蒸汽機的研發,作為東海商社頂級中的頂級項目,即使在戰時也毫不松懈,終于去年下半年拿出了第一款相對成熟的型號“新星150”。
這是一款單缸雙動式蒸汽機,配合木工組研發的“火山1”式火筒鍋爐使用——雖然“木工”看上去跟“鍋爐”很不搭,但實際上木工組常年使用蒸汽烘干木材,對鍋爐早有一定的研究,反倒比臨時搭起的草臺班子更對口,因此承擔了重要的鍋爐研發工作。
火山1體型不大,是一個臥式的圓柱體結構,使用鑄鐵殼體,特點是殼體內部有一個獨立的圓柱形煙筒,燃燒室產生的高溫煙氣通過這個煙筒對內部水體進行二次加熱,可以略微提高加熱效率。這型鍋爐每小時可將200kg的水轉化成水蒸氣,蒸汽壓最高可達0.3Mpa,也就是三個大氣壓。
鍋爐產生蒸汽,而還需要蒸汽機才能利用蒸汽。“新星150”就是這么一臺機器,它的汽缸直徑150mm,行程300mm,每分鐘120轉,指示功率6.4kw,額定功率5kw。火山1和新星150搭配使用的時候,每小時耗煤約20kg,綜合熱效率約4。
(注:指示功率蒸汽壓強活塞面積行程頻率,雙動式再2)
這個效率相比當初工業部設定的“5畜力等效線”還差一截,但一個非技術因素推了它一把——隨著煤炭來源的開拓,煤價一路走低,現在批量采購的話,每公斤價格已經低于3文了,相比當初大大降低,所以即使效率只有4也能用了。這真是令工業部諸公汗顏啊。
而且這臺150也不是沒有亮點,相比歷史上的早期蒸汽機,它轉速和工作氣壓提高了一倍,技術水平其實不錯了。這也是有賴于工業部多年來的技術和工藝人才積累,以及對軸承、石棉密封件、安全閥、氣壓計等技術的提前引入。
不過也有所不足,當年瓦特可是能造出直徑達762mm的巨大氣缸的,可以在低技術條件下硬生生把功率堆上去。但這是因為那時英國已經有了不少工業積累,有相當龐大的水力機械和加工器具,但東海工業部可沒有,因此只能從小氣缸做起。
目前新星150尚未正式量產,只試產了五臺,三臺放在紡織廠使用,兩臺工業部自用,準備先試用一段時間,待進一步發現問題和改進后再批量投產。現在看來,表現其實還不錯,這個級別的功率可以和原有的水車無縫銜接,甚至動力輸出還更平穩些,實用性很強。可靠性也還算可以,工業部經過幾年的磨練,加工精度可以自夸一下了,平均也就三天出一次故障,而且由于蒸汽壓力低,就算出故障也沒什么大風險,并沒有韓松說得那么恐怖。
受此激勵,他們已經開始試著制造更大一號的25kw級別“新星180”了,如果成功的話,將足以替代目前建造成本極高的大型水力輪組,助推東海商社的大型加工能力再上一個臺階。
當然,在陸地上有穩定環境且有專業人員維護的情況下,新星150能運行得不錯,不代表上了顛簸的船只還能平穩運行。所以在反復驗證之前,海洋部是不會讓這些骯臟吵鬧的機器上他們的新銳寶貝艦船的。
李濤等人參觀完一遍后,依依不舍地下了追云號,站在碼頭上重新審視這艘巨艦,又別有一番滋味。
與之前星火級黑黝黝的船漆不同,烈焰級采用了高貴(真的貴)的白色涂裝,又在炮窗位置涂上了一整道紅色標識帶,顯得格外飄逸亮眼。隨著貨物不斷搬運下來,水線不斷降低,露出了船底漆,居然也是紅色的!
這是工業部搗鼓出來的一種以紅丹為主要有效成分的船底漆。紅丹是一種中藥,也就是氧化鉛,可以高效防腐。其實之前在星火級上也用過,不過星火級船底漆以黑色的柏油為基材,即使加入紅丹也看不出來,而這次烈焰級采用了昂貴的以脂肪為基底的“白料”,自然就透出了鮮艷的紅色。
隨著水線的降低,烈焰級的船體型線也展示在了眾人眼前。
傳統中式帆船,與后世的現代船舶類似,船體的橫截面都是個上寬下窄的“甲”型;而歐式炮艦,則是水線附近最寬,越向上反而越窄,橫截面接近一個上窄下寬的“由”型。乍一看,歐式炮艦的形狀應該會穩定一些,畢竟底大嘛,但實際上恰好相反,甲型船體在水中更穩定。上寬下窄的甲型船體有個好處,就是船體的任何左右搖晃,都會導致浸入水中的體積增大,進而導致浮力增大,使船體擺回正中。反之,如果上窄下寬,那一旦船體傾斜到一定角度,就會導致浮力減少,引發進一步傾斜,甚至側翻。
但歐式炮艦這么設計也不是沒理由的。首先,這是有歷史原因的,當年歐洲不少口岸按甲板面積收稅,所以荷蘭人為了避稅,就把甲板做小,船身做大,最后就成了胖胖的由型船體。這就是著名的笛型船,后來還引發了其它歐洲國家效仿。
其次,這種船體符合了戰列線時代火炮安置的需要。為了盡可能多地裝備火炮,戰列艦往往設置了多層甲板,同時為了穩定重心,就把重炮放置在底層,輕炮放置在上層。而重炮體積大,炮甲板也必須大才行,這導致了水線附近寬度最大;根據力學原理,上層炮甲板得盡量窄一些,才能穩定重心并且在發炮時減少對船體的沖擊。所以最終就成了上窄下寬的由型,雖說不太穩定,但干舷足夠高,倒霉到側翻的次數并不多。
可以說,沒有最好的設計,只有最合適的設計。烈焰級的設計思想,就體現了東海商社和海洋部的需求,即“商戰兩用”,平時作為商船,能盡可能好地完成運輸任務,戰時塞滿火炮和物資,能成為一艘有統治力的強力炮艦。這種蠻橫無理的要求實在是讓造船廠的周正茂等設計師很是頭疼,最終他們一拍腦袋,決定把船體分為兩段來設計,以適合兩種狀態的要求。
戰斗狀態,為靈活起見,載重較少,而運輸狀態肯定就要多一些,所以設計組設定了兩個水線,較低的是戰斗水線,高的那個是運輸水線。
從船底到戰斗水線的水下部分,除了舯部對阻力影響不大做得盡可能豐滿以外,其余部分大致都呈V型,以降低重心、增加穩定性,并且減少阻力、提高航速。而這一段再往上,船體的豐滿程度則急劇增大,這是為了在運輸狀態下盡可能多裝點貨物,當然這時船只的操縱性和靈活性也會被大大拖累了。等過了滿載水線,船體寬度則不斷縮小,以減少炮甲板和露天甲板寬度,收縮重心、減少炮擊時的力矩。
與這樣的船體設計思路相適應的,船體的長寬比從原先星火級的3:1提升到了4:1。長寬比的提升可以在相同排水量的情況下降低正面橫截面積,從而減少阻力。后世船只的長寬比通常在6以上,但在風帆時代,這個參數并非越大越好。帆船的動力不是來自于正后方的螺旋槳,而是來自于四面八方的風力,更確切地說,是風壓、升力和水體阻力共同作用的結果。船體過長,會導致轉向所需的力矩變大,降低船只的操縱性,所以歷史上的同級別航海帆船,一般最多也就到4:1,很少有更長的。
最終的設計結果表現出來,就是之前說過的數據,船水線長約36米,寬9米,戰斗吃水3.23.5米,運輸狀態吃水3.8米,是一艘多用途的船只。
當然,外行人看到這樣的船體,最多只能感嘆一句修長,并不能看出多少門道,而艏部形狀的改變,則是任何內行人都一眼能看出來的。
烈焰級也如后期星火級一樣摒棄了福船的方形艏,但也不是歐式帆船用了幾百年的圓形艏。新式艏呈三角形,斜向上高高伸出,看起來已經有幾分飛剪艏的味道了,當然并沒有飛剪艏那么極端,畢竟海洋部不想每出航一次都得面臨艏部被浪頭打爛的囧境。這種形狀的艏部一來可以在一定程度上劈開波浪、減少阻力,二來艏部吃水的每一點增加都會導致排水體積的大幅提升,儲備浮力相當豐厚,可以規避風帆時代極為危險的埋首現象。哦,還有,三來在造型上非常美觀,配合向前方堅挺伸出的首斜桅,讓任何一個見到這種船的人都忍不住贊嘆,甚至產生一種用畫筆把它記錄下來的沖動。
作為幾百年風帆戰艦優秀設計和東海海軍數年實踐經驗的集大成者,橫空出世的烈焰級具備著極其優良的綜合性能,不但載貨量大、航速快,而且機動性也很驚人。她加速減速轉向都很靈活,由于船身曲線的優秀設計和儲備浮力的充沛,可以關了炮門以一個看上去幾乎要傾覆的大傾角進行劇烈轉向,完全不像一艘大船(實際上滿載才六百噸的船本來也稱不上大船)。
現在,只剩下一場真正的遠航來檢驗她對抗風浪的能力了。
如此高速和靈活性,甚至讓星火級都感覺到了巨大的壓力。作為一艘二百噸級的船,載重和火力比不過六百噸的船也就算了,竟然連機動性也比不過,這還怎么混?!因此星火級的大改計劃也被提上了日程,作為造船廠下階段的重點。
當然,這樣一級偉大的船,得到她的代價自然不會低。
“什么,一萬八千貫?”魏萬程聽了韓松報出的烈焰級價格,不禁驚得瞪圓了眼。“這也太貴了吧?”
史若云上臺之后,開始孜孜不倦地推進東海商社各部門之間的貨幣化結算,如今已經小有所成,至少闊馬造船廠能向海軍為每艘船報出一個合理的結算價格了,既能有一定利潤,又不過于暴利。當然,只是內部價,不會向外出售的。
韓松苦笑了一下:“這還只是裸船的價格呢,不包括船上的各式裝備和人員。不過這是第一批,成本自然高些,等以后跑順了,價格應該會降到一萬五以下。周正茂還規劃了一個柞木為骨、杉木作殼的減配版本,可能連一萬都用不了。”
魏萬程仍然一副吝嗇鬼的樣子:“就算一萬,可是星火級才一千八一艘吧?這就五六倍了啊,但是載貨量有五倍嗎?滿載裝貨四百噸……也就三四倍吧!這不是完全不值嗎?”
實際上他說的雖然外行,卻切中了事實。木帆船時代,性價比最高的就是二百噸上下的小船。哪怕列強有實力制造上千噸的大船,然而在歐洲、美洲近海航線,執行大部分運輸任務的還是這一級別的小船。因為大型遠洋船只為了抵抗風浪和自身的重量,必須花費大量的額外成本增加強度才行,在成本上是比不過皮薄的小船的。
韓松一副無奈的樣子:“你不能光比載重啊,火力和船殼都被你吃了?好好好,咱先不算打仗,只談商業。烈焰級雖然性價比不如星火級,但是她能跨越大洋去更遠的地方進行貿易,這利潤可比你在近海折騰賺得多多了吧?兄弟,你好歹也是商務部的,看長遠點啊。”