緣起：在提問(wèn)區(qū)有人問(wèn)了有關(guān)動(dòng)力的問(wèn)題，但是這個(gè)問(wèn)題過(guò)于寬泛很難回答，而且很少有人涉獵，大多只局限于XX鍋爐壓力多少溫度多少，XX主機(jī)馬力多少，對(duì)其基本原理與進(jìn)化過(guò)程很少有人講述，因此趁著假期，以坂上茂樹(shù)先生的文章為主線(xiàn)，配合其他資料，掛一漏萬(wàn)地講述一下日本海軍蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展歷程，為大家對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)建立一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)
1 引進(jìn)與仿制
隨著明治維新的持續(xù)進(jìn)行，日本開(kāi)始瘋狂的吸收一切西方的先進(jìn)產(chǎn)品，海軍自然也是如此，而隨著軍艦一同引進(jìn)的，便是其肚子里不斷隆隆作響但是卻鮮引起注意的動(dòng)力系統(tǒng)。當(dāng)日本開(kāi)始計(jì)劃生產(chǎn)自己的動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，世界海軍正在孕育由傳統(tǒng)的火管鍋爐向水管鍋爐的革命。而作為當(dāng)時(shí)的引進(jìn)大戶(hù)，日本海軍引進(jìn)過(guò)除了美國(guó)B&W公司的產(chǎn)品以外的幾乎所有世界海軍主流鍋爐。
最早掀起這一革命的，不是海軍技術(shù)獨(dú)步天下的英國(guó)海軍，而是一貫特立獨(dú)行的法國(guó)海軍。盡管1877年英國(guó)海軍就開(kāi)始對(duì)水管鍋爐進(jìn)行考察并委托帕森斯進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是顯然法國(guó)人的行動(dòng)力更強(qiáng)。1880年，法國(guó)海軍最早在一條通報(bào)艦上試裝了貝爾維爾的水管鍋爐，取得了很好的成績(jī)。于是在1885年法國(guó)海軍將這一鍋爐安裝在了巡洋艦鳶（Milan）號(hào)上并幫助其憑借18.4節(jié)的航速成為當(dāng)時(shí)世界上最快的巡洋艦。這一革命性的創(chuàng)新自然引起了當(dāng)時(shí)對(duì)于任何先進(jìn)技術(shù)都十分熱心的日本人的注意，他們?cè)诋?dāng)時(shí)自己的文獻(xiàn)中描述道：
“法國(guó)在西紀(jì)一八八九年（明治二十二年）開(kāi)工了一條裝有三門(mén)13.4寸火炮，十門(mén)6.5寸炮，中央有17.75英寸厚的鎳鋼水線(xiàn)復(fù)合裝甲帶（就是木板和裝甲鋼混合，和現(xiàn)在坦克的復(fù)合裝甲不是一個(gè)概念）的巨艦布倫努斯號(hào)，搭載了貝爾維爾型水管鍋爐?！?/font>
這之后隨著時(shí)代的更替，新造的包括小艦艇和水雷炮艦以及巡洋艦都追隨法國(guó)海軍安裝了水管鍋爐，英國(guó)和俄羅斯也引進(jìn)了這一技術(shù)。關(guān)于這一點(diǎn)他們記道：
自西紀(jì)一八八七年以來(lái)鍋爐的壓力長(zhǎng)期停留在155千克的水平直到一八八八年年（明治二十一年）制定了英國(guó)海軍擴(kuò)張令（Naval Defence Act），以此為基礎(chǔ)開(kāi)工的七十條軍艦也有停留在這個(gè)水平，唯獨(dú)軍艦斯必得號(hào)（Speedy）使用了壓力達(dá)到210千克的Thornycroft水管式鍋爐。
隨后（英國(guó)海軍）便開(kāi)始了正式的調(diào)查并計(jì)劃進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化后使用。
英國(guó)海軍之后的發(fā)展比較順利，大型艦使用的技術(shù)得到了順利的引進(jìn)，小型艦用的自主開(kāi)發(fā)也很順利。一八九二年（明治二十五年）英海軍省的鍋爐調(diào)查委員會(huì)在調(diào)查了斯必得號(hào)和其他兩艘使用了水管鍋爐的船后建議再使用一條巡洋艦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更充分。再根據(jù)水雷炮艦SharpShooter號(hào)使用兩年貝爾維爾鍋爐的經(jīng)驗(yàn)便可以說(shuō)明這一技術(shù)的有效性。在SharpShooter號(hào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后海軍認(rèn)定了水管鍋爐的有效性，并在1894年開(kāi)工的巡洋艦Powerful和Terrible上使用。而在1892年的二等水雷艇第77號(hào)上又使用了可靠性大幅改善的亞羅水管鍋爐。同年日本海軍也開(kāi)始正式考慮引進(jìn)這一技術(shù)。直到1903年引進(jìn)狀況如下：
進(jìn)水年月日 艦種 裝備鍋爐
1897年 11月 1日 甲鉄戦艦 敷島 貝爾維爾 初採(cǎi)用
1898年 11月 15日 駆逐艦 雷 他5隻 亞羅
1898年 11月 16日 叢雲(yún)級(jí)駆逐艦 桑尼克羅夫特
1899年 3月 13日 甲鉄戦艦 朝日 貝爾維爾
1899年 7月 8日 一等巡洋艦 八雲(yún) 貝爾維爾
1899年 6月 10日 一等水雷艇 白鷹 桑尼克羅夫特
1899年 6月 24日 一等巡洋艦 吾妻 貝爾維爾
1899年 6月 27日 甲鉄戦艦 初瀬 貝爾維爾
1899年 9月 19日 一等巡洋艦 出雲(yún) 貝爾維爾
1899年 7月 11日 29，30號(hào)二等水雷艇 諾曼
1899年 12月 10日 一等水雷艇 隼 他3隻 諾曼
1900年 3月 20日 一等巡洋艦 磐手 貝爾維爾
1900年 5月 26日 水雷砲艦 千早 諾曼
1900年 9月 28日 50～59號(hào)三等水雷艇 桑尼克羅夫特，諾曼
1901年 39～43，62～66號(hào)二等水雷艇 亞羅
1900年 11月 8日 戦艦 三笠 貝爾維爾
1901年 10月 1日 駆逐艦 白雲(yún)，朝潮 桑尼克羅夫特
1901年 11月 13日 駆逐艦 暁，霞 亞羅
1902年 10月 31日 駆逐艦 春雨他 6隻 イ號(hào)艦本式（無(wú)降路管）
1902年 11月 15日 三等巡洋艦 新高 尼克勞斯
1903年 3月 14日 一等水雷艇 雁他 8隻 諾曼
1903年 12月 30日 一等水雷艇 鷂，鴻 諾曼
1903年 12月 5日 淺吃水砲艦 隅田 桑尼克羅夫特
下面對(duì)這些西方引進(jìn)的鍋爐進(jìn)行一些簡(jiǎn)要的介紹
最早的水管鍋爐是Du Temple式，由法國(guó)海軍上校Félix du Temple de la Croix在1857年為其飛行機(jī)發(fā)明。1874年這一蒸汽動(dòng)力的飛行器據(jù)說(shuō)成功離地飛行了一小段但是沒(méi)有明確的證據(jù)。1876年這一鍋爐獲得專(zhuān)利并成功用于水雷艇。
而風(fēng)靡一時(shí)的主要使用于軍艦的水管鍋爐由法國(guó)人Julien Belleville發(fā)明，其使用貫流水管群實(shí)現(xiàn)汽水分離，上部的省煤器被加入后于1877年形成了這一鍋爐的基本構(gòu)型，水由高壓水管注入，水量的調(diào)節(jié)由自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行。
尼克勞斯鍋爐最早在1862年由英國(guó)的Edward Field根據(jù)專(zhuān)利許可獲得了Field’s Boiler’s tube的技術(shù)加以改進(jìn)而成，這一鍋爐有內(nèi)外兩個(gè)管道，內(nèi)管通過(guò)的是水，而外管通過(guò)的是熱量。這一鍋爐最早是為了對(duì)啟動(dòng)速度要求很高的消防用鍋爐而開(kāi)發(fā)的。事實(shí)上這一鍋爐性能并不好，著名的瓦良格號(hào)巡洋艦便使用了這一鍋爐，本來(lái)其計(jì)劃使用貝爾維爾鍋爐但是尼克勞斯打通了沙俄海軍上層的關(guān)系，這一鍋爐使得瓦良格號(hào)的動(dòng)力故障頻頻，各種動(dòng)力故障伴隨該艦一生，以至于完工了短短幾年是沙俄海軍便萌生了更換動(dòng)力的想法但由于過(guò)于昂貴和該艦艦齡過(guò)小而作罷。最終沙俄海軍再未使用這一產(chǎn)品。
菲爾德鍋爐最早出現(xiàn)于早期的蒸汽汽車(chē)上，其第一次亮相實(shí)在1895年6月拉著9人（6人為乘客）用90小時(shí)3分鐘走完了1200千米。這一鍋爐的缺點(diǎn)是不使用時(shí)其水管內(nèi)是空的，因此啟動(dòng)十分緩慢，而且其對(duì)水的純度要求極高（是當(dāng)時(shí)純度最高的蒸餾水），因此很快便遭到了淘汰。
而諾曼的主要貢獻(xiàn)則是在1893年發(fā)明了為給水加熱器輸入的水除去混雜的油的裝置。
桑尼克羅夫特鍋爐是1885年由英國(guó)著名廠(chǎng)商John I. Thornycroftand Co.,Ltd開(kāi)發(fā)，其另一種著名產(chǎn)品使用于當(dāng)時(shí)的蒸汽汽車(chē)，不過(guò)供海軍使用的鍋爐與之完全不同，上方是小直徑的汽水分離鼓，而下方是大直徑的水鼓，這之間用很多急劇傾斜的水管連接，其基座的中央是火床。
最后介紹的，便是在兩次大戰(zhàn)期間在軍艦用三體式水管式鍋爐中占據(jù)了壓倒性地位的亞羅水管鍋爐。其于1889年由英國(guó)的Alfred Fernandez Yarrow開(kāi)發(fā)。
如剖面圖所示其內(nèi)部由四個(gè)圓鼓以X型排列，由于水被加熱的時(shí)間相對(duì)較短因此其效率較低，但是其結(jié)構(gòu)十分堅(jiān)固，而且形體與重量分配很均勻因此對(duì)于船體的橫搖與縱搖的抵抗性很強(qiáng)。如圖所示的是小型亞羅鍋爐。
中型亞羅鍋爐有兩個(gè)燃燒口，其本來(lái)的外殼由空氣預(yù)熱器的巨大外殼兼任，其蒸汽鼓最早并不是采用法蘭盤(pán)連接后來(lái)改用法蘭盤(pán)連接。水鼓可以分解以及管道板和側(cè)板之間使用法蘭盤(pán)連接是所有中型亞羅鍋爐的特征。其燃燒室的內(nèi)部鋪設(shè)有兩塊鋼板，之間夾著石棉，前后內(nèi)壁貼有耐火磚。與小型鍋爐最大的不同是，其降路管并不在蒸發(fā)管列內(nèi)，而是外側(cè)單獨(dú)有1-2組降路管。
大型亞羅鍋爐，同樣水鼓由鉚接制成，側(cè)面有法蘭盤(pán)
有省煤器的亞羅鍋爐，4為蒸汽鼓，7為省煤器，由于結(jié)構(gòu)限制并不適合使用于航行時(shí)傾斜較大的驅(qū)逐艦上。
有過(guò)熱器的亞羅鍋爐，由于上面有了一個(gè)巨大的過(guò)熱器，因此為了壓低高度夾角進(jìn)一步擴(kuò)大，有過(guò)熱器的一側(cè)的蒸汽管的數(shù)量較少，水鼓一邊的管道直徑較小，燃燒室附近的管道直徑較大。此外以商船使用的亞羅鍋爐為基礎(chǔ)，還發(fā)展出了陸用的發(fā)電用鍋爐，由日立制作所和八幡鋼鐵廠(chǎng)最早使用。
間戰(zhàn)的亞羅鍋爐，注意這個(gè)瑪麗女王不是日德蘭最著名煙花，而是間戰(zhàn)時(shí)代的游輪。
到了1902年英國(guó)海軍經(jīng)過(guò)研討認(rèn)為，貝爾維爾鍋爐并不適合軍艦使用。認(rèn)為其最大的缺點(diǎn)在于鍋爐的循環(huán)依賴(lài)對(duì)流因此并不可靠，性能要求與構(gòu)造缺陷導(dǎo)致蒸發(fā)管容易損傷，整體容易老化。并提出以其他型號(hào)鍋爐代替，最終發(fā)展出的是亞羅大管鍋爐和亞羅小管鍋爐結(jié)合而成的三體式亞羅鍋爐，到了間戰(zhàn)由三體式亞羅鍋爐進(jìn)化來(lái)的Admiralty鍋爐成為了皇家海軍的主力。下面用幾幅圖帶大家欣賞一下鍋爐是如何生產(chǎn)的：
水壓機(jī)將燒得通紅的圓形鋼板通過(guò)壓力加工成碗狀的鏡板
打孔機(jī)在通過(guò)震動(dòng)驅(qū)動(dòng)的鋼板上不斷往復(fù)打孔
用打孔機(jī)打出的孔無(wú)論是尺寸還是精度都不能符合要求因此要由工人用由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)孔機(jī)擴(kuò)孔加工成為理想的形狀
對(duì)水鼓側(cè)板與管道板進(jìn)行鉚接，工人將燒紅的鉚釘兩人交替敲平成理想的形狀，當(dāng)然圍著燒紅的鉚釘工作是十分危險(xiǎn)的，因此在這一工作慢慢被水壓或氣壓所驅(qū)動(dòng)的機(jī)器代替
用氣錘將鏡板與鍋爐爐體鉚接到一起。
下一節(jié)預(yù)告 宮原式鍋爐與イ號(hào)艦本式鍋爐????
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