极寒之下不养刁民 - 第223章 设计盾构机

    要修建庇护所，对于珀菲科特而言有一个必须要她来解决的问题，那就是盾构机。
    虽然盾构机对于这个时代的工程技术人员和炼金术士们来说，只要知道了要求也未必造不出来，但很显然在这个连摇臂钻都还没发明的时代，制造一台符合珀菲科特要求的盾构机还是有些为难这些人了。
    在珀菲科特的原世界，最原始的盾构机虽说也是在相同的时代被发明出来，但那个与其说是盾构机，不如说是一种施工方式。
    当时的工程师通过船蛆钻木头的方式获得了灵感，将隧道掘进的工作面划分成多个小工作窗，每一个工作窗都有一名工人负责挖掘，工人将地底的泥土和石块挖掘开之后会将挖下来的泥土和石头运走，而整个工作面的支架则向前移动，挖好的部分用砖块和水泥砌墙来支撑。
    这种工作方式就是最早的盾构掘进模式，虽然奠定了现代盾构机的基础，但这是在很难说是一种盾构机。
    而且这种方式的工作效率虽然比单纯的靠人力来挖掘要高，但掘进的速度还是太慢了。
    要知道在原世界，世界上第一条用盾构技术修建的隧道可是修了好几年才修成，而他们也仅仅只是在英国伦敦的泰晤士河下面掏了一条隧道而已。
    所以珀菲科特显然不可能选择这种方式，她要做的是至少符合盾构机这个概念的掘进装置。
    这种掘进装置在原世界的历史上也曾经出现过，或者说这才是现代盾构机真正的鼻祖。
    这种机器的前端有一个巨大的旋转臂，上面安装有锐利且坚硬的刀头，可以将岩石和泥土切削下来然后通过输送带运走，并通过液压装置将整台机器不断的向前推进。
    尽管这种设备与后世的现代盾构机相比依旧粗糙不堪，但至少它已经符合珀菲科特心目中盾构机的基本需求。
    所以在珀菲科特铺开图纸之后，她便在纸上按照这种老式机器的样子开始绘制。
    这种老式机器的结构相较于后世的现代盾构机要相对简单，其主要工作部件就是头部的旋转臂和刀头，而这种设计对于珀菲科特来说无疑过于简单和粗糙了。
    她在这里援引了现代盾构机刀盘的设计，将自己设计的盾构机头部设计成了一个可以不断旋转的刀盘，而这和现代盾构机的结构是一样的。
    这种刀盘式设计的好处在于它可以更均匀的碾碎工作面上遇到的不同材质的岩石，同时也能更好的抵挡工作面可能发生的泥土坍塌等问题。
    加上刀盘是一个圆形的整体，在后部推进装置的作用下它也能够更好的往前推进。
    只是一个合格的盾构机刀盘不仅对设计有很高的要求，同时也对材料学提出了极大的考验。
    要知道在后世，盾构机被称为工业皇冠上的明珠不是没有原因的，其中最关键的部分可以说就是这个刀盘和上面的各种刀头。
    为了应对地下所可能遇到的各种不同质地的岩石，刀盘上的刀头并不是只有一种，而是通过多种不同的刀头相互配合来实现掘进。
    不同类型的刀头采用的切削原理略有不同。
    其中硬岩刀头主要依靠冲击力来切削硬质岩石，而软土刀头则主要依靠挤压和剪切力来切削松散的软土层。
    软土刀头的材质尚且好说，耐磨够坚固就行，但硬岩刀头的材质可就要求很高了，毕竟谁也不知道地下会遇到什么质地的岩石，万一遇到一块硬度超高的岩石把刀头崩了，那可是修都不好修的。
    在后世，像这种刀头的材质早已经进化到了复合结构，在用硬质合金制造刀头的同时，还会在其中加入金刚石微粉或者干脆在钻头表面喷镀一层金刚石，从而提升刀头的耐用程度和硬度。
    这也是为什么后世某工业大国在薅秃了工业皇冠上的明珠的同时，也成为了人造钻石大国的原因。
    在工业上，人造金刚石的应用领域实在是太广泛了。
    如果只是制造金刚石钻头，这对于珀菲科特这种炼金术士来说倒也不难，无非是把石墨用炼金术转化成金刚石而已，这种程度的炼金术只要摸清了原理，拉个学徒来都能做。
    真正复杂的还是如何制造高强度的合金，这是对材料学的真正考验，并不能靠炼金术来实现作弊。
    而在这方面，珀菲科特也没有多少来自后世的记忆能够为她提供帮助，毕竟她虽然接触过这些东西，但毕竟不是学这个的，除了记得在合金配方中有锰之外，她能回忆起来的东西并不多。
    而且还有一个关键因素，那就是对金属材料的加工技术的发展。
    同样是均质钢，21世纪的坦克装甲钢显然硬度要高出20世纪的坦克装甲钢不止一个量级，而这无疑就是金属加工工艺的进步（尽管这当中也有金属配方的不同带来的影响）。
    从目前来说，珀菲科特手上能用到的材料还是她自己弄出来的镍铬合金。
    虽说这种材料无法和后世应用在盾构机上的金属材料相提并论，但至少在眼下来说还是够用的，所以珀菲科特也就没有在材料上过多的纠结，除了将刀头设计成需要加入金刚石增加硬度之外，其他地方就是使用镍铬合金。
    解决了刀盘和刀头的问题，盾构机剩下的部分就简单了，一台用来驱动刀盘旋转的蒸汽机，一条用来传送碎石和泥土的传送带，一套用来推动盾构机前进的推进装置，以及用来修建隧道管壁的铺管系统。
    其中铺管系统在后世的现代盾构机上一般采用的是拼装的方式，将已经预制好的管片通过机械结构拼接在一起，然后安装到隧道壁上。
    不过这个对于珀菲科特来说不影响大局，毕竟她并不是开挖那种很深的隧道，只是挖一个地下城而已，即便是采取比较古老的灌浆作业，也不是不行。
    真正关键的部分还是前方的盾构机本体，所以她在这一部分花费的时间和精力也最多。
    (本章完)