水循环原理不再是“热虹吸”式,而变成“温度-密度”转换式,即依靠冷水密度较大,热水密度较小的特性使得锅炉水有效的循环。也可以认为是一般弯管四汽包水管锅炉的变体。小型舰用宫原式水管锅炉则通过一组三回程斜管和一组垂直下水管串联4个汽包,算是比较正统的弯管水管锅炉设计。

宫原式锅炉第一次上舰是在1902年(明治三十五年)三景舰之一“桥立”号上,这次实验性改装一部分原因是为了摆脱掉从投入使用就故障不断的法制火管圆锅炉。改装之后的“桥立”号在同装备贝尔维尔火管锅炉的“严岛”号和装备威尔考斯克水管锅炉的“八重山”号进行的对比测试中,取得了热效率最高和相对维护时间最少的压倒性优势。因此日本海军放心的在“筑波”级上装备了20座宫原式锅炉。其锅炉舱设计为前后两个锅炉舱中各放置10座锅炉,锅炉的燃烧室口都朝向舷侧,面向煤仓以方便加煤。

“筑波”级的蒸汽主机也采用本国设计的四缸直立三胀蒸汽机,其设计基本是以“香取”号主机为蓝本,但是采用了“鹿岛”号的气门亢余滑动阀门设计。不过考虑到日本国内工业水平限制,最终“筑波”级的主机气缸的可使用压力和行程等保守的采用了“出云”级的设计数据。但是在汽缸润滑方面,日本首次尝试了“高压注油技术”,这使得设计保守的主机却能够保持主轴转速达到150转/分。另外“筑波”也是日本国产主力舰第一次采用对向外旋螺旋桨。

也许“筑波”级生来就是技术进步的弄潮儿,二号舰“生驹”在建造过程中实验性的装备了重油喷射装置,成为日本第一艘装备混烧锅炉的主力舰,其主机因此比“筑波”号增加了1000马力。

1905年(明治三十八年)开工建造的“萨摩”号采用了与“鹿岛”号相同的主机配置方式,但是改用20台国产的宫原式水管锅炉,同时为了防止出现一枚鱼雷摧毁轮机舱的情况,锅炉舱被拉长,随之而来的便是两座烟囱的间距较“鹿岛”明显增加。当时日本在蒸汽主机方面尚没有太多建树,因此在设计方面采用了简单放大的方式,“萨摩”级的两台四汽缸三胀蒸汽主机简言之就是“香取”号主机照比例放大10%而来,可使用最高压力则增加了约5%。

同年开工的装甲巡洋舰“鞍马”在三间锅炉舱中分别塞入了8台、10台、10台宫原式锅炉,三根烟囱分别负责各锅炉舱中28台锅炉的排烟。主机方面则完全照搬了“筑波”级的主机设计,不过由于增加了8台锅炉,蒸汽产出量提高不少,因此在更为充足蒸汽推动下“鞍马”号主机的动力较“筑波”提高约10%,主轴最高转速也提高到160转/分以上。在1907年10月21日下水后的全速公试中,主机提供了超出22500马力设计要求的23081马力,“筑波”最高航速则达到21.25节,超出设计值20.8节。

1906年开工的“安芸”号战列舰是“萨摩”级的二号舰,由于锅炉减为15座,呈3、8、4的怪异布置,其中第二锅炉舱的4台锅炉两两背靠背,,所以上层烟囱间距也不均与,外形与“萨摩”存在不小差异。“安芸”级减少锅炉是缘于1906年11月宫原亲自上书舰证本部,请求全面换装在“生驹”号装巡上实验装备过的煤炭重油混烧锅炉,由于更换了混烧锅炉,“安芸”在减少锅炉搭载的同时,搭配引进的布朗.柯蒂斯式直联式蒸汽涡轮机,能产生21600马力,比“萨摩”宫原煤炭专烧+四缸三胀蒸汽机产出的17300马力,增幅近20%。

1907年开工的“伊吹”号装甲巡洋舰是“鞍马”的姊妹舰,锅炉也随“安芸”一起变为宫原式煤炭重油混烧锅炉,总共18座锅炉,呈8、5、5布置在三间锅炉舱中,第一锅炉舱8台为单面布置,剩余10台锅炉则是背靠背的两面式布置。不过虽然锅炉舱布置极为不均匀,但是上部等距的三根烟囱的布置却还算中规中矩。“伊吹”在计划之初就被作为蒸汽涡轮机的试验舰,不过考虑到要为“安芸”号搭载涡轮机做好实验,因此“伊吹”自开工便是无休赶工状态,1907年5月开工,至11月11日便下水,其6个月的工期堪称日本舰艇建造的奇迹。

由于涉及到主力舰动力发展的重要一步——蒸汽涡轮机的使用,所以“伊吹”和“安芸”的很多内容小猫决定留在下节在聊。还要插一句,宫本式锅炉的技术水平其实比同期的亚罗式、巴布科克和威尔考克斯等锅炉还要高一些,其循环系统虽然稍显复杂但是始终运作的不错,很可惜此时的日本海军还只能算是二流强队,西方海军是不太可能低下头来不耻下问,使得这型锅炉没能如亚罗式一样行销海外,有些可惜。

妖猫drake:更新完第五节,再来聊聊煤仓和对马扔煤事件

妖猫drake:【原创】小猫的原创:旧日本海军主力舰主机发展史(6.1)


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