第34章 格物院还是有用的

刘玉龙听完了汪莱的蒸汽船的情况汇报之后，直接叮嘱他：

“蒸汽机的事情和钢铁厂一样，继续升级改进迭代，同时快速扩大生产。

“所有造船厂尽量建造蒸汽船，除非蒸汽机供应不上的时候，才去继续造传统帆船。”

这个事情牵扯范围大，几个格物院秘书一起答应下来：

“臣等谨记。”

汪莱继续汇报了一个情况，同时也咨询了一个问题：

“启奏陛下，在钢铁厂能够批量生产精钢之后，机械司就按照陛下曾经的旨意，恢复了蒸汽轮机的研究。

“已经制作出了一台六层桨叶的蒸汽轮机，其最大出力已经与往复式蒸汽机不相上下了。

“而且根据蒸汽轮机的特性，很明显可以继续扩大以获得更大的力量。

“根据陛下的旨意，蒸汽轮机可以用在大型船舶上。

“但是蒸汽轮机的转速远高于往复式蒸汽机，至少超过每分钟三千转之后才能有比较高的效率。

“理论上可以通过减速齿轮，转换转速之后驱动明轮。

“但是明轮转速不能太高，通常都在每分钟三十转到六十转，速度太快就容易损坏。

“从每分钟数千转，减速到每分钟数十转，减速齿轮设计加工难度极高。

“工匠希望能够请教陛下，此事有没有更好的解决方法。”

刘玉龙已经正式定下了蒸汽轮机的名字，不让工匠再叫车盘式蒸汽机了，欧式蒸汽机也改称往复式蒸汽机。

刘玉龙还曾经专门要求过，应用往复式蒸汽机之后，蒸汽轮机也要继续研发下去。

转炉炼钢技术基本完善之后，精钢的冶炼成本直线下降，蒸汽轮机的研究也随即扩大了规模。

制作了更大的蒸汽轮机，测试了轮机性能之后，准备用于船舶的改造实验。

但工匠们在这里遇到了难以解决的复杂难题。

用机器驱动船舶航行，理所当然的方法就是水车式的“浆轮”，去制作蒸汽明轮船。

往复式蒸汽机结构沉重，还要依靠曲轴和活塞传动，所以适宜转速很低，通常在每分钟数十转到数百转的区间。

明轮需要持续拍击水面，适宜的旋转速度也很低，通常是每分钟几十转。

用往复式蒸汽机驱动明轮，通常只需要一个减速齿轮就行了，甚至可以不使用减速齿，乐意用蒸汽机直接驱动明轮旋转。

所以往复式蒸汽机明轮船的技术难度极低，才能在蒸汽机出现之后快速应用，算是往复式蒸汽机的衍生科技。

但是蒸汽轮机就不行了，正常都是每分钟三千转起步，成熟之后基本都是每分钟一万转。

驱动明轮必须使用百倍减速齿轮组，加工制造难度很高。

如果能够量产这种东西，就可以直接去生产内燃机和汽车了，不用折腾往复式蒸汽机了。

至于怎么解决问题，刘玉龙理所当然的想到了螺旋桨。

不过这不是什么奇特的想法，刘玉龙觉得应该早就有人想过了：

“工匠们既然已经做过蒸汽机风扇了，风扇可以吹风，也就可以吹水。

“格物院那么多的工匠，应该有人考虑过这种设计吧？

“不过风扇要改变一下形状，将长直扇叶改成蒲扇一样的短圆状，螺旋排列在主轴末端。

“将其沉入水中，旋转向后推水，反过来让船舶向前航行。

“这个设备可以称之为螺旋桨。

“螺旋桨不会持续拍击水面，转速就可以大幅度的提升，应该能达到三百转左右。

“这样大功率的轮机，最多二十倍的减速齿轮就足够了。

“小功率轮机甚至可以直驱。”

汪莱回想了一下马上点头说：

“陛下圣明，确实有过工匠测试过这种螺旋桨设计。

“转速确实可以大幅度提升，相应的减速齿轮设计压力就大幅度降低了。

“甚至用低速蒸汽轮机，直接驱动螺旋桨，也不会导致损坏，只是性能会明显降低。

“但这又形成了另外的两个难点。

“如果蒸汽轮机置于水面以上，就需要用九十度齿轮两次转变方向，才能驱动螺旋桨。

“这种结构在高速旋转下非常容易损坏。

“如果将蒸汽轮机置

于水面以下，用驱动轴直接穿过舰体，密封问题就难以解决。

“因为主轴要持续高速旋转，无法直接密封。

“工匠提出的设想是，使用有油性的木材、黄铜、石棉绳来做密封，同时配合尾部单独的水密舱和抽水机持续排水。

“但是这些密封材料的损耗仍然很快，关键是尾部渗水的船舱也很容易损坏……”

蒸汽轮机与螺旋桨更加适配，但是想要让让螺旋桨上船，新的麻烦问题又出现了，比往复式蒸汽机麻烦的多。

这一连串的新问题都需要专门去解决，大概就是跨越式研发的负面结果。

汪莱说明这些情况的时候，周围几个大学士都集中了精神，想听听刘玉龙有什么好办法。

刘玉龙回想了一下现代的船舶螺旋桨传动轴怎么密封。

刘玉龙和很多男人一样都对这种事情很好奇，所以在造船厂干活的时候跟工程师们聊过。

刘玉龙就直接拿出工程师给自己讲解的内容，转达给眼前的这些工匠们：

“螺旋桨传动轴防水问题属于‘动态密封’问题。

“传动结构只要开始运动，就肯定会有渗透现象，物理上无法做到百分之百密封。

“所以就要放弃‘密封’这个想法，改用‘避免渗水’的思路来解决。

“密封的目标是防止渗水，但防止渗水的方法不只是密封。

“我们可以从内向外吹水、吹油、甚至向外吹气。

“只要由内而外的压力，超过由外而内的水压，那水自然就进不了船舱了。

“相当于进攻性的防守，我们只要能够打死所有的敌人，自然也就不需要再专门去防守了。”

几个大学士全都恍然大悟，控制不住的交口称赞：

“原来如此，换个角度解决就好了。”

“原来还可以这样做。”

“陛下圣明啊。”

“有了这个法子，蒸汽轮机上船就再无阻碍了。”

刘玉龙等大学士们宣泄了情绪，继续叮嘱一些自己听打听来的具体方法和细节：

“将传动轴的轴套从一个，改成一个加长的长筒。

“长筒内留出多个半独立的空腔，其中一部分用作原有的轴承轴套。

“另外两个用油泵泵入油液，两个用气泵持续吹入空气。

“油液首先为轴承供油，同时挡住空气的渗透，避免空气吹入轴承，产生空泡。

“空气持续向外吹，减少油液的渗透和浪费。

“这需要气泵和油泵，制作逻辑跟水泵类似，只是加工难度更接近蒸汽轮机。

“与此同时，轴套中各个半独立空腔之间的缝隙，应该尽可能狭窄。

“以避免油液、空气、海水逐渐混淆在一起，失去作用。

“外面再加上两层收缩式密封橡胶垫，传动轴旋转的时候张开，不阻碍传动轴活动。

“停转的时候收缩静密封，防止漏气、渗水、渗油。”

这就是现代大型船舶主轴的防水方法，通常都会有总共七层结构。

按照造船厂工程师的说法，可以做到终身不漏水，最多是破坏一到两层结构。

大学士们赶紧连连赞叹，同时把这些东西仔细记录下来，这能节省他们大量的脑细胞。

刘玉龙等他们现场记下来之后，才继续说自己关心的另外的问题：

“蒸汽机驱动的各种加工工具的研究也不能放松。

“蒸汽鼓风机、抽水机、锯木机、造币机、锻机、轧机等等。

“然后是材料方面的研究，各种合金的特性的研究，也要一直持续。

“比如在纯铁中加入什么样的材料，能够得到什么样的效果。

“采用什么样的加工方式，又能得到什么样的结果。

“这些都是未来的长期工作，永远都不能停。

“就算是短期内没有什么成果，人力和物力的支持也不能缩减。

“发现一种新材料，就可能解决一个长久以来的痛点。

“制作更高精度的工具，生产更高水平的机器，冶炼更高性能的材料，再制作新的工具。

“生产加工制造能力就是在这样的循环中不断升级的。

“对了，这方面最近有什么新的发现吗？

“看上去有用没

用先不用管，让我来判断，先说说足够特殊的发现。”

几个秘书对望一眼，李锐不太确定的说了一个情况：

“最近的报告里面提到了一件事。

“有工匠在摸索大型传动轴的机械加工方法，他在实验中尝试用轧机纵向轧制钢柱。

“但是轧制之后，钢柱强度不但没有升高，反而下降了。

“他继续测试后发现，轧制后的钢柱强度由外而内不断降低，钢柱的芯部最为酥软。

“轻轻敲击就会变得坑坑洼洼，像面团一样。

“这与他的预期恰好完全相反，冶金司的其他工匠也觉得很奇怪。

“有工匠不愿意相信，于是就去分头做了测试，但是最终都复现了这个结果。

“也有工匠意识到，以前用树干铺在地上，用来运送大型石材的时候，也有这种效果。

“树干被巨石碾压的多了，中间也会变得格外脆弱，最终完全崩溃。

“有工匠注意到过，这种崩溃是由内而外的。”

刘玉龙听了这些说明，在短暂的疑惑之后，猛地反应过来了，这可能是怎么回事了。

于是似笑非笑的问了个看似不相关的问题：

“应该有人尝试过，用芯棒顶压钢柱的中心，用以生产钢管吧？”

李锐马上点头回答说：

“有工匠尝试过，这是制作铜管的方法，但是用在钢管加工上却失败了……

“等等——陛下您的意思是，先纵向轧制钢柱，再去顶压！”

李锐说到半截就反应过来了，既然钢柱内部会变得酥软，那就可能被芯棒顶穿了。

刘玉龙微笑着对汪莱说：

“尽快成立个小组，专门去研究这个现象，以及这个加工方法。

“轧机的轧辊不要与钢柱平行，可以采用三个轧辊相互倾斜一定角度，持续轧制钢柱。

“用轴承固定钢柱的位置，让钢柱在轧辊的碾压下旋转。

“确认持续长期轧制之后，钢柱中心的酥软到极限之后，会不会发生撕裂。

“无论是不是会撕裂，等另外准备一根芯棒，在持续轧制的同时，用芯棒顶压钢柱芯部。

“确认是否能通过这样的工艺，用芯棒顶压实现钢管的生产。”

几个大学士都有种恍然大悟的感觉，被刘玉龙点名的李锐马上应承下来：

“臣记下了，臣今天就去安排！”

刘玉龙知道这个方法会成功，因为这就是无缝钢管的技术原理。

无缝钢管是现代工业中的非常常见的管道材料，其研发和生产的难度其实都不算高。

有质量稳定的钢材，有了基本成熟的蒸汽机，还有能够轧制钢坯的大型轧机。

拥有这些资源的人，还能够去尝试各种各样的加工方法，就有可能把这个技术折腾出来。

这就是有基本成熟的科研机构的好处了，大量的工程人员长期专职搞各种各样的实验，不断折腾出各种新的发现。

刘玉龙再用自己的先见之明筛选点拨一下，就能让有用的技术快速成熟并落地生根，避免重要技术被埋没。

无缝钢管主要用于生产各种承压管道，进而提升冶金、机械、锅炉的性能。

现代的正规枪管和炮管，其实是用锻造钢柱钻孔而成的，通常不会使用无缝钢管制造。

因为锻造件性能高于轧制件，钢柱钻孔的枪管性能，高于轧制而成的无缝钢管。

不过在十九世纪中期，枪管还是用熟铁做材料，让铁匠手工卷制而成的。

无缝钢管的性能和稳定性，都远超这种熟铁卷制的枪管，且生产速度也能全面领先。

就算是熟练工匠，一个月也就能生产两根卷制枪管。

但是无缝钢管技术成熟之后，一条生产线一天就能生产数千根枪管。

一条生产线能顶数千个工匠。

现在的大汉民兵大部分仍然只有冷兵器，主要任务是维持治安并作为储备兵力。

正规军才能做到人手一杆枪、一把刺刀。

有了无缝钢管技术之后，刘玉龙就能给大汉的两千万民兵发枪了。

以后的海外民兵自然也能够全面持枪了。

而工业时代的枪械和弹药供应，也能成为限制军队独走的手段，所以这门技术现在非常重要。