久久看书>军事历史>1255再铸鼎>第64章 渐开线齿轮(庆春节及推荐票满千,今明两日十更,此为第一更)

1257年,八月十八,东海堡。

中秋节刚过,东海人没时间沉浸在节日气氛中,立刻又投入了工作。

工业部办公楼,武备组的实验室中,季国风、林小雅、段明远三人正围着一个软泥捏出来的火炮模型研究着。刚才,他们把这个泥炮装上了少许火药引爆,试图通过观察炮体膨胀的情况来研究膛压的变化,以改善火炮设计。

“唔……十五厘米的位置应该加一道加强筋,别的我看就不用大改了。”季国风摸着炮身说。

“我也觉得这样,再修改下去也未必能改善多少,不如试造一门看看先。”段明远附和道。

“等等,”林小雅看了看炮口,若有所思的样子,“我一直有个疑问。火炮是口径越大威力越大没错吧,但是炮弹动能不是和装药量正相关吗?如果是小口径、大壁厚的火炮,使用与大口径火炮相同的装药量,威力不是一样的吗?”

“呃,”季国风看了看她,她自从对火炮产生兴趣之后,就经常冒出一些角度新颖的想法,“是这样没错,但是小口径有两个不利因素。一是速度快了之后,炮弹在炮膛内停留的时间也会缩短,这样既不利于火药的充分燃烧,也不利于炮弹的充分加速,所以即使装药量相同,小炮弹的初始动能也会比大炮弹低一些;二是出膛初速高了之后,空气阻力会急速增大,动能快速衰减,所以即使初始动能一样,小而快的炮弹在远距离上的威力也不如大而慢的炮弹。两个因素相加,小口径自然就比不过大口径了。”

“哦,原来如此,”林小雅一副恍然大悟的样子,然后又想起了什么,“那如果换密度更大的炮弹,是不是能增大小口径火炮的威力?”

季国风摇头道:“你是说把铁弹换成铅弹吗?确实会有作用,不过铅要比铁贵上不少,而且弹道还要重新标定,有些麻烦……”

段明远也说道:“而且铅是软的,高膛压发射的话会变形,影响弹道稳定性。火枪百多米打打问题不大,但换几百米的火炮就有问题了。”

“是这样啊。”林小雅仍锲而不舍,“那么如果把铁炮弹做成空心的,里面灌铅怎么样?这不就不变形了?”

季国风笑道:“但这样有什么意义呢?一颗炮弹而已,这么一搞成本比纯铅弹都贵了,性价比太低啊。与其折腾这点心思,还不如干脆做个大口径的炮呢。”

林小雅白了他一眼:“这不我们铸不出大管子只能研究这些小炮嘛,所以我才想着怎么在炮弹上做文章啊。”

季国风一愣,刚准备说点什么,隔壁突然传来一阵大笑声,随后就是连续的高喊:“我算出来啦,我算出来啦,原来如此,居然这么简单!”

段明远和林小雅都是安全部的人,对工业部的其它业务不太熟悉,听到之后有些奇怪。而季国风却一下子激动起来,跑出门去,一边跑一边喊:“老孙,你真算出来了?”

两人跟着去了隔壁,见到机械组的孙清南拿着几张稿纸递给季国风,激动地说:“总算是算出来了,真没想到,居然是这么简单,只要一根长直齿滚刀就能加工了,我们终于能生产渐开线齿轮了啊!”

季国风接过稿纸,看了一遍,同样发出恍然大悟的声音,拉着孙清南说:“老孙,赶紧准备试制,你要什么资源我给批什么。”

林小雅还是有些一头雾水,段明远却已经明白了,他这是终于把渐开线齿轮的制造原理给搞定了啊。

渐开线齿轮,非工科人士可能不太清楚,但后世工科课程中这是必学的一课。这种齿轮具有连续平滑的齿面,能够使啮合的齿轮以稳定的角速度转动,对机械设计有着重要意义。

普通人印象中的齿轮,大多是一个圆盘上排列着许多矩形的轮齿,实际上早期齿轮也确实是这样的。但是想象一下,齿轮做的是圆周运动,而矩形齿是有棱有角的,这样的齿轮转动起来必然是不顺滑的,轮齿之间相互碰撞摩擦会导致传动一顿顿的。低精度条件下可以无视,但一旦对精度有了追求,这一点就必须重视起来了。

如果把轮齿做成弧形的,就能改善这样的卡顿,但是具体应该是怎样的弧形?简单的圆形?还是特殊的椭圆?还是抛物线或者别的曲线?

历史上的机械学家早就用几何学计算出了最佳方案,那就是渐开线曲线。(此处省略若干字)。

以渐开线为形状制造的两个齿轮,可以始终稳定地啮合在一起,把齿轮传动变得像两根传动轴直接摩擦传动一样顺滑。

这是工科人士的常识,但是常识归常识,后世又不用亲自制造齿轮,只要选择合适的齿轮买回来组装就行了,所以渐开线这些知识考完试就还给老师了。工业部的这群二把刀们,虽然一个个都知道渐开线齿轮的必要性,但楞是一个记得渐开线是什么的都没有,更别说如何制造了。所以之前机械组制造的机械,都尽量避开齿轮传动的设计,实在无法避免的时候,才拿直齿齿轮凑合一下,在傻大粗黑的时代也勉强能用了。

但这终究不是长久之计,机械组的组长孙清南从去年开始就在试图推导渐开线的原理。他几乎从欧几里得几何学开始,把整个古典几何学体系重新推导了一遍,为东海觅天台和文化部贡献了不少教材。到了今天,终于把渐开线原理推导出来了!

当公式写在纸上的时候,才发现一切居然是这么简单。就连曾经发


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