乘風破浪全靠它，秀美3D打印助力中國制造
在先前的推文里秀美介紹了
世界上最大量油存儲的載具：油輪
不少小伙伴都對此頗感興趣
今天秀美再來介紹下這些船舶們
乘風破浪的核心：發(fā)動機
許多人可能不曾知曉，船舶上使用的發(fā)動機以柴油機為主。與汽油機相比柴油機有著諸多優(yōu)勢，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)動機能輸出較大的力量，同時運行穩(wěn)定、維保便捷，柴油價格相對汽油也更具優(yōu)勢。因此一般需要動力比較大、轉(zhuǎn)速要求不那么高的設備，如大型卡車、大型貨運商船、便攜式發(fā)電機組等，都會選用柴油機作為動力源。現(xiàn)在世界最大的船舶排水量已經(jīng)可以達到近幾十萬噸，如此大的噸位更需要強勁的動力系統(tǒng)來支撐，柴油機由于熱效率、經(jīng)濟性高且技術成熟，毫無疑問便是船舶動力的首選。
在去年年底舉行的2019年中國國際海事展上，以濰柴動力為代表的中國柴油機密集發(fā)布了新一代產(chǎn)品。其中濰柴動力發(fā)布了M33、WH20、WH25、WH28等多款高端船舶動力產(chǎn)品，就讓我們通過秀美精心制作的模型一起來欣賞一下這些力與美的作品吧。
M33系列船用柴油機
秀美制作M33系列船用柴油機(294-1214kW)
M33發(fā)動機，經(jīng)受嚴苛的耐久試驗考核，保證了關鍵零部件的高可靠性；采用濰柴自主ECU電控單元，可實現(xiàn)預噴、后噴等多次噴射，控制精準，噪聲低、振動小。
WH20系列船用柴油機
WH20系列船用柴油機(720-1320kW)
全新一代WH20柴油機，采用高增壓比增壓器，進氣更充足，燃燒更充分，油耗持續(xù)優(yōu)化；主要運動件安全系數(shù)高，為柴油機的高可靠性提供了保障。
WH28系列船用柴油機
秀美制作WH28系列船用柴油機(1838-2700kW)
WH28發(fā)動機，單缸功率高出同類產(chǎn)品15%左右；可選用雙增壓器配置，發(fā)動機低速響應更好，低速扭矩儲備提升30%，動力性更強，燃油耗更低，已通過中國二階段排放認證。
WH25系列船用柴油機
秀美制作WH25系列船用柴油機(1259-2010kW)
WH25發(fā)動機，采用燃油系統(tǒng)高噴射壓力以及高增壓比增壓器，排量大進氣更充分，動力強勁；高效率增壓器協(xié)同優(yōu)化配器設計，響應性更佳、經(jīng)濟運行轉(zhuǎn)速范圍更廣，外圍零件采用模塊化設計，整機結(jié)構(gòu)更緊湊，維護更便捷。
在WH25系列船用發(fā)動機的模型制作過程，秀美模型技術團隊還反復與WH25系列船用發(fā)動機工程技術人員溝通，克服技術難關，通過嫻熟的裝配技能以及對發(fā)動機工藝的認知，站在觀眾視角制作了這一臺動態(tài)模型。從模型的設計方案到制作過程，每個環(huán)節(jié)力求精益求精，只為這臺動態(tài)模型的完美亮相。
模型對WH25系列船用發(fā)動機進行剖切處理，直觀地將發(fā)動機運行的核心過程和組成結(jié)構(gòu)展示出來，通過動態(tài)形式幫助觀眾觀察每個零件的工作過程、工作原理。
在此過程中，秀美模型引以為傲的3D打印技術也立下了汗馬功勞，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，短時間內(nèi)就可實現(xiàn)發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度還原，大大縮短了這一動態(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度問題，還降低了產(chǎn)品制作的成本。
3D打印零部件
3D打印白模預組裝
與船舶相比，發(fā)動機占據(jù)的體積不足為重，但其實船舶柴油機的造價達到了船舶總成本的13%-18%，毫無疑問，自主研發(fā)船用柴油機對增加中國在這一領域的核心競爭力，帶動金屬鑄造、機械加工、裝配工藝、橡膠研發(fā)等上下游產(chǎn)業(yè)的進步有著重要意義。
柴油機從誕生到應用再到成熟經(jīng)歷了一百多年的演變過程：
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)動機和內(nèi)燃發(fā)動機的合理的熱發(fā)動機理論和設計》，在論文中他提出了定壓加熱循環(huán)原理（即“狄塞爾”循環(huán)），并申請了專利。
魯?shù)婪?middot;狄塞爾
1897年狄塞爾找到德國奧格斯堡機器制造廠，成功制造了第一臺能安全運轉(zhuǎn)的熱機，熱機領域一次新的科技革命誕生了。雖然這臺單缸引擎的功率僅為14瓦，但效率已經(jīng)遠遠超過當時的蒸汽機和已經(jīng)發(fā)明的奧托式內(nèi)燃機，達到了前所未有的26%。
第一臺柴油機
1903年俄國的“萬達爾” 號（Vandal）油輪和法國的“佩迪特·皮埃爾” 號成為了最早裝備柴油機的船舶，早期柴油機主要應用于內(nèi)河船舶和近岸潛艇，在經(jīng)歷了最初的發(fā)展階段后，柴油機技術日益成熟，單機功率和可靠性都有大幅提高，為柴油機航向大海和遠洋創(chuàng)造了基礎。
“佩迪特·皮埃爾” 號
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。這艘船也是有史以來第一艘入籍勞氏船籍社的柴油機動力船舶，在運營過程中，柴油機的節(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
1912年第一艘真正意義上的大型柴油機遠洋輪船“錫蘭迪亞”號建成，完工后，她直航遠東，并順利返回，全程2.18萬海里。“錫蘭迪亞”號遠航的成功，證明柴油機完全適應遠洋輪船的需要。柴油機在大型遠洋輪船上的應用，標志著柴油已經(jīng)日漸成熟。
“錫蘭迪亞”號
1912年瑞士蘇爾壽公司為了展示柴油機的潛力，投資建造了一臺缸徑為1000毫米，沖程1100毫米的1S100型單缸巨型柴油機。這臺柴油機在150轉(zhuǎn)時可發(fā)出1470千瓦的功率，它創(chuàng)造的柴油機缸徑記錄直到1960年代才被打破。蘇爾壽公司在1S100型柴油機采用了二沖程橫流掃氣結(jié)構(gòu)，這種設計也成為蘇爾壽柴油機的標志型結(jié)構(gòu)，并一直沿用了70年。
蘇爾壽1S100型柴油機
二戰(zhàn)后船用柴油機經(jīng)歷了新一輪的發(fā)展，性能不斷提高。從上世紀40年代--70年代，在民用船上逐漸完全取代了蒸汽動力。如今電子控制技術也在柴油機上得到廣泛應用，柴油機的電子化、信息化和智能水平不斷提高，熱效率進一步提高，并不斷滿足更高的排放標準要求。
而將目光投向國內(nèi)，在船用柴油機高歌猛進快速發(fā)展的黃金時期，我國因為戰(zhàn)爭等原因幾乎沒有柴油機研發(fā)生產(chǎn)能力，50年代前期解放前遺留下來的各型中小艦船柴油機備件消耗殆盡，艦船面臨停航。1951年底海軍成立了配件試造委員會，在上海組織部分企業(yè)與船廠協(xié)作完成柴油機配件供應任務，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。50年代后期至70年代后期，我國以引進蘇聯(lián)艦用柴油機為主，直至1978年后，國內(nèi)船用低速機制造業(yè)才從丹麥、瑞士、法國等多家公司引進大功率船用柴油機專利生產(chǎn)制造技術。
40多年來，通過實踐和努力，我國在引進、吸收、消化專利生產(chǎn)制造技術方面取得了長足的進步。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標箱集裝箱船用曲軸，打破了國外大型低速船用曲軸對我國制造業(yè)的長期壟斷，讓“船等機、機等軸”制約國家造船業(yè)發(fā)展的瓶頸成為了歷史。
大連重工柴油機
近年來電子控制技術也在柴油機上得到廣泛應用，燃油噴射、排氣閥驅(qū)動、增壓、氣缸潤滑等都可由全電子驅(qū)動，柴油機的電子化、信息化和智能水平不斷提高，熱效率進一步提高，并不斷滿足更高的排放標準要求。
發(fā)動機技術在工業(yè)領域占據(jù)著舉足輕重的地位，如今越來越多本土品牌集中力量自主研發(fā)各類發(fā)動機，在實現(xiàn)國產(chǎn)替代的同時走出國門，與國際老牌發(fā)動機制造廠商一爭高下，秀美模型也將不斷積累沉淀發(fā)動機動靜態(tài)模型制作經(jīng)驗，為展示中國制造貢獻自己的力量。