重达成千上万吨的巨型货轮,在海上驰骋完全依靠的安装在船尾的巨型螺旋桨,那么这巨型螺旋桨到底是如何制造出来的呢?
作为轮船的核心部件之一,螺旋桨的制造在很大程度上能够将体现出一个国家的工业制造水平,越大的螺旋桨对于工业制造水准的依赖程度也就越高,目前我国已经研发出了七轴五联动机床,能够制造的船用螺旋桨直径已经超过了12.5米,最大重量达到了160吨。这可真是个庞然大物啊,那么船用螺旋桨为什么要造这么大呢?
船用螺旋桨与飞机所使用的螺旋桨是截然不同的。
船用螺旋桨通过转动来切割并推动水流,从而产生推力,促使船只前进。如果想要船只航行的速度加快,应该怎么办呢?以常识来判断,就是提高螺旋桨的转速,但实际上这样做是不行的。船用螺旋桨在水里工作,它在推动水流的同时,会在背部营造一个低压区,使得这个区域的水体沸点大幅降低,所以就会导致这一区域的水处于沸腾的状态,沸腾会导致大量气泡的产生,这些气泡在水压的作用下不断破裂,既会产生巨大的噪音,也会加速螺旋桨的损坏。
要将气泡的产生控制在一个可以接受的范围之内,就必须要控制螺旋桨的转速,甚至可以说是转得越慢越好,所以船只想要提速是不能依靠提高螺旋桨的转速来实现的。
既然转速不能提高,那就只能在螺旋桨上下功夫了,增大螺旋桨的体型并增加叶片就可以在转速不变的情况下使推力得到提升。所以我们会发现,凡是对噪音要求比较高的舰船,比如潜艇,它的螺旋桨叶片都非常多,而一般的货船出于成本的考虑,螺旋桨的叶片不会太多,多为四个或五个。
巨型螺旋桨的制造过程是非常繁琐的,首先第一步就是要制造样品。
制造船用螺旋桨样品通常都会使用木材和发泡材料,出于对样品精细度的考量,制作过程只依靠机器来完成通常是不行的,还要技术工人进行手工操作。学这个过程是比较耗时的,先要用材料将螺旋桨的大致形状粘贴出来,然后再慢慢进行手工打磨,最终才能得到一个令人满意的样品。之所以要制作一个精细的样品,是为了能够借此制造出一个精细的模具。
模具的制造通常会使用沙子,将沙子灌注在制作好的螺旋桨样品之上,然后再充入二氧化碳进行加固,接下来就是上火烘烤,让模具定型。
这个过程要进行两次,因为模具分为上下两个部分。有了模具之后,就是将高温的液态金属灌注到模具之中,这些液态金属的主要成分是铜,除此之外,还有镍、铝、铁、锌等等,具体的比例是依照螺旋桨所需的强度和耐腐程度来确定的。接下来还要向这些液态金属中注入氩气,因为金属在冷却的过程中会产生很多氢气泡,氩气的上升可以有效地将这些氢气泡清除干净。
大概需要五天左右的时间,模具之中的金属才能够冷却完毕,此时打破模具就可以得到一个粗糙的船用螺旋桨了。
船用螺旋桨可容不得一点马虎,必须达到完全精确,所以必须要对这个粗糙的螺旋桨进行精加工,使之完全符合设计标准。最后就是对螺旋桨表面的处理,先将其放置在铣床上,打磨光亮,然后再换人工进行抛光处理,最后一个亮闪闪的船用螺旋桨就会呈现在眼前了。毫无疑问,没有过硬的工业制造技术是绝对无法完成这项工程的,所以世界上能够制造大型船用螺旋桨的国家并不多。
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