第四十七节提水机、抛石车
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:5147

姜海涛看到这一情况后,立刻把记忆中的翻车结构讲给轸老头他们听。小理说白了,它就是一个木板造的斜坡水槽,然后在它上面通过转轴安一圈木制链条,每节链条上固定一块木板。人在高处通过踏板转动转轴,那一块块木板就可以把水从水槽下面刮到上面。

轸老头对这个结构很欣赏,因为它比较简单。特别是从姜海涛的描述看,刮水板不需要和木槽很吻合,左右和下面只要简单地固定上几块皮革就行,也经得起磨损。井提出把木制链条改成绳索,这样加工起来更容易。结果这办法遭到豫的反对,因为他觉得绳索长期泡在水里后很容易损坏,还是木头更耐用些。

受这个结构的启发,井和几名小工匠又提出干脆把刮板换成竹筒,从下面舀水后转到上面一翻转,不就倒出来了吗?大家一听都觉得这办法也不错,于是分两种结构开始具体设计和制造。

三天后,两台新的提水机造完了。于是三台不同结构的提水机被放到一起试验,归豹还特意来参观视察。

真空抽水机在更换活塞皮革、竹管后,也重新完成了两天的试验。工匠对皮革的尺寸、质地进行了改进,也通过试验发现它提水越高、速度越快,磨损得就越快。

姜海涛发现真空抽水机的性能和自己预计的一样,提水高度超过6米就不行了,效率不到20%,皮革磨损比较快,几乎没有实用价值。不过有些工匠还是很喜欢这东西,觉得它如果只提水5米的话,就可以用到矿井里。

归豹听到真空抽水机有这能力后很高兴。现在胡国唯一的小铜矿就是因为渗水,还有通风问题而废弃的,姜海涛的真空抽水机和鼓风机都可以解决这个问题——在矿井里增加两条竹管,分别抽水与送风。这让归豹感到恢复采矿很有希望。有铜矿,那才有和其他诸侯打打杀杀的资本呀。

而且现在,养敖已经为他的步卒们选定了武器,需要更多的铜。

在几名甲士的提议下,他采用了一种缩短木柄长度的铍,来代替长剑。每一什前面的5个人,左手持盾,右手持铍。他们既可以反握铍杆,从木盾上扎刺前面的敌人,也可以正握铍杆,后段挟在腋下,从木盾的缝隙中刺击。当然为了防止木盾和铍的损坏,他们还将配备短剑,作为最后的自卫武器。姜海涛也觉得这个办法好。他对于剑、铍的用法没什么心得,但从直观上感觉现在这个铍,和后世的枪用法近似,还有罗巴军团的大盾标枪加短剑。后面一排5人,就继续使用最熟悉的戈,经过更多训练的甲士还可以用戟。

于是现在步卒们的标准装备将是大木盾、铍、短剑、戈或戟。养敖觉得以现在的大约1000名甲士为基础,然后从国人中的将近18000人青壮里征召,最多可以组织起500个什,5000人的兵力。在他们中间,可以选出200人使用踏张弩,组成20个弩什游击。最后面是100辆砲弩,除了100名甲士担任什长,还需要征召900名国人,但要求不高。

这一新的编制,对青铜兵器的需求量比过去大了,因此重新开发铜矿对归豹来说显得更加重要。

不过对于霍那个地方的铜矿到底怎样,归豹也不太了解,于是问姜海涛能否找时间去那里看看。姜海涛不敢预测矿井那会有什么问题、改怎么解决,自然也不放心交给哪位工匠代劳,于是答应下来。

另外两台抽水机,分别叫做翻车和转筒提水机,试验效果也非常好。小理

它们的效率都能达到50%以上,提水高度只有1米时甚至能达到70%。特别是用脚踏动转轴,可以让提水人发出更大的功率。井他们经过模拟试验和计算后,认为一个普通人用双腿蹬踏发出的功率可以达到70瓦,比胳膊高75%。而且在短时间内,双腿的功率可以达到250瓦。这种蹬踏方法还可以用到真空抽水机上,但现在由于试验竹管太高,没办法演示。

当然,这两种抽水机也有几个缺点。一是结构、体积稍微有点大,需要一块十多平方米的平地。二是提水高度无法超过3米,最好只在2米以下。高了以后,翻车的结构更大,而且从刮水板缝隙中漏下的水会太多。转筒提水机则是太费力了,因为水太多。减少转筒数量虽然有效果,但木链条的重量、摩擦跟着提水高度大幅度增加,所以总计效率就降低了。不过这都不是大问题。

对于农田灌溉来说,翻车和转筒提水机的综合性能无疑是很好的。十多平米的平地不难找,2米的高度对灌溉来说也足够了。归豹让姜海涛立刻把这两种抽水机的结构规范一下,交给归通负责的大工场制造。外面也需要根据水源地、农田高度情况修一些蓄水池、水渠,这相对来说更费力,归豹让薳书去物色合适的人负责。

保密问题也被提了出来,但归豹、薳书都觉得为了提高产量、扩大耕种面积,这点风险值得冒。只要框锯、卡尺等工具尽量不泄露出去,他们还是能占一点便宜的。

当晚归豹专门组织了一场庆功宴,养敖、薳书等亲信,甚至姬妃、归苓都来参加了。姜海涛在宴会上受到了特殊待遇——归豹专门把他安排在右手第一席,比养敖还高。姜海涛虽然也很得意,但螺旋桨毕竟失败了,而且自己和养敖差了一辈呢,死活不敢坐过去。他可知道自己在这里怎么都算外来户,时间又短,千万不能太特殊了。俗话说枪打出头鸟,自己设计这抽水机,还有砲弩什么的,早晚会被归章、归贝他们知道,没准会憋着坏害自己。自己的小命可全赖归豹、养敖他们了。

推辞到最后,他以抛石车失败为由,说了一通自己“工作做得还不够,还需要努力,花费不少,但实效还不算多”等等,总算坐在了养敖之下。

谁知道第二天,井就向他汇报了一点抛石车的改进结果,效果有点出乎他的预料,但也带来更多疑问。

原先的抛石车都是按照尺、丈、钧、步等老单位计量的。换成新单位后,井他们用四根直径10厘米的竹杆制造杠杆,然后不断调整两边的长度,寻找射程、效率之间的规律。可是这个规律似乎非常复杂,他们怎么都没办法总结成姜海涛想要的什么“公式”。在不断截短杠杆的过程中,他们好歹发现了两种射程最大的抛石车。

第一种抛石车用人拉绳,拉杆这头长0.35米,抛杆那头长1.9米,整个杠杆自重22.8公斤。按照姜海涛的限制,他们最多只用了50个人拉绳,结果1公斤的石弹可以飞出69米左右;5公斤的石弹可以飞54米左右;20公斤石弹只能飞29米,基本没用了。抛杆长一点,射程就会变小。姜海涛很容易就想到这是因为抛杆长了后,费重量变大,所以射程变小。不过抛杆再短一些,射程却基本没有增加了。姜海涛觉得有点奇怪,于是井告诉他,这抛杆再短以后,很多拉绳人都反映自己使不上劲,因为拉动速度太快。井还据此算出来,拉绳的最大速度大概只能有5米/秒,超过这速度后,每个人就很难保证30公斤的拉力,而且50个人协调起来不容易了。他们在试验1.8米的抛杆时,射程就不稳定,时远时近。综合起来,还是1.9米最好。增加人数,倒是能明显提高射程,比如50人的射程要比25人高一倍多点。但超过50人后,很难排列和指挥了,抛出的石弹也时远时近,有时还不如50人。

第二种抛石车用配重,姜海涛规定最大在2000公斤,这和70个人的拉力差不多。可是井他们却发现,这抛石车的最大射程还不如50个人。拉杆长0.5米,他们没有改变,因为短了后重物可以提供的能量必然变小,影响射程;长了后抛石车下面的空间不够,重物都要砸到地上了。这么大的重量,拉杆又比拉绳式长,重物提供的能量应该更多。但是它的最大射程只有41米,比拉绳式小多了。抛杆最好的长度是3.5米,整个杠杆重42公斤。井他们开始怕自己哪里弄错了,就造了第二根杠杆试,结果还是这个长度,这个射程。41米,实用价值就很小了,刚刚飞过城墙。不过在石弹增加到20公斤后,它和拉绳式抛石车的性能差距缩小,能抛出27米。姜海涛不明白这是为什么,只能朦胧中感觉到这配重式抛石车大概更适合抛射重型石弹。

计算两种抛石车的能量转换效率时,井他们为了更好地了解抛杆长短对效率的影响,把抛杆的重量也考虑进来了。也就是说,他们计算出的有效能量,是抛杆和射弹重量之和后的动能。抛杆的有效重量,他们根据以前试验的结果总结,认为基本上是抛杆自重的三分之二。第一种抛石车的抛杆重22.8公斤,基本上相当于15.3公斤的射弹。第二种抛杆重42公斤,相当于28公斤的射弹。

这样算下来,拉绳式上有70%~75%的能量传递给了石弹和抛杆,很不错了。而在配重式上,重物轻的时候,能有46%的能量传递给石弹,可射程只有二十多米,基本无用。重物超过1200公斤后,抛1公斤石弹,能量转换效率开始降低到30%;抛20公斤石弹时倒是还可以保持在46%左右,这也证实了姜海涛认为配重式更适合抛射重石弹的感觉。

后来井他们按照姜海涛的指示,想方设法降低杠杆的重量。根据姜海涛教的力的分析方法,杠杆上方的竹竿承受拉力,下方承受压力。豫马上就告诉井,这竹竿承受拉力的能力要比承受压力强,因此井把上面两根竹竿变成了一根,而且直径缩小到6厘米,一口气把杠杆的自重减少了三分之一。这一下效果很明显。

拉绳式的抛杆从1.9米增加到了2.2米,因为要保证拉绳的速度不超过5米/秒。这时最大射程提高到了88米,已经可以隔着城墙攻击敌人。配重式抛石车却提高不大:抛杆4米时射程最远,有54米,勉强可以用。姜海涛听到这个汇报后,立刻指示井把这两台抛石车保留下来,分别命名为一型和二型抛石车。

井他们并没有就此止步,又把杠杆下面的竹竿减少了一根,加上去掉的一些捆扎绳索,自重又降了一半。三型抛石车,拉绳式的,拉杆长0.35米,抛杆长2.8米,1公斤的石弹可以抛出134米,有点可观了。四型抛石车,配重式的,抛杆加长到4米,能把1公斤石弹抛出79米,而且10公斤石弹还能抛出57米远。不过三型、四型抛石车有一个致命缺点,那就是杠杆不结实,抛上四五十次后,下面的10厘米竹竿就开始出现裂纹。有时杠杆甚至在抛射过程中变形。

改进和试验进行到这一步,遇到了瓶颈,因为杠杆的重量实在是无法再降低了。井倒是还有一个想法,那就是在一型、二型抛石车的基础上,把杠杆上面的竹竿换成丝绳,下面的两根竹竿换成轻一些的6厘米直径的,这样能把它们的杠杆自重降低一半,达到三型、四型抛石车那样的射程,同时又更加耐用。不过他也知道,这里要用丝绳可就很奢侈了。姜海涛也觉得这办法不太可行,可自己也想不出什么办法。

最后他只好让井暂时把这四台抛石车放在工场里,和自己先去看一看船。

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