惑:需要多大的锅炉?烧多少水?产生多强的“汽力”?活塞多大?行程多长?如何计算?全凭经验摸索,一次次试错。
无数个日夜,小院里灯火通明。
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墨衡翻阅着能找来的所有古籍,从《墨子》到《考工记》,试图寻找灵感。沈知章用算筹摆弄着各种比例,试图计算力与行程的关系,但缺乏关键参数,无异于空中楼阁。
欧冶胜则带着徒弟们,在高温的炉火旁挥汗如雨,一次次铸造,又一次次因为沙眼、气孔或变形而报废。
失败,是家常便饭。
炸坏的锅炉、漏气的汽缸、卡死的活塞、断裂的连杆……堆满了小院的角落。
经费不断消耗,成果却寥寥。
格物院里其他研制火铳改进型、新式火药、乃至奇巧器物的同僚,看待“热力研习所”的目光,渐渐从好奇变成了同情,甚至带上了些许嘲讽。
连最支持格物院的工部官员,在几次视察后,也委婉地提醒墨衡,是否应将精力放在“更切实用”的器物上。
只有赵构,始终保持着一种近乎固执的关注。
他并不常来,但每次来,必定仔细查看每一次失败的残骸,听取墨衡等人枯燥甚至绝望的汇报,然后提出一些在匠人们听来依然“异想天开”的建议:“试试用更厚的熟铁板,铆接后以红热状态淬火,或许更韧?”
“活塞环?嗯,就是在活塞上开槽,嵌入有弹性的铁环,或许能更好密封?”
“阀门动作不灵,是否可借用水力钟漏的擒纵之理?”
这些建议,大多在当时的技术条件下难以实现,或者匠人们无法理解其原理。
但它们像黑暗中的零星火花,偶尔也能给陷入绝境的匠师们带来一丝微光。
更重要的是,赵构的持续关注和不撤资的态度,是支撑墨衡等人在无数失败中坚持下去的唯一动力。
他们知道,皇帝陛下要的,似乎不仅仅是一个能动的机器,而是在探索一种全新的、驾驭“热力”的可能。
转机,在看似最不可能的地方,悄然萌芽。
一次偶然的事故中,一个正在测试的小型锅炉因压力过高而爆炸,碎裂的铜片四处飞溅。
在清理残骸时,欧冶胜注意到,爆炸并非沿着铆接缝,而是铜板本身被撕裂。
他忽然想到太子曾提过的“铁板淬火”。
或许,铜太软,而铁,如果处理得当,可能更坚韧?
他尝试用反复锻打的熟铁板制作小型锅炉,并用陛下模糊提到的“红热铆接后淬火”的方法处理接缝。
这次,小锅炉承受住了更高的压力。
与此同时,一直在为汽缸密封头痛的沈知章,在一次调试水力钟漏的擒纵机构时,看着那精密的卡榫和弹簧,脑中灵光一闪。
他尝试用薄铜片制作了一个带有弹性的、类似碗状的“阀片”,覆盖在汽缸的进气口和出气口上,利用蒸汽的压力自身来压紧或顶开阀片。
虽然简陋,漏气依然存在,但相比于之前笨重的滑阀,这“弹性阀片”在动作灵敏性和密封性上,竟有了不小的改善。
而墨衡,则从水车连杆的磨损中受到启发。
他发现,水车连杆与轴承连接处,如果加入融化的牛油混合石墨作为润滑,磨损会大大减轻。
他将此法用于蒸汽机的活塞连杆和曲轴轴承,虽然高温下油脂容易干涸,但总算是一种进步。
点点滴滴的改进,汇聚成溪流。
失败依然多于成功,但“热力研习所”的匠师们,在无数次的炸膛、泄漏、卡死、断裂中,对“蒸汽之力”的特性,对金属的加工,对密封与传动的理解,以一种痛苦而缓慢的方式,积累着。
终于,在赵构提出构想、墨衡等人开始摸索的第四个年头,绍兴四十九年初夏,一个闷热的午后。
“热力研习所”小院中央,矗立着一个怪模怪样的东西。
它有一个用厚熟铁板铆接而成、形状不甚规则、像个巨大水壶的“锅炉”,下面炉火正旺。
锅炉上方引出一根包着麻布隔热的铜管,连接到一个竖直放置的铜制“汽缸”。
汽缸里是一个包裹着多层浸油牛皮、并尝试性加了一道粗糙生铁环的“活塞”。
活塞连杆通过一个简陋的、加了石墨油脂润滑的“肘节”机构,连接到一个木制的巨大飞轮上。
飞轮轴的另一端,套着一个简易的、用于提水的木制链斗水车。
锅炉、汽缸、飞轮、水车,被各种支架、连杆笨拙地连接在一起,到处都是临时加固的绳索和木撑