軍艦螺旋槳居然不是鐵做的?這種材料主導世界數十年!

軍艦螺旋槳因為長期泡在水裡,所以要求較好的抗海水腐蝕性,而螺旋槳通常又是多葉曲面型,形狀特別複雜,所以製造螺旋槳的材料又需要比較好的可塑切割性,而鐵合金容易鏽蝕,在常溫狀態下不易切割成型,因此從很早開始就已經不是螺旋槳的首要選材。在二戰之前大型軍艦多采用的是強度適中,易於切割的黃銅鋅錫合金鑄造,而到了二十世紀七十年代以後則多使用鎳鋁青銅材料,這又是怎麼一回事呢?

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(北洋艦隊超勇艦螺旋槳)

二戰中由於軍工技術的飛速發展,軍艦噸位和速度都成倍增加,螺旋槳的體積也隨之增加,米級大葉片螺旋槳使用黃銅材質暴露出抗拉強度和抗腐蝕疲勞強度不高的弱點。為了增加抗海水腐蝕性,黃銅螺旋槳不得不越造越厚,最後的結果就是體積和重量太大,嚴重拖累了軍艦的機動性,並且加劇了傳動軸承的磨損,壽命進一步降低。

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(泰坦尼克號螺旋槳)

另一個重要方面,軍艦航速的增加要求螺旋槳的轉速越來越快,這導致螺旋槳表面的空泡效應也隨之劇增,而黃銅材質在對付空泡腐蝕性能方面也較弱,並且容易發生難以逆轉的脫鋅現象,導致螺旋槳強度極速下降,甚至發生表面開縫、斷裂的現象,軍工界迫切需要找到一種能替代黃銅的新型螺旋槳材料!

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(螺旋槳空泡腐蝕)

這項使命最終還是由落日餘暉的大英帝國海軍所完成,在二戰期間,英美之間的大西洋運輸線被德國U型潛艇嚴重襲擾,損失慘重!為了在港口和近海對付德國潛艇,英國人大量製造魚雷艇,並且為了提高魚雷艇的速度,在上面安裝了大功率飛機發動機,然而很尷尬的局面出現了,由於魚雷艇螺旋槳轉速過快,空泡腐蝕現象非常劇烈,現有的黃銅螺旋槳連100海里都跑不到,就被空泡腐蝕的直接斷裂了。在軍方的強烈要求下,英國軍工企業最終發明了一種新型的鎳鋁青銅,這種材料相比黃銅材料,各方面提升明顯,最終成為了戰後主流!

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(鎳鋁青銅螺旋槳)

鎳鋁青銅螺旋槳的意義不亞於戰後艦船核動力的大規模應用!它的單位重量只有黃銅材質的90%,但是耐空泡腐蝕性能卻達到黃銅的三倍,在高腐蝕性海水中的脫鋅現象還不到黃銅的一半,特別是在工作疲勞強度方面達到了黃銅的兩倍,壽命大幅增加!英國軍方的實際統計數據表明:使用鎳鋁青銅製成的螺旋槳,在壽命和推進效率高出黃銅螺旋槳兩倍的前提下,厚度減少了近10%,減重超過15%,性能直接翻倍!

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正是因為鎳鋁青銅材料的性能太過於優異,在戰後迅速風靡全世界,成為大了驅逐艦、潛艇、航母等大型軍艦螺旋槳製造的不二材料!而在這一基礎上,由於冷戰的倒逼,西方各國還不斷通過調整鎳鋁青銅材料配比以及採用新式的急冷鑄造法進一步提升了螺旋槳的基礎性能!最典型的代表作品就是七葉大傾斜螺旋槳的誕生!這種新型鎳鋁青銅螺旋槳靜音效果出眾,而且尾流穩定,非常適合大型潛艇使用,西方也正是憑藉此項技術,一舉超越了同時代的蘇聯潛艇!(後被東芝出賣)

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(潛艇七葉大傾斜螺旋槳)

目前的驅逐艦和航母因為對靜音效果沒有那麼苛刻,因此多使用性能折中和加工工藝更簡單的五葉大傾斜螺旋槳。美國主流的尼米茲級航母一共擁有4個鎳鋁青銅材質的五葉螺旋槳,每個直徑6.4米,重量達到30噸!製造這樣龐大的螺旋槳,對於曲面弧度和表面光潔度的要求十分嚴格,在鑄造完成後還需要進行精心打磨,目前只有7軸5聯動的大型數控機床能夠完成這類任務!而這類機床技術目前被中日美德等少部分國家壟斷,所以討論誰能不能造航母,先看看有沒有螺旋槳製造技術先?

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(航母螺旋槳打磨)

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