第五十二节通信旗
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:6487

姜海涛说:“将军,咱们带有一些旗帜吧。”养敖立刻就反应过来了:“哦,你是想学战场上那样用一些旗帜发布命令?”“嗯,差不多。应该是更高级一点。我们可以把很多字,或者常说的话,都编上数字,记在竹简上。两艘船之间用旗帜传递一些数字,就可以传一句话了。”

养敖和薳申互相看了看,然后养敖说:“嗯,听起来有点像你为砲弩设计的数字旗,不过,两船的距离如果只有几十米,互相大声喊话就行了。可如果远了,比如几百米,砲弩用的数字旗可就小了。看来只能用大旗帜。”姜海涛回答说:“当然要用大旗帜。1234567890,每艘船10面就行了。嗯?有点多了点吧?”果然,薳申马上告诉他们,船队携带的大旗肯定没有70面,无法让每艘船上分10面。而且现在也无法给旗帜染字。

这时站在养敖身后的一名工匠插话说:“公子,我们可以用布剪成这些数字,用到哪个数字,就把哪个挂到旗帜上,然后取下来再挂其它数字。这样只要一两面大旗就够了。”“咦?好办法呀!”姜海涛听后灵光一闪,高兴地绕过养敖去拍了拍他的肩膀:“聪明聪明。”随后姜海涛马上让一名工匠找来七根短木棍,然后对大家说:“你们过来看看,如果我把那十个数字这样写,你们看认识吗?”他拿着短木棍在甲板上排列起来。四根木棍摆成正方形,然后在左上角那里再竖一根。养敖在姜海涛身旁看了一眼后说:“哎,这很像6吧?”“不错。”姜海涛又摆出了几个图案,都是他在电梯上经常看到的。

这一下大家都想到了:可以在旗上挂几个横竖布条,就像一个数字了。姜海涛随后还提出在旗上缝制一组六个纽扣,布条可以根据需要扣上去。这一下每艘船上只需要一两面旗帜,14个布条,最多再加上点备用的。

薳申对于用数字代替字或者话,感到有点别扭。在他看来,船只靠近后喊话应该足够了,没必要为了节省一点嗓门而花费那么多材料和时间,而且这样传话的速度明显比说话慢多了。可是养敖却对这个主意产生了浓厚兴趣,因为它可以用到战场上,传递更加复杂的命令。而且只要旗帜够大,传递的距离能达到几公里。

随后大家花了半个多小时讨论这套通信旗系统。大家觉得要想表达足够的意思,至少要为上百个字规定代码数字。他们还列出了一些肯定需要的字,比如“我”、“你”、“他”、“船”、“速”、“加”、“减”、“停”、“左”、“右”、“转”,等等。小理至于怎么分解看到的数字,比如“145286”,是代表“14”、“52”、“86”三个字,还是代表“145”、“286”两个字,大家决定用一面三角旗把数字旗隔开。为了让远处的人看到数字,这数字旗还应该展开,于是它们将增加一根旗杆,实际上变成了撑开的布条。

大部分细节确定后,船上的工匠们就立刻开始改动一些旗帜,剪裁布条。姜海涛则跟养敖,还有几名船工一起编制了第一份数字代码表。0~9还是代表数字,随后开始的两位数代表常用字。

下午,快艇把这套通信旗系统的代码表和旗帜,以及一位负责认字的甲士分送到了各艘船上。由于旗帜不止7面,因此每艘船上都分到了两三面,可以展示一个数字,同时准备下一个数字。看清数字的船将晃动三角旗应答。大家立刻发现这让各艘船之间的联络方便了很多。

在姜海涛的通信旗指挥下,船队一边利用顺风航行,一边伸开了长桨划行,船速立刻增加到1.22米/秒左右。中间的三艘试验船除了长桨,还有几样新东西帮忙。橹似乎不太适合高速情况,因此二号船的航速增加不多,只达到了1.26米/秒。不过一旁的井认为,二号船上的橹不多,应该也是原因之一,因为它现在只相当于增加了三个人的动力。六、七号船上增加的动力则不少,基本上相当于划桨手的数量。它们征得姜海涛同意后,超过了二号船,全力向前驶去。

六号船上,帆全部升起,长桨和一到五号船一样多,都是12人12支桨,再多一对12人踏动的螺旋桨,自然是跑得最快。姜海涛很快就从通信旗中得知它的航速达到了1.39米/秒左右,比普通船高了13.9%。七号船上虽然蹬踏明轮的只有3个人,但整个船也小,所以航速和六号差不多。

虽然不太敢肯定,但姜海涛记得船的功率与航速应该是三次方的关系。于是他把三个数值,纯粹风力下的1米/秒,12人划桨的1.22米/秒,增加12人蹬踏螺旋桨后的1.39米/秒,分别算出了三次方。1,1.815848,2.685619,这么一看,12人蹬踏螺旋桨产生的功率和12人划桨差不多,大概都是风力功率的0.8倍。明轮船的计算结果也表明,那4个人蹬踏明轮和4人划桨差不多。在他想来,这螺旋桨和明轮的效率应该比长桨高一些。现在这情况,大概是因为自己设计的具体尺寸,或者结构还不算最好,影响了效率。

一名船工就抱有这种看法:“公子,您造的这东西虽然奇怪,可是很管用啊!”“唉,看起来好像不比划桨更省力啊。”“可是这两样东西,叫螺旋桨、明轮吧?第一次造出来的,头一次用就能这样,应该很好了。您应该知道,这桨我们可是用过很多年,已经是最好的桨了。”这给姜海涛提供了不少信心。不过他也想到,上面的计算结果误差应该有点大,还需要试验很多次才能确定最终的效果。

两艘船很快就跑远了,于是姜海涛命人打出通信旗,让他们减速等待船队。当天晚上,船队提前抵达颖城。虽然船上的人轮流划桨,都有点累了,但一个个都很高兴。特别是六、七号船上的人,因为以前只在大风情况下跑过这么快,而且那时得时刻注意船帆,防止因为风大而损坏。

养敖带着姜海涛、薳申和大多数人下船进城,由当地官员安排食宿。当晚姜海涛从豫那里了解到,他们已经在四种形状、尺寸有些差异的橹中,发现了一种感觉最好的,而且摇橹的人都反映这东西比桨省力。现在唯一的缺点是不可能派很多人去摇橹,于是他正在考虑能否把橹柄改进一下,让六七个人一起摇一个大橹。不过另一方面,控制橹扭转的角度很重要,豫觉得他们还没有完全总结出经验。姜海涛告诉他不要着急,橹这东西本来就准备用在低速情况下,省人省力最重要,不必要去增加人手。因为在姜海涛的记忆中,橹似乎没有用在大船、快船上的。而且他觉得,螺旋桨应该是效率、功率最有可能提高的。

可是六号船上汇报的情况有喜有忧,有毛病也有迷惑。喜的是蹬踏可以让人出更大的力,而且连续动作要比来回摇动的感觉轻松多了。忧的是,螺旋桨上的振动有点厉害,每一片桨叶入水都会在轴上产生一点撞击。有工匠感觉这样航行几天后,恐怕会让桨叶甚至大轴产生损坏。他们建议把桨叶再加厚,大轴加粗,但这会明显增加螺旋桨系统的自重。这个提议倒是提醒了姜海涛:现在这套木制螺旋桨系统确实比较重,至少那个大木笼就有不少分量。他们已经采用了青铜制造轴承,摩擦力降低了不少。如果能用更结实的材料代替,降低自重,没准还能提高一下效率。小理振动问题则是姜海涛以前没有想到这,听到现在的汇报后他有点明白为什么要把整个螺旋桨都放到水下了:那样不仅能增加有效面积,还能解决受力不均匀和变化的问题。这桨叶一会和水接触受力,一会到空气中不受力,转快了以后确实有问题。

六号船的另外一个毛病,则是那螺旋桨在不转动时阻碍船前进。开船后不久,人们就发现螺旋桨在水流的作用下开始缓缓转动。它显然增加了阻力,船的航速比其它船慢了一点点。不过在派出俩人慢慢蹬踏大轴后,这个问题就解决了。

让工匠们迷惑的,是航速提高后螺旋桨转得越来越快,蹬踏的人员开始感觉到自己有点使不上全力了。特别是下午和上午相比,螺旋桨转速加快后,航速提高得不如上午多。

船上的试验人员已经按规定记录下了螺旋桨转速和航速的对应数据表。姜海涛看过这个记录,再联系前面说的那个毛病后,马上就想到:这应该是因为螺旋桨的桨叶角度小了。现在桨叶为32度,假设水流速度和这个角度一样,那么桨叶旋转速度1米/秒时,水向后的流速就是0.577米/秒;如果现在航速提高到0.577米/秒,那桨叶就相当于顺着水划,产生不了推力,白白转动了。所以这个时候,应该把桨叶的角度变大些,比如64度,这才会和低速时的推进效果一样。

想到这,姜海涛记起后世的螺旋桨,特别是核潜艇上的,有一个什么“可变距螺旋桨”,好像就是改变桨叶的扭转角度,适应高低不同的航速。看来仅仅这螺旋桨叶片的角度,就有不少学问,必须跟你设计的航速相吻合。这问题细究起来就繁琐了:在纸面上算算什么角度最好,感觉有点摸不准门路,缺乏理论知识;通过试验寻找规律,现在可没有时间造新螺旋桨。姜海涛最后决定把这问题暂时放一放,以后让井去搞试验。

七号船上的试验则没有更多特殊之处。优点是这明轮要比桨有劲。缺点则与六号船上的一样:最好有个人去慢慢踏动明轮,减少它产生的阻力。

六、七号船的这种毛病说大不大,说小不小,着实让姜海涛感到了一点无奈。今后恐怕还是风帆推进最经济,可是如果要把它和螺旋桨、明轮结合起来,就必须考虑后者不用时的阻力问题。船小了还好说,大了恐怕就麻烦了。这时姜海涛也稍微理解明轮船为什么没有成为中国古船的主流:如果在船侧布置很多明轮,造成所谓的“车船”,那不转时的阻力也不少;车船无风时固然厉害,有风时就有点麻烦。螺旋桨大概还好点,只要能大大减小螺旋桨的尺寸和旋转阻力。

姜海涛此时感觉到自己必须设法提高螺旋桨的转速,因为只有这样才能用小螺旋桨。还有螺旋桨抽水机,也需要高转速。看来有必要改进提高传动装置了。绳带传动还能提高吗?要不造齿轮,或者链条?这似乎都需要不少金属材料。还是等到了霍再说吧。

第二天,船队继续顺流而下,姜海涛继续进行一段高速航行试验,然后就只用风帆前进了。因为今天他们航行大半天后就会进入淮河,要迎风逆流而上,桨手们马上就要开始辛苦了。

由于早晨的高速前进,船队在中午就进入了淮河,这时三、四号船立刻开始进行迎风航行的试验。

在井的指挥下,三号船一边利用舵向右转弯,一边赶紧向左旋转船帆,把它保持在西北方向上。随着船体指向西面,船帆斜伸向右前方,和西北风形成了一个小小的夹角。虽然速度慢了很多,从1米/秒降低到了0.5米/秒,但却实现了依靠风力前进的目标。四号船跟着三号完成了转弯,动作显得生疏一点。两艘船随后放下了两侧的稳定鳍。

不过这0.5米/秒的航速可不够,因为淮河水的流速都快接近这个数了。于是三、四号船随后放下长桨划行。其它船利用长桨或者螺旋桨、明轮跟在后面。姜海涛对三、四号船的速度不太满意,但也看得出主要问题是在风力不大上。这时他再次感觉到增加桅杆数量的重要性。老式帆船上因为都是利用顺风航行,因此只能布置一面帆,而且面积不大。现在这些船上的帆就只有30平米左右,远不像他记忆中的渔船,林立的帆看起来比船体大得多。

姜海涛转身询问船工,这样沿淮河走到史河再往南,大概需要多少天。船工告诉他,这段路他们一般会早出晚停,四天走完。他又问这季节的风是不是一直这样小,船工回答说一般会再大一些。姜海涛于是想到能不能利用这两天时间,把其它船上的固定帆都改成转动帆。这项工作也不算很复杂,主要是造四个木滑轮,用绳索拴在甲板上,然后把现在固定船帆的四根绳索加长一点,绕到滑轮上。但考虑到船上的工作条件和材料,恐怕无法给所有船都换上。于是姜海涛派人八号坐快艇到一、二、三号船上,开始制造工作,打算能改多少就改多少。

这样航行到深夜后,船队在河边停留过夜,新式船锚的效果得到了证实。第二天刚蒙蒙亮,船队继续启程。当天下午,工匠们利用新造的滑轮对一、二号船进行了改装。虽然风力还是不大,但也可以让那两艘船减少两人划桨。调整和控制船帆需要增加四五人,可他们更多时候只是等待命令,转动滑轮也费不了多少力气。这样又过了一天后,到了2月4日下午,风明显增大了一些,转动帆的优势开始表现出来,足以代替四名桨手的工作。不过这时候六号船上出现问题了:一个螺旋桨叶片出现了裂纹。

船队立刻靠岸停下。工匠们经过检查后,决定赶制一个新的叶片换上,而且在随后的航行中降低螺旋桨的转速。为了节省时间,二号上船的一支大橹被搬过来截断改装,因为它的橹叶和螺旋桨有点相似。

橹叶的截面是椭圆形的,螺旋桨桨叶的截面则是机翼形,后面比较平,前面是凸起的。姜海涛记得二战螺旋桨战斗机的叶片,好像就是机翼形截面的,这样在划过空气时阻力比较小,向凸起那面产生的力会比较大。当初在小池塘试验第一台螺旋桨时,叶片就有点机翼的雏形,只不过更宽更薄。后来为了造六号船,工匠们特意先造出了一个大型螺旋桨,装到小船上进行了简单的试验。他们对姜海涛要求把桨叶截面修成这种形状不太理解,但还是认真执行了。试验过程中没有看出这截面有什么好处,但前圆后尖能减少阻力这一特点,在井的一次水槽试验中被证明了。于是大家接受了这个桨叶截面形状,造出第二个大螺旋桨后一起装到六号船上。

螺旋桨的修理工作只耗费了两个小时,其中一半花在了换装桨叶上。为了避免六号船再拖后腿,第三套新造的滑轮被装到了六号船上,让它也变成了转动船帆,可以逆风航行。在修理时,养敖提出借助这两天风大的机会,连夜航行。在他看来,这两天晚上虽然不是满月,但也还挺亮的。可是船工们对于这新式的转动帆还不熟练,觉得夜间航行有点没底,只好放弃了这个打算。

船队在2月6日从淮河进入史河,然后顺风逆流南上,当晚就到了蓼城附近。八艘木船将在这里维修改装,豫被留下来负责此事。养敖、薳申和姜海涛他们则休息了一晚,第二天就乘车来到霍。

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