热机和工业发展杂谈

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前段时间热心的书友“军坛二年级”等人提出了很多关于工业技术发展和军事技术方面的问题，限于时间（本书已经A签，每天也基本保证了更新两节）和讨论区的篇幅，作者一直没有把本书的相关设定和依据很完整地罗列出来，这里，作一点弥补，希望喜欢《回到清朝当海盗》的书友们多多指正。
　　热机。把热能转化为机械能的发动机。

　　最早的热机原理是我国的走马灯，走马灯也是涡轮机的萌芽。最初的热机是火药内燃机，由荷兰物理学家惠更斯在1680年提出，这种发动机就是利用火药的爆燃来推动活塞做功的，但是，这种机械只停留在理论上，并没有搞出来。值得中国人（学机械的）注意的是：往复式活塞内燃机的主要机构都是中国最先发明的！比如：缸体---中国最先制造的大炮于1332年铸成，往复活塞、曲柄连杆机构、飞轮等都是我国首创。

　　火药内燃机虽然没有搞成功，但是为未来的蒸汽机产生了巨大的促进作用。

　　1690年，惠更斯的助手佩本设计出了用蒸汽做功的活塞式发动机，这个发动机尚不能用于实际生产，作为工业动力源。

　　1698年，英国的军事工程师萨弗里发明了一个使用蒸汽为矿井抽水的机器，它可以抽出地下10米深的水。这台机器实际上就是第一台用于工业生产的蒸汽机。

　　1711年，纽可门（英国）制造出更好的抽水蒸汽机，其性能有了较大的突破。从1772年起，几乎全英国的矿井都使用这种蒸汽抽水机。

　　1768年，英国技工瓦特发明了热效率更高的近代蒸汽机，因此被人们誉为“蒸汽机的发明人”。

　　总的来说，蒸汽机是产生于18世纪的英国。但是，蒸汽机存在着体积庞大，热效率不高的缺陷。

　　由于19世纪中叶卡诺（法国人）、迈尔（德国）、格罗夫（英国）、焦耳（英国）、克劳修斯（德国）、汤姆生（英国）等人提出并完善了热力学，同时用钢铁制造的精密机械已经开始出现，从而解决了制造精密圆柱体和螺丝等零件的问题，使得内燃机的研制进程大大加快。

　　1860年，法国人雷诺制造出第一台可以实用的内燃机。这是一台二冲程、无压缩、电点火的煤气机。

　　1862年，法国工程师德罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理，加上这个时候转炉、平炉炼钢法已经相继出现，为内燃机制造提供了可靠的原材料----低碳素钢。

　　1872年，德国钟表匠雷特曼制成了第一台四冲程煤气内燃机。

　　1876年，德国人奥托研制成功一台热效率达到14%的往复式活塞四冲程内燃机，此后，奥托又把内燃机的热效率提高的20%以上，这种内燃机，就是现在的汽油发动机的雏形。奥托也被称为“四冲程内燃机发明人”。

　　1881年，工程师克拉克研制成两个汽缸的内燃机。此后不久，汽油机正式出现了。

　　1897年，完全依靠压缩着火的柴油机出现了，它比汽油机机构跟简单，燃料更便宜。柴油机热效率达到26%，它的发明人是德国人狄赛尔。因此，现代汽油发动机也称为奥托发动机，柴油机称为狄赛尔发动机。

　　狄赛尔的发动机并不完善，还不能方便地利用到工业生产中，直到20世纪20年代发明燃油喷射系统后，柴油机才开始广泛地运用到各种动力机械中！本书的设定在这里需要书友们注意。根据对燃油喷射装置的技术要求分析，燃油喷射泵完全可以在1902年制造出来，只是当时没有人发明这个简单的装置而已。也就是因为这样，造成了大型的战舰很少配置柴油动力的现象。实际上当时的柴油机在加上燃油泵和涡轮增压装置以后，完全可以替代蒸汽机和汽轮机，而且采用弹性安装法以后，装备柴油机的战舰不会出现主机过载和主轴过热的通病。柴油机的优点是省油（航程大），启动迅速（蒸汽机和汽轮机需要预先提升蒸汽压力），缺点是机构相比之下复杂了一些（不计算汽轮机锅炉部分的情况下），但是用现代（１９５０年）装备柴油机和汽轮机的舰船比较，装备柴油机的舰船维护费用比汽轮机舰船少１4%左右。其次，柴油机在没有强化的条件下（增加喷射压力是最简单的强化手段），单台推力比汽轮机要小，加速没有汽轮机快。

　　1903年，柴油机用于轮船，1908年，柴油机成为潜艇主动力，1912年，柴油机驱动的远洋巨轮建造成功。

　　20世纪初，往复活塞式的蒸汽机在船舶上逐渐被涡轮式的蒸汽轮机（汽轮机）取代，蒸汽轮机比活塞式蒸汽机热效率更高（35%），单位体积能提供的推力更大，因此汽轮机到60年代一直成为大型船舶的主要动力。同时代的柴油机因为强化程度低而主要用于中、小型船舶。汽轮机首先由法国的拉瓦尔于1889年发明，到20世纪初，汽轮机已经能够输出6500马力，相当于4800千瓦。而实际上，当汽轮机锅炉燃料采用煤炭、燃油混合动力，优化飞轮和传动结构后，后来的汽轮机输出功率成倍提升。

　　早在1761年就有人提出了燃气轮机的设计专利。燃气轮机与蒸汽轮机的原理大致相同，不同的是：燃气轮机是用高速、高温的燃气流冲击飞轮做工，而汽轮机是用燃料加热水产生蒸汽，当蒸汽压力达到一定值以后释放出来，蒸汽冲击飞轮做功。因此，燃气轮机比蒸汽轮机结构更简单，功率更强大！不过，由于燃气轮机需要用高耐热高强度的金属制作喷嘴和飞轮等部件，而最好的金属材料是钛合金。（书中主角要到四川发展的原因之一就是四川有世界蕴藏量最大的钒钛磁铁矿----今天的攀枝花-米易矿区。）这种合金是１９３９年研制出来的．当然，本书会提前到１９０４年左右，因为对钛合金的认识提前了嘛，呵呵！

　　直到1939年，德国的霍兹华尔斯才研制成功2000千瓦定容燃烧的燃气轮机，这也使德国从此掌握了喷气发动机技术和火箭动力技术。

　　目前，世界上最大功率的燃气轮机是德国电厂联盟生产的125兆瓦燃气轮机。燃气轮机在军事的运用始于第二次世界大战的德国，到1947年，英国首先把燃气轮机运用到舰船上。与汽轮机相比，燃气轮机有启动方便、加速快、节省能源的优点，因此在舰船上得到广泛的应用。如美国海军“斯普鲁恩斯”级驱逐舰，采用了LM2500型舰用燃气轮机，单台功率两万马力，总功率八万马力。

　　在燃气轮机的基础上，各种燃气喷射式发动机开始出现，促进了航空时代的到来。

　　综上所述，船用动力机械经历了一个漫长的发展历程，在这个过程中，活塞式蒸汽机、汽油机、蒸汽轮机已经被淘汰，目前装备于舰船的是核动力、燃气轮机和柴油机。

　　动力机械的发展过程跟整个工业技术的发展历程是相辅相成的。前文已经讲到没有新式炼钢法就没有合适的钢材来制造动力机械，同时，没有精密机械也不可能制造出动力机械的精密部件。本书本着尊重工业发展史和合理YY的立场，尽可能地应用当时可以突破的一些技术瓶颈来制造YY效果。例如前面讲到的燃油喷射泵。

　　前面书友军坛二年级提到大型战舰动力不适合用柴油机的意见，作者经过考虑后决定部分接受并作相应修改。但是在以后，还是会出现全部柴油动力的战舰，燃气轮机也会在战舰、飞机和坦克车辆中出现。其中的技术情节会介绍原因。

　　以后作品相关会介绍下列内容，有兴趣的朋友可以选择阅读；

　　*火炮和光学观瞄器材、射击指挥仪

　　*火药和炸药

　　*军用毒剂

　　*军用发动机---坦克发动机

　　*弹药和引信

　　*雷达、声纳和通信器材

飞奔的瘸子

LZ貌似转贴已经超过3个了 没看版规吧 呵呵。。要注意点啊。。。~还是感谢你费心了~

无人是

热机把世界的历史推向一个新的境界.....

飛少爺

关于这方面的知识我还是不太懂啊。。。

鸠摩智

怎么谈到工业上去了 ..不过这方面知识上课没认真听过

ciictiger

中国就是在这些地方落后了,工业革命没有中国的身影!所以落后到现在!!!!!!!!

鸠摩智

其实和毛泽东的错误领导有重要关系..要不是他中国也不会落后到现在