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打造无畏的心脏 1905年10月2日，皇家海军划时代的“无畏”号战列舰公开下水，震惊了全球海军，作为第一艘“全装重型主炮”（All Big Gun）的战列舰，“无畏”号的出现开启了“无畏舰”时代的来临，从此“全装重型主炮”的战列舰，被统称为“无畏舰”，而在此之前的战列舰，则被称为“前无畏舰”。 与引人瞩目的“全装重型主炮”的武备设计一样，“无畏”号战列舰在动力设计上同样是划时代的，在“无畏”号上，蒸汽轮机第一次作为战列舰的动力主机出现，从此成为了战列舰动力的主流，不过，战列舰汽轮机动力的发展，并非像“全装重型主炮”概念那样迅速一统天下，而是经历了相当曲折的过程。 前置科技-水管锅炉 提到舰用蒸汽轮机，就不能不提舰用汽轮机的伴侣——水管锅炉，水管锅炉是与火管锅炉相对，顾名思义，火管锅炉是在耐压水箱内的管道中通入来自燃烧室的热空气，通过管道加热水/汽鼓内的水产生蒸汽，而水管锅炉则是将水管通入燃烧室内，直接在燃烧室对水管内的水/汽进行加热，相比火管锅炉必须制造一个大号的承压水/汽鼓作为壳体，水管锅炉承压结构是由若干个较小的承压部件组合起来，所以在同等的材料和工艺条件下，水管锅炉能达到的蒸汽压力上限远远大于火管锅炉的，而且材料和工艺水平越高，两者的差距就越大。而且水管锅炉加热效率和升汽速度都远超火管锅炉，对于宝贵的舰船空间和载重量来说，水管锅炉单位功率的体积重量要比火管锅炉要小，维修也更方便，而对汽轮机来说，水管锅炉提供的高压蒸汽io特性则正是它所需要的。  水管锅炉示意图  水管锅炉原理 对水管锅炉的研发，可以追溯到18世纪中期到19世纪前期，但是由于水管锅炉的结构，对结构设计和材料工艺有很高的要求，尤其是连接各压力部件的连接部位的强度和寿命，所以早期的水管锅炉发明家们进行对各种水管锅炉设计进行了一系列实验，包括用水管锅炉驱动船只，但是这些水管锅炉不是性能太差，就是寿命很短，实际上并没有太大的实用价值，到19世纪中叶，水管锅炉终于进入了实用化阶段，比较具有代表性的，是美国人斯蒂芬.威尔考克斯在1867年推出的陆用水管锅炉设计，这也是后来美国海军常见的巴布科克-威尔考克斯式锅炉的源起，但是从陆用锅炉到舰用锅炉，仍然需要一个相当长的过程，相比陆用锅炉甚至商船锅炉，舰用锅炉对于尺寸，体积和重量更加敏感，工作环境更加恶劣却对安全性和可靠性的要求更高，所以直到19世纪90年代，各主要海军国家才开始在战列舰和巡洋舰上安装水管锅炉，其中英国，法国和日本主要选择了法国人贝勒维尔发明的采用蛇形水管的贝勒维尔式水管锅炉（英国人也试用了其他一些联箱式或鼓筒式锅炉），而美国人则在试用过鼓筒式的索恩克罗夫特式锅炉后，全面转向了国产的联箱式巴布科克-威尔考克斯锅炉。  John Stevens的早期水管锅炉  1856年威尔考克斯实验型水管锅炉  巴布科克-威尔考克斯No. 21号锅炉  巴布科克-威尔考克斯锅炉示意图 当然，相比火管锅炉，水管锅炉的结构更加复杂，技术含量更高，所以对于使用者的技术水准提出了更高的要求，而在这个过渡期间，各国海军都缺乏水管锅炉的使用经验，例如皇家海军在使用贝勒维尔锅炉的最初几年，甚至连正式的使用手册都没有，结果不论是英国皇家海军，还是全面学习皇家海军的日本海军，贝勒维尔锅炉都发生了各种各样的跑冒滴漏，燃煤消耗严重超标等问题，而贝勒维尔锅炉的蛇形水管管路过长，大角度拐角接头过多也导致故障率偏高，效率和承压能力偏低，所以尽管经过数年磨合，皇家海军的贝勒维尔锅炉在20世纪初已经能够正常使用，但是在“无畏”号设计过程中，还是被更先进的亚罗式三鼓筒（一个汽鼓，二个水鼓组成人字形或A字形结构，又称为人字炉）锅炉所取代，“无畏”号上的亚罗锅炉，工作压力大约为1.7兆帕，这大致上也是一战前皇家海军战列舰水管锅炉的标准工作压力。  贝勒威尔锅炉，可以看到折形联管结构  贝勒威尔锅炉结构图，可以看到折形联管  索恩克罗夫特锅炉  亚罗锅炉结构图 |
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