第二十节 卡尺、鹅毛笔
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:7479

6石神臂弩的试验结果让大家很满意。他们还根据试射的结果,把姜海涛设计的筒状箭斗,改成了更加简单的弧形竹板。

原先固定在弩机前的箭槽,姜海涛当时设计成一段竹片,内侧朝上。挂在牙前的箭斗是一个小竹筒,后面穿上了铜环,5支没羽箭的尾部插在里面。结果试射后,他们发现这样不仅放箭时麻烦,而且射出的5支箭要么很集中,要么有一两支偏离很远。截短竹筒后,效果反倒好些,结果他们不断截下去,最后发现即使没有这个筒,影响似乎也不大。他们干脆重新选了一种内径尺寸合适的竹子,用它造了一个新箭槽。没羽箭放上后,正好上下两层,一共5支。不过为了防止推箭的竹板向后旋转,他们还是用一段竹筒制造它,在前面的底部留了一段小枝,正好在下排两支箭的下面,可以贴着箭槽底部滑动。

姜海涛则对扳动的摇杆进行了改进,把它变成弯折形,根部长3寸后向前转一个直角,再长1尺。他又在弩机上设计了一个凸台,既可以作为向前拉动弩机的把手,又可以在拉好弦后,作为摇杆向前倒放的支架。摇杆倒放后,根部的3寸就变成了照门。摇杆截面,也被他设计成了工字形。物理课老师告诉过它们,工字形能在承受同样弯曲力矩的情况下,减轻自身重量。

最后轸老头对他这个摇杆又进行了一步改进,把3寸上的地方变成T字形,向后也伸出一段小凸起。这里套上一段竹筒,在摇杆向前倒放后就伸在弩臂后方,正好作为肩托。这下姜海涛瞄准射击时,右手就省力多了。

这把弩的重量为42斤。但是工匠们对弩机、棘轮等所有青铜零件的尺寸,又进行了仔细的测量、观察和修改。按照他们的估计,完善设计后的6石神臂弩重量可以不超过40斤。

这天下午养敖也来了。他已经听说了姜海涛设计的这把新弩。亲眼看到后,他简直快说不出话来。6石的弓,比他能拉开的最强弓还厉害。而且一看这拉开的长度,显然要比他的胳膊拉弓时还长。这玩意射一箭,肯定要比他这个胡国第一神射手还厉害啊!

幸好看到姜海涛吭哧吭哧地拉弦,胳膊上下飞舞了二十多次才搞定,养敖的心理才算平衡点。他一看到箭槽,也明白了姜海涛的小算盘。但养敖还是很欣赏这把弩,告诉姜海涛好好试用它,看今后能不能设计出适合他们这些力气更大的甲士用的、更大拉力的神臂弩,比如10石以上的。这样就能代替庞大的十弓车弩,在城头布置更多弩手。把这神臂弩用到战车上射人射马,射重箭或射集束箭,也引起了他的很大兴趣。

--------------------------

第二天,归豹也闻讯赶来观瞧。这时工场已经在养敖关照下,得到一批新的青铜材料,干脆铸造了三套新的弩机、棘轮装置。当然,一些旧装置也被他们回炉了。改进后的6石神臂弩让归豹爱不释手,他自己扳动摇杆拉弦,然后射击。一旁的甲士也帮他准备好另外两把神臂弩,让他射得更痛快些。

这时的神臂弩不仅能射5支没羽箭,也能射一支普通箭。他们先前最厉害的双弓踏张弩,箭的动能接近37石寸,已经是普通弓箭的近两倍。现在这玩意射出的一支箭,居然有69石寸,相当于普通弓箭的四倍!

归豹听了姜海涛的介绍后,用它对着一个挂了两层皮甲的木靶射了几箭,结果箭箭都穿透皮甲,深深扎入木头里。归豹高兴地想马上大批制造这种弩,但被养敖劝住了。这弩毕竟射速太慢,而且他告诉归豹,姜海涛这几天不断设计出新弩,没准以后还会有新设计。

姜海涛听他这么一说,立刻头大,马上表示自己很难有什么新设计了。但是他也赞成养敖说的不忙制造,因为现在这些新设计的弩都没有经过长期试验,还不一定有什么缺陷呢。轸老头也说,现在这些弩都是他们手工精雕细作的,每一把几乎都需要十来个人忙一天,而且消耗了不少木料、青铜,真要想大量造,恐怕得再简化一下生产过程,否则产量太低。

归豹听了大家的解释后,也感到自己太性急了。于是他告诉姜海涛,等六艺考核完毕后,他要召集大家一起仔细商量一下,怎么造这些新弩,为楚军可能的进攻做准备。宫城内的第二工场正在建设,归豹询问姜海涛有什么打算。姜海涛想了想说,今后大多数工匠就在那里批量制造弩、框锯、磨床等新东西,而一些经过挑选的工匠集中到这里设计新东西。他顺便向归豹提出,这里的工匠们都是“人才”,为设计踏张弩等新玩意出了很大力,应该提高点待遇。

归豹狡黠地看着姜海涛:“嗯,我可以让他们吃得更好,还有他们的家人。不过,你能带着他们弄出更多好用的新东西吗?”姜海涛心说你小子可真是咬定我了。“那公子你想弄什么样的好东西?”他毫不客气地把皮球踢回去。归豹没想到他这么回答,愣了一下,然后说:“我想要一把无论我怎么射,都能射中目标的弓。嗯,弩也行。行吗?”我靠,作茧自缚。姜海涛狠狠地骂了自己一句。这他妈简直就是导弹啊,我怎么弄?姜海涛一时无语。归豹大笑起来:“哈哈!你不用担心,我随便说的。你每次弄出的新东西,都是我们根本没有想到的。就像剪刀,宫里很多人都要,你再给我们造一些吧。”

这么一说,姜海涛放心点了,一面答应立刻再造一些剪刀,一面趁机提出自己要造纸,需要更多的奴隶和青铜。归豹开头没明白纸是什么东西,听说是代替竹简的书写物,面积大、重量轻,又比丝帛便宜,于是也产生了兴趣。姜海涛又带他看了看奴隶们磨制的木浆,说自己现在还在试验到底怎么造纸最好,磨制木浆需要更多人手;上次试验失败,大概是因为木板还不够光滑,如果能用一块光滑的青铜板,也许能行。归豹大方地答应了,但提醒他任何青铜器都要注意保管、回收。金匠悄悄提醒姜海涛,铸造青铜器需要木炭,现在工场里只剩一小半了,而且看起来今后会越用越多。姜海涛提出后,归豹让他放心,需要多少木炭都可以派人告诉养敖,让他去解决。

--------------------------

随后两天,姜海涛把主要时间都花在练习驾车、射箭上,工场的事干脆交给豫、井、轸老头三人负责。他们大事不多,但小事不少。制造剪刀,修复损坏的工具,试验不同形状和重量的箭头,等等。当然,最主要的工作还是设法降低踏张弩、神臂弩、十弓车弩的重量,设计合理的制造方法。今后它们要是批量制造,所有零件,不论木制还是青铜,都会分开制造,最后精加工、组装到一起。因此一套精确而标准的模具、测量工具,可是非常必要的。

姜海涛为此特意让金匠们铸造了一些青铜尺,然后用磨床抛光打直。他发现春秋时期的工匠们已经懂得比例原理,可以利用拉直的丝线,在一把铜尺上分出小刻度。

他们首先在一块平地上固定一块长木,用刨子修平,然后用墨斗画出一条直线。用一把标准铜尺在线上每隔一尺就画一道,一共画十一个刻度点,并在每个点上钉一根细铜钉。平地上的另外一个地方,他们固定上一个小木桩,上面钉上两根小铜钉,紧挨在一起,可以夹住丝线。十一根丝线一端系在长木上的铜钉上,另一端拉到这里,穿过两根小铜钉的中间,然后吊上重物拉紧。

轸老头告诉姜海涛,长木和小木桩之间距离越远,到时候画出的刻度就越准。其实不用他说,姜海涛也明白这道理,简单的相似三角形。这时一个工匠拿来一根木条,把铜尺摆在上面,再一起放到十一根丝线下。他小心地移动木条、铜尺,让铜尺上表示一尺的两个刻度线正好压在最外侧的两根丝线下。最后在中间九根丝线下作上标记,一尺就被分成了十个一寸。然后他们又把一寸分为十厘,一把铜尺就完成了。

为了用在不同地方,他们还造了一些2尺长的铜尺,一把4尺长的铜尺,最小刻度都分到厘。姜海涛拿着一把1尺长的铜尺,看着上面那101个刻度。每一厘都比一毫米大一些,他估计在2毫米左右。用这把铜尺,可以精确测量到厘,基本上够用了。但是他也发现了几个缺点。

--------------------------

一是这些尺寸都来自于第一把所谓的标准铜尺,而在询问之后,姜海涛发现这把铜尺也是用另一把铜尺划出刻度的。后面那把铜尺,作为胡国的标准尺存放在宫里。可是它的刻度从哪来呢?工匠们就不知道了。有的说是在周王室造的,根据那里的一把标准铜尺划刻度。也有人说是根据宋国的标准铜尺造的。不过这对姜海涛算不上什么大问题,只要他今后的铜尺都以现在这把铜尺作标准,都用它来分划刻度,就能统一。

第二个缺点就是热胀冷缩。姜海涛可知道,后世的标准米是刻在一段特殊合金上,那种材料的热胀冷缩很小。即使这样,那个所谓的国际标准米,还保存在恒温的地下室里。现在他们用来造尺的铜,那可是热胀冷缩比较大的材料,所以现在造的这些尺子到冬天测量同样的东西时,读数可是会变大的,到夏天又会变小。这对他们眼前的制造工作来说,似乎没有太大危害。因为他们不会在冬天钻孔,夏天造轴,热胀冷缩影响不到现在的配合。而且造出的青铜零件自己也会热胀冷缩。

可是这个问题如果能解决,当然还是最好。姜海涛准备今后有时间找一种材料,热胀冷缩尽量小的,做成一个标准尺来校对不同季节的铜尺。他顺口向轸老头提出了这个问题,问他知道不知道铜尺热了会变长。不料轸老头知道这种情况。姜海涛立刻问他,有没有办法让尺子不发生这种变化,结果得到了一个简单的解决方法——用骨头作尺。

这时他才知道,原来春秋人除了铜尺,骨尺也用得很多。它在冬夏时几乎没有变化,但不如铜尺、木尺结实。木尺也用得比较多,但木材会随时间变形,因此只用在一些简单的测量上。这里他们要精确到厘,还是用铜尺更方便。姜海涛立刻让他们再造两把铜尺,骨尺、木尺各三把,都尽量准确地刻上一样的尺、寸、厘,作为标准尺保存起来,到冬夏时观察它们的变化。

上面这几个都是小缺点。现在这些铜尺,对他们影响最大的缺点是怎么测量轴的直径、孔的内径。工匠们以前都是用尺在轴端、孔外比划,姜海涛立刻看出这样不准确。

他记起了在老爸车间里看到过的卡尺。它分内外两段,外面的套在内段上滑动,左边上下都有一个长三角形的爪子。用下面两个爪夹住轴,或者用上面两个爪撑在孔里,就能准确的测量直径、孔径。

姜海涛立刻把工匠们叫到跟前,向他们画出了这种卡尺的结构。大家很容易就理解了它的好处,但金匠们说这玩意造起来难度不小。关键是外面套的那个东西,既要容易滑动,又不能间隙太大,因此内侧要仔细打磨。而要方便打磨,这个套上的缝就不能太小,否则磨石根本伸不进去。最后经过反复讨论,他们决定把卡尺中间的主尺造成]形,套在外面的滑尺造成[形,前面还弯进来,这样套在主尺上的部分就容易打磨了。不过好在它和测量件接触的地方是上下那两对测量爪,主尺、滑尺厚些没关系。

虽然结构确定了,但这把卡尺造起来还是颇费周折。先得造木模,然后铸造、打磨,这中间还得试验留多少加工余量合适。姜海涛告诉工匠们不用着急,因为这种工具不需要太多;关键是确保制造精度,总结制造中的工艺方法。

两天后,姜海涛得到了一把精细的卡尺。这是他来到春秋后,制造的第一个“精密仪器”。

工匠们用它检查轴和孔,转着量一圈就可以发现哪个地方粗了或小了,需要磨下去多少。这和过去总是要把轴和孔放到一起,旋转着靠手感觉、靠眼观察,确实要方便多了。轸老头高兴地说,如果工匠们都有了这工具,制造弩机、棘轮时就能更快,更容易批量制造。

--------------------------

不过在这一天,姜海涛又遇到了一个比较大的问题——鹅毛笔臭了。其实昨天他在自己屋里作笔记时,就隐约闻到了一点不好的气味。当时他还以为自己这几天练习驾车、射箭,出汗太多了。于是他让奴隶们烧点热水给自己洗澡,然后舒舒服服地睡下。下午来到工场后,井向他抱怨鹅毛笔有点难闻的气味,他才发现自己昨天闻到的不是汗味,而是从手头的鹅毛笔上散发出来的。

发臭的笔只能不用了,但这让姜海涛有点发愁。从造好到现在,这些鹅毛笔只用了十多天。有的笔并没有写多少字,但也有点发臭。如果每支笔都只有十多天的寿命,那可就不太好了。自己和工场虽然用不了多少,但如果今后大量采用鹅毛笔书写,那得养多少只鹅?根据前几天造笔的经验,左翅膀尖上的五根羽毛最适合造笔,然后是右翅膀尖上的五根,弯曲方向别扭点。翅膀后的少数羽毛也凑合。这样算下来,一支鹅总共只有二十来根羽毛适合造笔。他也尝试用细竹竿套在一些更细小的鹅毛杆上,这样可以多利用鹅毛,但这些笔也发臭了。难道自己今后每隔十多天,就得杀一只鹅?

姜海涛暂时想不出什么办法,只好让奴隶去再找些鹅毛,而且要尽量新鲜的。发臭的鹅毛笔他暂时没扔,打算研究研究,看它到底能臭到什么程度,有没有什么办法不让它发臭,甚至把它们修好。

结果他的臭笔留对了。两天后函人,也就是皮革匠来给他送皮甲,准备试穿后作最后的修改,居然告诉他一个解决方法。

--------------------------

皮革匠一进院子,就闻到了一点臭味。看到对方吸吸鼻子皱眉头,姜海涛随口告诉他,那是墙角的鹅毛笔发出的,问他有没有办法不让它们发臭。皮革匠看了看木盆里的鹅毛,说这很简单啊。姜海涛大吃一惊,立刻抓住他问怎么办。听对方讲解后,他才发现自己居然太笨了,忘了一些简单的日常化学知识。

姜海涛首先学到一个自己早就应该知道的知识:鹅毛上有油脂。这东西腐烂后自然要发臭,因此只要能消除鹅毛上的油脂,就能避免腐烂。皮革匠说,这和他们去除动物毛皮上的油脂,道理应该一样。而他们去除动物毛皮上的油脂,主要有两道工序。一是用刀刮掉动物皮内侧残留的肉脂,二是用石灰水浸泡。对付鹅毛,当然用不着刀刮,石灰水泡应该可以。

听到这办法,姜海涛立刻把这名皮革匠留在工场,让他带人用石灰水浸泡鹅毛,然后制笔。最后,这名工匠也被强制留在了工场,以保证制笔方法不外传。好在这里待遇比外面高多了,皮革匠也见到了磨床、剪刀等新工具。他对磨床特别感兴趣,因为可以用它在皮革上钻眼,比过去用手快多了。姜海涛还顺便告诉他,自己今后要改进皮甲,甚至造更加坚固的金属甲,正需要他这种工匠。

一连几天,皮革匠试验了不同的浸泡方法。姜海涛让井带人协助他,每一根翅膀尖上的好羽毛,都和几根差羽毛一起,在不同浓度的石灰水下浸泡不同时间,然后晾干,制成鹅毛笔给大家试用。每支笔都有编号,也在竹简上记录下了具体浸泡工艺。他们一口气造了五十多支鹅毛笔,然后慢慢观察它们的使用效果。

这一批笔显然耐用多了,十多天后,直到十月十二日,都一直没有腐烂发臭的迹象。而且它们还有一个好处,就是吸墨更足,流墨比过去更均匀、稳定。过去的油脂可以防水,自然也对墨水有点排斥,所以蘸一次墨水写不了三四个字,现在可以写十来个字了。不过用了十多天,其中一些用细鹅毛造的笔磨损坏了。姜海涛让皮革匠想想有什么办法增加它的耐磨性,这下皮革匠可傻眼了。怎么改进?再用石灰水泡,或者用洗脚水泡?俩人都毫无头绪。姜海涛最后也只好作罢,因为这时养敖告诉他,出使的栾燮、归丹、华梁先后回来了。楚国至少表面上接受了胡国的解释,答应不派兵报复。吴、晋两国也表示支持胡国。

外交危机暂时化解了,可是对姜海涛来说,非常讨厌的六艺考核来到眼前。