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日本海军舰艇动力发展史（蒸汽部分）Part1 缘起：在提问区有人问了有关动力的问题，但是这个问题过于宽泛很难回答，而且很少有人涉猎，大多只局限于XX锅炉压力多少温度多少，XX主机马力多少，对其基本原理与进化过程很少有人讲述，因此趁着假期，以坂上茂树先生的文章为主线，配合其他资料，挂一漏万地讲述一下日本海军蒸汽动力系统的发展历程，为大家对动力系统建立一个基本的认识 1 引进与仿制 随着明治维新的持续进行，日本开始疯狂的吸收一切西方的先进产品，海军自然也是如此，而随着军舰一同引进的，便是其肚子里不断隆隆作响但是却鲜引起注意的动力系统。当日本开始计划生产自己的动力系统时，世界海军正在孕育由传统的火管锅炉向水管锅炉的革命。而作为当时的引进大户，日本海军引进过除了美国B&W公司的产品以外的几乎所有世界海军主流锅炉。 最早掀起这一革命的，不是海军技术独步天下的英国海军，而是一贯特立独行的法国海军。尽管1877年英国海军就开始对水管锅炉进行考察并委托帕森斯进行开发，但是显然法国人的行动力更强。1880年，法国海军最早在一条通报舰上试装了贝尔维尔的水管锅炉，取得了很好的成绩。于是在1885年法国海军将这一锅炉安装在了巡洋舰鸢（Milan）号上并帮助其凭借18.4节的航速成为当时世界上最快的巡洋舰。这一革命性的创新自然引起了当时对于任何先进技术都十分热心的日本人的注意，他们在当时自己的文献中描述道： “法国在西纪一八八九年（明治二十二年）开工了一条装有三门13.4寸火炮，十门6.5寸炮，中央有17.75英寸厚的镍钢水线复合装甲带（就是木板和装甲钢混合，和现在坦克的复合装甲不是一个概念）的巨舰布伦努斯号，搭载了贝尔维尔型水管锅炉。” 这之后随着时代的更替，新造的包括小舰艇和水雷炮舰以及巡洋舰都追随法国海军安装了水管锅炉，英国和俄罗斯也引进了这一技术。关于这一点他们记道： 自西纪一八八七年以来锅炉的压力长期停留在155千克的水平直到一八八八年年（明治二十一年）制定了英国海军扩张令（Naval Defence Act），以此为基础开工的七十条军舰也有停留在这个水平，唯独军舰斯必得号（Speedy）使用了压力达到210千克的Thornycroft水管式锅炉。 随后（英国海军）便开始了正式的调查并计划进行国产化后使用。 英国海军之后的发展比较顺利，大型舰使用的技术得到了顺利的引进，小型舰用的自主开发也很顺利。一八九二年（明治二十五年）英海軍省的锅炉调查委员会在调查了斯必得号和其他两艘使用了水管锅炉的船后建议再使用一条巡洋舰进行实验以使实验数据更充分。再根据水雷炮舰SharpShooter号使用两年贝尔维尔锅炉的经验便可以说明这一技术的有效性。在SharpShooter号的实验结束后海军认定了水管锅炉的有效性，并在1894年开工的巡洋舰Powerful和Terrible上使用。而在1892年的二等水雷艇第77号上又使用了可靠性大幅改善的亚罗水管锅炉。同年日本海军也开始正式考虑引进这一技术。直到1903年引进状况如下： 進水年月日 艦種 装備锅炉 1897年 11月 1日 甲鉄戦艦 敷島 贝尔维尔 初採用 1898年 11月 15日 駆逐艦 雷 他5隻 亚罗 1898年 11月 16日 叢雲級駆逐艦 桑尼克罗夫特 1899年 3月 13日 甲鉄戦艦 朝日 贝尔维尔 1899年 7月 8日 一等巡洋艦 八雲 贝尔维尔 1899年 6月 10日 一等水雷艇 白鷹 桑尼克罗夫特 1899年 6月 24日 一等巡洋艦 吾妻 贝尔维尔 1899年 6月 27日 甲鉄戦艦 初瀬 贝尔维尔 1899年 9月 19日 一等巡洋艦 出雲 贝尔维尔 1899年 7月 11日 29，30号二等水雷艇 诺曼 1899年 12月 10日 一等水雷艇 隼 他3隻 诺曼 1900年 3月 20日 一等巡洋艦 磐手 贝尔维尔 1900年 5月 26日 水雷砲艦 千早 诺曼 1900年 9月 28日 50～59号三等水雷艇 桑尼克罗夫特，诺曼 1901年 39～43，62～66号二等水雷艇 亚罗 1900年 11月 8日 戦艦 三笠 贝尔维尔 1901年 10月 1日 駆逐艦 白雲，朝潮 桑尼克罗夫特 1901年 11月 13日 駆逐艦 暁，霞 亚罗 1902年 10月 31日 駆逐艦 春雨他 6隻 イ号艦本式（无降路管） 1902年 11月 15日 三等巡洋艦 新高 尼克劳斯 1903年 3月 14日 一等水雷艇 雁他 8隻 诺曼 1903年 12月 30日 一等水雷艇 鷂，鴻 诺曼 1903年 12月 5日 浅吃水砲艦 隅田 桑尼克罗夫特 下面对这些西方引进的锅炉进行一些简要的介绍 最早的水管锅炉是Du Temple式，由法国海军上校Félix du Temple de la Croix在1857年为其飞行机发明。1874年这一蒸汽动力的飞行器据说成功离地飞行了一小段但是没有明确的证据。1876年这一锅炉获得专利并成功用于水雷艇。
而风靡一时的主要使用于军舰的水管锅炉由法国人Julien Belleville发明，其使用贯流水管群实现汽水分离，上部的省煤器被加入后于1877年形成了这一锅炉的基本构型，水由高压水管注入，水量的调节由自动调节装置进行。
尼克劳斯锅炉最早在1862年由英国的Edward Field根据专利许可获得了Field’s Boiler’s tube的技术加以改进而成，这一锅炉有内外两个管道，内管通过的是水，而外管通过的是热量。这一锅炉最早是为了对启动速度要求很高的消防用锅炉而开发的。事实上这一锅炉性能并不好，著名的瓦良格号巡洋舰便使用了这一锅炉，本来其计划使用贝尔维尔锅炉但是尼克劳斯打通了沙俄海军上层的关系，这一锅炉使得瓦良格号的动力故障频频，各种动力故障伴随该舰一生，以至于完工了短短几年是沙俄海军便萌生了更换动力的想法但由于过于昂贵和该舰舰龄过小而作罢。最终沙俄海军再未使用这一产品。
菲尔德锅炉最早出现于早期的蒸汽汽车上，其第一次亮相实在1895年6月拉着9人（6人为乘客）用90小时3分钟走完了1200千米。这一锅炉的缺点是不使用时其水管内是空的，因此启动十分缓慢，而且其对水的纯度要求极高（是当时纯度最高的蒸馏水），因此很快便遭到了淘汰。 而诺曼的主要贡献则是在1893年发明了为给水加热器输入的水除去混杂的油的装置。
桑尼克罗夫特锅炉是1885年由英国著名厂商John I. Thornycroftand Co.,Ltd开发，其另一种著名产品使用于当时的蒸汽汽车，不过供海军使用的锅炉与之完全不同，上方是小直径的汽水分离鼓，而下方是大直径的水鼓，这之间用很多急剧倾斜的水管连接，其基座的中央是火床。
最后介绍的，便是在两次大战期间在军舰用三体式水管式锅炉中占据了压倒性地位的亚罗水管锅炉。其于1889年由英国的Alfred Fernandez Yarrow开发。
如剖面图所示其内部由四个圆鼓以X型排列，由于水被加热的时间相对较短因此其效率较低，但是其结构十分坚固，而且形体与重量分配很均匀因此对于船体的横摇与纵摇的抵抗性很强。如图所示的是小型亚罗锅炉。
中型亚罗锅炉有两个燃烧口，其本来的外壳由空气预热器的巨大外壳兼任，其蒸汽鼓最早并不是采用法兰盘连接后来改用法兰盘连接。水鼓可以分解以及管道板和侧板之间使用法兰盘连接是所有中型亚罗锅炉的特征。其燃烧室的内部铺设有两块钢板，之间夹着石棉，前后内壁贴有耐火砖。与小型锅炉最大的不同是，其降路管并不在蒸发管列内，而是外侧单独有1-2组降路管。
大型亚罗锅炉，同样水鼓由铆接制成，侧面有法兰盘
有省煤器的亚罗锅炉，4为蒸汽鼓，7为省煤器，由于结构限制并不适合使用于航行时倾斜较大的驱逐舰上。
有过热器的亚罗锅炉，由于上面有了一个巨大的过热器，因此为了压低高度夹角进一步扩大，有过热器的一侧的蒸汽管的数量较少，水鼓一边的管道直径较小，燃烧室附近的管道直径较大。此外以商船使用的亚罗锅炉为基础，还发展出了陆用的发电用锅炉，由日立制作所和八幡钢铁厂最早使用。
间战的亚罗锅炉，注意这个玛丽女王不是日德兰最著名烟花，而是间战时代的游轮。 到了1902年英国海军经过研讨认为，贝尔维尔锅炉并不适合军舰使用。认为其最大的缺点在于锅炉的循环依赖对流因此并不可靠，性能要求与构造缺陷导致蒸发管容易损伤，整体容易老化。并提出以其他型号锅炉代替，最终发展出的是亚罗大管锅炉和亚罗小管锅炉结合而成的三体式亚罗锅炉，到了间战由三体式亚罗锅炉进化来的Admiralty锅炉成为了皇家海军的主力。下面用几幅图带大家欣赏一下锅炉是如何生产的：
水压机将烧得通红的圆形钢板通过压力加工成碗状的镜板
打孔机在通过震动驱动的钢板上不断往复打孔
用打孔机打出的孔无论是尺寸还是精度都不能符合要求因此要由工人用由压缩空气驱动的扩孔机扩孔加工成为理想的形状
对水鼓侧板与管道板进行铆接，工人将烧红的铆钉两人交替敲平成理想的形状，当然围着烧红的铆钉工作是十分危险的，因此在这一工作慢慢被水压或气压所驱动的机器代替
用气锤将镜板与锅炉炉体铆接到一起。 下一节预告 宫原式锅炉与イ号艦本式锅炉 |
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