登陆注册
62386500000097

第97章 木质帆船结构是最大的难题

视察了干船坞工地后,李憬等人继续参观岸上的车间,这里主要是生产船舶构件。木材要在车间里处理好,做成组件,然后在干船坞里组装成帆船。下水后在继续舾装,安装锁具和船帆,助力绞盘等。

可能大家会奇怪,为什么木质帆船的长度一般都不超过60米,最长的胜利号也不过67米。这和木材的性能有关。欧洲各国为了能将木头战舰造到胜利号那样60多米的“极限”程度,19世纪英法两国发展出新的造船技术,以最大限度利用木材的特性,几乎将木材这种材料的能力发挥到极致。

那如果使用木头建造船舶,会有哪些缺点限制了舰体的加长,必须克服由此而产生的问题呢?和钢铁比起来木材自然是可塑性差得多的结构材料,一、木头的强度低,二、构件之间不容易衔接。三、木材难以变形,或者变形后损害内部纤维完整性,无法保持足够的强度。这三个问题共同制约着,让木头战舰不能造得太长。

尤其是船舶建造需要的很多木材都不是直的,蒸煮压弯的木材多少都会造成内部纤维断裂,损失结构强度。为了获得天然形成的弧形树木,造船工程师们几乎走遍了欧洲大小的森林。

18世纪成熟期,风帆战舰和风帆商船到底有什么区别呢。

最大的区别在于龙骨和船肋骨。战舰的龙骨是特殊加固设计的。而船肋骨,战舰是一根三十公分见方的整根木材。船肋骨一根紧紧挨着一根,除了炮窗外几乎密密麻麻的紧紧挨着排列。肋骨外边的船板一般用的都是欧洲的橡木和缅甸的柚木。当然这些木材中国也产。这样战舰就形成了半米厚的船壁装甲带,用来抵御炮弹。

而商船的龙骨比较简单,商船一般不需要做剧烈的机动,承受的应力小得多。而船肋骨也不需要如此粗大,一般几米才有一根。船板也非常薄,一般不到十公分。烈焰凤凰号这种荷兰战舰商船二合一船型,其实是按照商船标准建造的。为了抵御炮弹,李憬不得不在损失载重性能的前提下,给水线和炮仓覆盖钢板。

李憬在张承等造船工场高级工头的陪同下走进一个用竹子搭建的非常高大和宽阔的车间,其他木作坊车间加工好的木材,运到这里。这里靠里边一条条硕大的铸铁长槽子冒着热气,里边沸水滚滚,铁槽子下面燃烧着煤炭。顶棚的吊车把整根的阴干好的木材放进沸水里蒸煮,等木材的纤维软化后,用铸铁的模具压弯。

在压弯时不可以一下子压到需要的弯度,要像驯弓那样,一英寸一英寸的压弯,再恢复回来,尽量不崩断内部的木纤维,以最大限度的保持木头的张力和韧性。不论是船板还是船肋骨都需要根据设计,加工到合适的弯度。

小师姐一直跟在李憬的身后,这次没有把她关起来,但是她很清楚,李憬现在带他看的就是李憬家族最核心的秘密。这让她更加好奇,那几天李憬到底去干什么了。

她认真的听着李憬和这些工程师们的对话,李憬和大家讨论了很多目前涉及到的和未来会涉及到的技术难点问题。由于这些人都是老师傅,精通专业,所以讨论的比较深入。

船舶在海上航行,在受力的时候,是六个方向的受力,上下东西南北,都有海浪和的大风,在挤压拉扯船体,桅杆和船帆锁具受力情况更加复杂。船舶摇摆、升沉、大浪拍击船体侧,木造船的木结构更容易发生形变。不管任何材料,受力不大的情况下,就只是暂时形变罢了,如果外力撤去后还能弹回去,这就是弹性形变,问题不大。

如果突然很大的受力,或者长期不撤去的“荷载”,材料变形回不去了,甚至材料抵抗不住外力而产生裂痕。前者就是”塑性形变”,比如撞车事故中汽车外壳变形,要是后者材料就算完全废了,这个变形有多大,多恐怖,举个例子就可以非常直观的看出来。一般甲板上会有几个舱盖。在巨浪铺天盖地的情况下,一定要把舱盖用楔子钉死,否则,海浪挤压船壳,船壳形变挤压舱内的空气,空气会崩飞甲板上的舱盖。

木头强度低还有更严重的问题,船舶承载越大的货物载重,造船木料就需要越粗大。然而,随着时间的流逝,欧洲已经造了150多年的大型帆船,天然大型木料很难找到;大明还好些,至少四川巨木还保存了很多。

其次,粗大的木料自重也更大,于是越粗大的木头承重效率也越低,最后单纯自己的重量恐怕就把自己压弯了。甚至压折了。

彼此之间木头构件不容易连接,“连接”就是需要一个木头构件的受力能够传递到另一个上面,这样船体结构才能成为真正连贯的一个受力的整体,所有应力都能尽量平均,不至于让局部某些结构承受超过自身强度和韧性的力量。快速疲劳、断裂。甚至直到二战前,人类主要的造船技术都还是用铆钉。

钢铁形变小,受力不论是铆接还是焊接都可以轻易的传导给相邻的构件。木头就大大不同了,一般肉眼可见,贯通材料的纹理——“木心年轮”。木头就像肉一样,是许多纤维平行排列成的。这些木头纤维之间的连接强度,远远赶不上单独一根纤维内部,俗话说“劈柴不照着纹,累死劈柴人”。木材的强度在不同方向差异巨大。

在这种情况下,钉子钉进木料里,原本就是破坏了木材结构的连贯性,而钉子对木料的紧固压力,也只能波及钉子附近小范围内的木质纤维,更远处的与此无关,因为木头纤维彼此之间没有钢铁显微结构那样的紧密连接。

两个木构件、甚至数个木构件被一根铆钉紧固在一起。这时如果战舰是在风浪中航行,那么船体就会承受应力,各个构件受力就会发生弹性扭转、弯曲。如果战舰在风浪中横倾,右侧那边的大炮和上层结构件全部都要压到水线下的船体上去,如果左侧迎风一边的大炮和上层船体构件却有相互间拉散开的趋势。

这样,受力形变的木头构件之间,就把紧固它们的铆钉来回拉扯、挫动。每一根木料都很粗大,铆钉为了不破坏木料整体结构只能尽量做得细些,这样整个木料拉扯铆钉产生的压力,全部集中在铆钉附近的木料中,铆钉和木料就不是紧密的结合,而是形成空腔。很快这些木质纤维就被铆钉压迫变形,铆钉的钉子孔就疏松、扩大了。这样木料之间就能够相互错动。这种海上波涛中承受应力、木材形变、钉子活动导致的木料松动和相互错动,在高海况的情况下,在船舱里可以观察到整条船的木梁和各种构件像蛆虫一般的扭动。

铆接这种非常不牢靠的结构,首先会在风浪中各种产生各种松动;其次整体上存在一个很大的问题,也就是整个船体变形的问题,始终困扰风帆时代工匠与设计师的最重大的问题,限制了风帆战舰的最大长度。而最大长度不增加,就只能加宽宽度来增大容积,这样短粗胖设计,长宽比小的船,阻力巨大,也装不了太多的桅杆,桅杆少,船帆面积就上不去,利用风的效率就低,严重拖累了速度。

小师姐听着李憬和造船的师傅们讨论着技术难题,对这个时代的帆船也有一定的了解。后续继续参观铸造车间,铆钉锻造车间,油漆车间,小师姐才发现原来造一条帆船有这么复杂和这么大的难度。

同类推荐
  • 重生之龙凤天合

    重生之龙凤天合

    呵,没想到吧,我慕容紫嫣又回来了。感谢老天爷给了我这次重生的机会,今生我定要让你们将欠我的加倍奉还,从前那个不谙世事的慕容府小姐已经死了,现在的慕容紫嫣,你们……高攀不起!尹玉梓,慕容吹雪,你以为我会放过你们吗?命运就是如此造化弄人,哪曾想,重生回来,我却又有了喜欢的人,枫王爷:“嫣儿,你是本王的,你逃不掉的。”慕容紫嫣:“王爷~你好生霸道呢,不过……妾身喜欢。”
  • 华夏风云五千年

    华夏风云五千年

    历史很复杂我来把它简化历史很乱我来把它梳理历史很枯燥我来让它有趣起来
  • 神策

    神策

    “问苍茫大地,谁主沉浮!”目睹安史之乱之后的唐王朝,面对当朝的乏力统治,以及蠢蠢欲动的宦官,你是选择听天由命,还是努力争取,并义无反顾的一路走下去?金戈铁马不似黄粱一梦,血洗三城只为兄弟情深;红尘一笑问来人,梦回此身……一曲悲壮的当代人在古代奋斗史!
  • 仕商者

    仕商者

    不求封侯拜相,不求征战沙场,只想做一枚风流的仕商。仕商者,半仕半商也。推荐锤子已完本作品《抗战之钢铁风暴》,抗战类种田文推荐锤子新作《仙武神煌》修仙类种田文
  • 迷上清悠女子

    迷上清悠女子

    [花雨授权]他为查凶案南下,遇到与凶案息息相关的她。她被软禁折柳湖边整整五年,直到舍去性命救他脱险。同入京城,却是天地暗换。她只余下数日性命,他被关入天牢不得自由。他和她,真的只能相约来世吗?
热门推荐
  • 现代企业制度与企业管理

    现代企业制度与企业管理

    本书共12章,包括:现代企业制度的形成、现代企业的组织结构及其变革、现代企业的战略管理、现代企业的研发制度与运作机制等。
  • 自己吓自己

    自己吓自己

    本作品根据真实事件改编,文笔一般,还望笑纳。
  • 1522年我在大明当海盗

    1522年我在大明当海盗

    嘉靖元年,这是一个属于海洋的时代,这一年,麦哲伦的维多利亚号,越过好望角,横渡印度洋,他本人却阴沟里翻船,客死他乡;这一年,臭不要脸的苏里曼一世进攻罗德岛,二十万兵马浩浩荡荡群殴敌方骑士团而后凯旋而归;这一年,远在大明的海瑞还是个纯情正直的好少年;这一年,刚刚克继大统的朱厚熜托着脑袋,看着殿下群臣吵得不可开交;这一年,大航海时代巍巍壮阔;而也在这一年,在一艘驶回两广的福船上,陈闲却灰头土脸地成了阶下囚。……“我陈闲是陈祖义之后,满刺加酋长的正统继承人,福建望族陈家的直系子嗣,我和你们说,我是要成为海盗王的男人。我的梦想是五洲四海!喂!你不要叫人啊!我没疯!我不是,我没有,你不要乱说!”陈闲穿越后的第一天,就在这座海上监狱里鸡飞蛋打地开始了。
  • 肩膀上的青春

    肩膀上的青春

    那驻足在肩膀上的青春,可以彼此依靠,也可能一碰就掉……
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 逝青酷夏

    逝青酷夏

    地星上有一股神秘的势力,它跨越万古,创立了延续至今的各大宗教,他又神秘莫测,是每一个国家创立和灭亡的幕后推手,是个名副其实的星球掌控者。
  • 巧克力味的女孩

    巧克力味的女孩

    讲述了千千and萱萱的事,具体内容,自己看。。。。。。。。。。
  • 将离尽

    将离尽

    这篇小说主要讲述的是一个漂亮、才华横溢的女孩宋薇与帅气的谦谦君子苏清的青春爱恋。宋薇:“苏清,你知道吗,芍药别名将离,那么在芍药花开时,是不是就是你我的分别之时。”苏清:“小薇,我爱你无论何时,要相信我,好吗?”方柳城:“或许,我从来不知道,爱为何意……”林佳悦:“能不能下一世,我们都做陌生人。”苏清:“不”
  • 极道真主

    极道真主

    来到一个崭新世界后的宋玉只想找到一份稳定的工作来解决温饱,只不过令他万万没有想到是……在一个风平浪静、夜黑风高的晚上。他家那台智能语音电视机……在没有任何人触碰的条件下莫名开启了。…………宋玉:“我电视动了,我不玩儿了。”
  • 网游之崛起守护

    网游之崛起守护

    “你会不会玩游戏。”美女老板问道。“啊,玩游戏啊,还可以、还可以。”林木游含糊道。“还可以是什么意思?战网有没有排名?”“嘿嘿”“嘿嘿是什么意思?不玩《天纵》吗?那竞技类游戏玩不玩,什么段位啊?”“嘿嘿”“又嘿嘿?难道你的精力主要放在单机游戏上吗?那有什么拿得出手的单机游戏吗?达到了什么成就?”“嘿嘿”“你不会是想说你喜欢玩休闲益智小游戏吧?天哪,那是小孩子才喜欢玩的游戏。”本来以为遇到一个资深玩家,没想到遇到了一个资深菜鸟。“我们工作室缺个后勤干不干。”“管吃住吗。”“管”“那我随时可以入职。”因操作不好而埋没的游戏天才,为了混口饭吃,只能以后勤的身份进入游戏工作室,在新的操作方式下,他该何去何从?刻骨铭心的爱恋;真诚热血的兄弟;共同铸就了一个游戏传奇。