大和型主机用柴油机的开发和中止采用的经纬

微言

　在昭和11年7月的海军高等技术会议上决定的大和型战列舰的设计方案，基本计划番号A-140F5，计划主机是蒸汽汽轮机和柴油机装置并用。柴油机装置的短处是重量沉重、有振动，但优点是因为燃料消耗量少，燃料装载量也少，进而能缩小船型，评价这是个有长处的计划方案。
　A-140F5，基准排水量62,315吨，公试排水量65,300吨，兵装46厘米炮九门，主机汽轮机（75,000马力）和柴油机（60,000马力），输出135,000马力，速度27节，续航距离16节7,200海里，推进轴四轴。
　内侧的二轴各自与一组汽轮机结合，外侧的二轴各自与四座大型柴油机由齿轮减速箱结合，巡航速度由柴油机提供，以上是使用柴油机和汽轮机两者的计划。
　主机考虑了三种方式，全部蒸汽汽轮机，蒸汽汽轮机和柴油机装置并用，全部柴油机装置。对各个特长有如下的看法。
　(1)在动力装置的重量和占地面积方面，汽轮机主机有利。
　(2)燃料消耗方面，柴油机，柴油机•汽轮机装置并用的顺序极为有利。输出变大这个优点明显。
　(3)动力装置的可靠性，柴油机没有实际成绩，但确信能实现高的可靠性。
　(4)柴油机在中弹损伤时，没有破裂的危险，也不会喷出高温•高压的蒸气。因此船体两侧部配置柴油机的柴油机•汽轮机并用方式，防御上极为有利。
　(5)在振动方面，柴油机明显不利。
　(6)供炮塔旋转用的动力源需要蒸气，只是柴油机的情况下必须另外装载锅炉。
　慎重地研究了以上的利害得失，得出的结论是柴油机60000马力与汽轮机75,000马力的组合主机最为适合。蒸汽汽轮机不用担心，最大要点是开发出能胜任新战列舰主机使用的柴油机以及并用装置方式。
　日本海军关注水面军舰用的大型柴油机装置，是由于昭和初期德国装甲舰（袖珍战列舰）“德意志”完成。本舰为了在通商破坏战用得到大续航力，作为大型水面舰主机首次采用柴油机装置，装载八座MAN公司的开发的二冲程双动式的九气缸机，发挥56,800马力，引起全世界注目。
　而日本海军以潜水艇水上高速化为目标，想要开发大功率的空气喷射式二冲程复动柴油机装置，考虑从MAN公司引进“德意志”的主机和同型的MZ型柴油发动机，企图作参考用及水面舰使用。据此，昭和5年与MAN公司进行了谈判，但在引进费用价格上互相不让步，决定把这笔费用作为开发费，自力更生开发这个出色的复动柴油发动机。
　由此完成了潜水艇用的空气喷射式一号内燃机，广泛使用在我潜水艇上了。
　水面军舰用的无气喷射式复动柴油机装置，从昭和7年夏着手开始开发。这后来被称作一二号内燃机，设计值二冲程、气缸直径450毫米、冲程600毫米、转数400rpm、单缸输出800马力。不久又开始了三气单试验机、单缸试验机的实验，昭和8年度预算决定建造主机装载这个柴油机装置的潜水母舰“大鲸”，与试验机的实验并进急忙制造一○气缸的实用机（一一号一○型）。
　一一号一○型内燃机，最终预定输出9,000马力，但因为事前没充分进行开发试验，“大鲸”限制为3500马力，计划装载四座得到14,000马力。
　然而，在昭和9年3月完成的“大鲸”的实际成绩完全不良，输出只有本来计划的四成左右，排出的烟浓度很大，而且各部分故障频频发生。一一号内燃机和“大鲸”后的水上飞机母舰千岁型、“瑞穗”、潜水母舰剑崎型装载的八气缸机、一○气缸机、一二气缸机等，全都性能不良，故障频频发生的状态，变得很担心新战列舰采用柴油机。
　到昭和9年，研究了为新战列舰（大和型）的主机采用柴油机的想法，继一一号内燃机，计划开发新的战列舰用大功率二冲程双动式无气喷射式柴油机装置。
　当时从“大鲸”主机已有的问题，当然担心为新战列舰开发的新型柴油机。利用“大鲸”的经验，为提高耐久性进行结实的设计，作为可以实用机开发。讨论两者争辩的结果，决定开发战列舰用的新型柴油机。
　这个新型柴油机以后被称作一三号内燃机，计划主要目气缸直径480毫米，冲程600毫米，转数400rpm，单缸输出1,000马力。设计新战列舰使用约80%的输出，装载八座一○气缸机（一三号一○型，输出7500马力），外侧的二根推进轴各自与四座减速齿轮箱结合。
　从昭和十年到十一年首先试制了试验用的单缸机和六缸机，在横须贺兵工厂机关实验部进行了运转实验。单缸机的实验当初并不顺利，计经过各部分的改良，终于达到了计划那样的性能，但过载能力少，转数360rpm，单缸输出800马力，认可适合使用，这到了新战列舰的使用值。
　继之的六气缸机实验，进行了性能确认和长时间耐久性试验。昭和12年初以转数360rpm发挥4,800马力的性能，同时经144小时（六天）连续运转，一昼夜间歇磨耗试验，各种性能试验等显示了出色的成绩。
　对这个测试结果，实验审查委员会进行了严格的评价，确认了各主要部的耐久性充分，当因为排气多少有烟（意味燃烧不完全），气缸衬套及活塞筒环的摩擦稍稍大，活塞时有折损等，还有需要改善的部分，为新战列舰用主机为时尚早，昭和12年3月中止了向大和型的装载。
　在大和型的主机装备区划上部是厚200毫米的钢板，就说是装载如果向(到)军舰竣工后，主机万一产生故障的时候不可能换装，也有对可靠性的担心，搭载的主机有些危险，不采用柴油机装置的最大理由。这个首创不采用柴油机装置的是造船、造机哪方面，从今天公布的资料也难以作出明确的判断。
　就这样，主机全部为蒸汽汽轮机，急忙变更设计变，由于燃料装载量的增加等，作为基准排水量65,000吨，公试状态68,000吨，输出150,000马力的军舰完成。
　未被采用的一三号内燃机，作为今后的战列舰用主机进行实用实验，同时在③计划中建造的水上飞机母舰“日进”使用作主机。

mathewwu

很好奇为何美德法意等国采用电动机作为驱动炮塔的动力源都没听说有什么不好，而英日却要在炮塔驱动上把蒸汽动力进行到底，不管主机用蒸气或柴油，发电机都是少不了的。

cl1208

大和级最终动力：四台舰本式蒸汽轮机，十二座舰本式重油专烧锅炉，功率152000马力，航速27.0节，载重油6201吨，巡航力7200海里/16节

Panzerlied

mathewwu 发表于 2013-8-21 18:29
很好奇为何美德法意等国采用电动机作为驱动炮塔的动力源都没听说有什么不好，而英日却要在炮塔驱动上把蒸汽 ...

我想应该和英国人对电机有天然不信任感有关…第二次工业革命是以利用电力为基础，而德美两国是第二次工业革命的主导者，英国则比两位对手慢，所以大部分的电力工业产品原始设计都不是自己所发明的，而且早期的电力安全不是太好，而且占用橡胶要之类要入囗的战略物资，相比之下蒸气动力就大部份可以自产……而且英国人是蒸气动力的发现者，而且运用的经验比较丰富，所以可以用蒸气做得到的就不必用对手的发明了…英国人可是很喜欢蒸气机，到60年代在造新的蒸气火车…
纯属推论

owaii

Panzerlied 发表于 2013-9-2 00:01
我想应该和英国人对电机有天然不信任感有关…第二次工业革命是以利用电力为基础，而德美两国是第二次工业 ...

英军主要是因为若干次电力故障造成了对电力的不信任感。

mathewwu

难道直接推动炮塔的旋盘引擎(swashplate engine)的蒸汽不是通过长长的管线从锅炉间引过来的？蒸汽管也比电线更耐受战损？除非在炮塔内有小型锅炉，那我就服了。