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乘風(fēng)破浪全靠它,秀美3D打印助力中國(guó)制造

在先前的推文里秀美介紹了

世界上最大量油存儲(chǔ)的載具:油輪

不少小伙伴都對(duì)此頗感興趣

今天秀美再來(lái)介紹下這些船舶們

乘風(fēng)破浪的核心:發(fā)動(dòng)機(jī)
 

許多人可能不曾知曉,船舶上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)以柴油機(jī)為主。與汽油機(jī)相比柴油機(jī)有著諸多優(yōu)勢(shì),柴油分子量大,雖然燃燒得比較慢,卻能釋放很大的能量,讓發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出較大的力量,同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定、維保便捷,柴油價(jià)格相對(duì)汽油也更具優(yōu)勢(shì)。因此一般需要?jiǎng)恿Ρ容^大、轉(zhuǎn)速要求不那么高的設(shè)備,如大型卡車(chē)、大型貨運(yùn)商船、便攜式發(fā)電機(jī)組等,都會(huì)選用柴油機(jī)作為動(dòng)力源?,F(xiàn)在世界最大的船舶排水量已經(jīng)可以達(dá)到近幾十萬(wàn)噸,如此大的噸位更需要強(qiáng)勁的動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)支撐,柴油機(jī)由于熱效率、經(jīng)濟(jì)性高且技術(shù)成熟,毫無(wú)疑問(wèn)便是船舶動(dòng)力的首選。
 

在去年年底舉行的2019年中國(guó)國(guó)際海事展上,以濰柴動(dòng)力為代表的中國(guó)柴油機(jī)密集發(fā)布了新一代產(chǎn)品。其中濰柴動(dòng)力發(fā)布了M33、WH20、WH25、WH28等多款高端船舶動(dòng)力產(chǎn)品,就讓我們通過(guò)秀美精心制作的模型一起來(lái)欣賞一下這些力與美的作品吧。

 

 

M33系列船用柴油機(jī)

 
 
 








秀美制作M33系列船用柴油機(jī)(294-1214kW)

 

 

M33發(fā)動(dòng)機(jī),經(jīng)受?chē)?yán)苛的耐久試驗(yàn)考核,保證了關(guān)鍵零部件的高可靠性;采用濰柴自主ECU電控單元,可實(shí)現(xiàn)預(yù)噴、后噴等多次噴射,控制精準(zhǔn),噪聲低、振動(dòng)小。

 

 

WH20系列船用柴油機(jī)

 
 
 









WH20系列船用柴油機(jī)(720-1320kW)


 


全新一代WH20柴油機(jī),采用高增壓比增壓器,進(jìn)氣更充足,燃燒更充分,油耗持續(xù)優(yōu)化;主要運(yùn)動(dòng)件安全系數(shù)高,為柴油機(jī)的高可靠性提供了保障。

 

 

WH28系列船用柴油機(jī)

 
 
 









秀美制作WH28系列船用柴油機(jī)(1838-2700kW)

 


WH28發(fā)動(dòng)機(jī),單缸功率高出同類(lèi)產(chǎn)品15%左右;可選用雙增壓器配置,發(fā)動(dòng)機(jī)低速響應(yīng)更好,低速扭矩儲(chǔ)備提升30%,動(dòng)力性更強(qiáng),燃油耗更低,已通過(guò)中國(guó)二階段排放認(rèn)證。

 

 

WH25系列船用柴油機(jī)

 
 
 









秀美制作WH25系列船用柴油機(jī)(1259-2010kW)

 



 

WH25發(fā)動(dòng)機(jī),采用燃油系統(tǒng)高噴射壓力以及高增壓比增壓器,排量大進(jìn)氣更充分,動(dòng)力強(qiáng)勁;高效率增壓器協(xié)同優(yōu)化配器設(shè)計(jì),響應(yīng)性更佳、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍更廣,外圍零件采用模塊化設(shè)計(jì),整機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊,維護(hù)更便捷。


在WH25系列船用發(fā)動(dòng)機(jī)的模型制作過(guò)程,秀美模型技術(shù)團(tuán)隊(duì)還反復(fù)與WH25系列船用發(fā)動(dòng)機(jī)工程技術(shù)人員溝通,克服技術(shù)難關(guān),通過(guò)嫻熟的裝配技能以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工藝的認(rèn)知,站在觀眾視角制作了這一臺(tái)動(dòng)態(tài)模型。從模型的設(shè)計(jì)方案到制作過(guò)程,每個(gè)環(huán)節(jié)力求精益求精,只為這臺(tái)動(dòng)態(tài)模型的完美亮相。
 

模型對(duì)WH25系列船用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行剖切處理,直觀地將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的核心過(guò)程和組成結(jié)構(gòu)展示出來(lái),通過(guò)動(dòng)態(tài)形式幫助觀眾觀察每個(gè)零件的工作過(guò)程、工作原理。

 

在此過(guò)程中,秀美模型引以為傲的3D打印技術(shù)也立下了汗馬功勞,基于數(shù)字化制造模式,3D打印不受模型外形結(jié)構(gòu)限制且操作便捷,短時(shí)間內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度還原,大大縮短了這一動(dòng)態(tài)模型的制作工期,也解決了傳統(tǒng)工藝難以克服的尺寸精準(zhǔn)度問(wèn)題,還降低了產(chǎn)品制作的成本。

 



3D打印零部件




3D打印白模預(yù)組裝


 

與船舶相比,發(fā)動(dòng)機(jī)占據(jù)的體積不足為重,但其實(shí)船舶柴油機(jī)的造價(jià)達(dá)到了船舶總成本的13%-18%,毫無(wú)疑問(wèn),自主研發(fā)船用柴油機(jī)對(duì)增加中國(guó)在這一領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力,帶動(dòng)金屬鑄造、機(jī)械加工、裝配工藝、橡膠研發(fā)等上下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步有著重要意義。

 

柴油機(jī)從誕生到應(yīng)用再到成熟經(jīng)歷了一百多年的演變過(guò)程:


1893年魯?shù)婪?middot;狄塞爾發(fā)表了著名的論文《取代現(xiàn)有蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的合理的熱發(fā)動(dòng)機(jī)理論和設(shè)計(jì)》,在論文中他提出了定壓加熱循環(huán)原理(即“狄塞爾”循環(huán)),并申請(qǐng)了專(zhuān)利。

 



魯?shù)婪?middot;狄塞爾


 

1897年狄塞爾找到德國(guó)奧格斯堡機(jī)器制造廠,成功制造了第一臺(tái)能安全運(yùn)轉(zhuǎn)的熱機(jī),熱機(jī)領(lǐng)域一次新的科技革命誕生了。雖然這臺(tái)單缸引擎的功率僅為14瓦,但效率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)和已經(jīng)發(fā)明的奧托式內(nèi)燃機(jī),達(dá)到了前所未有的26%。

 


第一臺(tái)柴油機(jī)

 
1903年俄國(guó)的“萬(wàn)達(dá)爾” 號(hào)(Vandal)油輪和法國(guó)的“佩迪特·皮埃爾” 號(hào)成為了最早裝備柴油機(jī)的船舶,早期柴油機(jī)主要應(yīng)用于內(nèi)河船舶和近岸潛艇,在經(jīng)歷了最初的發(fā)展階段后,柴油機(jī)技術(shù)日益成熟,單機(jī)功率和可靠性都有大幅提高,為柴油機(jī)航向大海和遠(yuǎn)洋創(chuàng)造了基礎(chǔ)。

 


“佩迪特·皮埃爾” 號(hào)


 
1910年盎格魯·薩克森(Anglo-Saxo)石油公司訂造了一艘1216載重噸(排水量2047噸)的單螺旋槳油輪“瓦卡納斯”號(hào)。這艘船也是有史以來(lái)第一艘入籍勞氏船籍社的柴油機(jī)動(dòng)力船舶,在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,柴油機(jī)的節(jié)能效果得到充分體現(xiàn),該船一直服役到1932年。

 


油輪“瓦卡納斯”號(hào)


 
1912年第一艘真正意義上的大型柴油機(jī)遠(yuǎn)洋輪船“錫蘭迪亞”號(hào)建成,完工后,她直航遠(yuǎn)東,并順利返回,全程2.18萬(wàn)海里。“錫蘭迪亞”號(hào)遠(yuǎn)航的成功,證明柴油機(jī)完全適應(yīng)遠(yuǎn)洋輪船的需要。柴油機(jī)在大型遠(yuǎn)洋輪船上的應(yīng)用,標(biāo)志著柴油已經(jīng)日漸成熟。

 


“錫蘭迪亞”號(hào)



1912年瑞士蘇爾壽公司為了展示柴油機(jī)的潛力,投資建造了一臺(tái)缸徑為1000毫米,沖程1100毫米的1S100型單缸巨型柴油機(jī)。這臺(tái)柴油機(jī)在150轉(zhuǎn)時(shí)可發(fā)出1470千瓦的功率,它創(chuàng)造的柴油機(jī)缸徑記錄直到1960年代才被打破。蘇爾壽公司在1S100型柴油機(jī)采用了二沖程橫流掃氣結(jié)構(gòu),這種設(shè)計(jì)也成為蘇爾壽柴油機(jī)的標(biāo)志型結(jié)構(gòu),并一直沿用了70年。

 


蘇爾壽1S100型柴油機(jī)

 
二戰(zhàn)后船用柴油機(jī)經(jīng)歷了新一輪的發(fā)展,性能不斷提高。從上世紀(jì)40年代--70年代,在民用船上逐漸完全取代了蒸汽動(dòng)力。如今電子控制技術(shù)也在柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用,柴油機(jī)的電子化、信息化和智能水平不斷提高,熱效率進(jìn)一步提高,并不斷滿足更高的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

 


 
而將目光投向國(guó)內(nèi),在船用柴油機(jī)高歌猛進(jìn)快速發(fā)展的黃金時(shí)期,我國(guó)因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)等原因幾乎沒(méi)有柴油機(jī)研發(fā)生產(chǎn)能力,50年代前期解放前遺留下來(lái)的各型中小艦船柴油機(jī)備件消耗殆盡,艦船面臨停航。1951年底海軍成立了配件試造委員會(huì),在上海組織部分企業(yè)與船廠協(xié)作完成柴油機(jī)配件供應(yīng)任務(wù),但其生產(chǎn)能力僅限于仿制250KW一下高中速小型船用柴油機(jī)。50年代后期至70年代后期,我國(guó)以引進(jìn)蘇聯(lián)艦用柴油機(jī)為主,直至1978年后,國(guó)內(nèi)船用低速機(jī)制造業(yè)才從丹麥、瑞士、法國(guó)等多家公司引進(jìn)大功率船用柴油機(jī)專(zhuān)利生產(chǎn)制造技術(shù)。
 
40多年來(lái),通過(guò)實(shí)踐和努力,我國(guó)在引進(jìn)、吸收、消化專(zhuān)利生產(chǎn)制造技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。如大連重工控股企業(yè)大連華銳船用曲軸有限公司,已經(jīng)成功研制了全球首支、世界最大22000標(biāo)箱集裝箱船用曲軸,打破了國(guó)外大型低速船用曲軸對(duì)我國(guó)制造業(yè)的長(zhǎng)期壟斷,讓“船等機(jī)、機(jī)等軸”制約國(guó)家造船業(yè)發(fā)展的瓶頸成為了歷史。





大連重工柴油機(jī)


 

近年來(lái)電子控制技術(shù)也在柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用,燃油噴射、排氣閥驅(qū)動(dòng)、增壓、氣缸潤(rùn)滑等都可由全電子驅(qū)動(dòng),柴油機(jī)的電子化、信息化和智能水平不斷提高,熱效率進(jìn)一步提高,并不斷滿足更高的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。


發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位,如今越來(lái)越多本土品牌集中力量自主研發(fā)各類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī),在實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的同時(shí)走出國(guó)門(mén),與國(guó)際老牌發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商一爭(zhēng)高下,秀美模型也將不斷積累沉淀發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)靜態(tài)模型制作經(jīng)驗(yàn),為展示中國(guó)制造貢獻(xiàn)自己的力量。

 

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