第六节风机和锁
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:6105

虽然家里没有小轿车,但老爸工厂里的停车场可是姜海涛小时候的游乐场所之一。在大货车下捉迷藏时,他曾经看到过那些车轮上方有一些多层钢板,略微往下弯曲,上面的板长,往下逐级缩短。和同学们聊天之后他知道,那叫做什么“钢板弹簧减震器”。后来看小轿车,发现那底下除了钢板弹簧,还有螺旋弹簧。

现在用青铜造弹簧太奢侈了,因此姜海涛把目标首先定在了“竹板弹簧减震器”上。他让工匠把不同长度的竹片叠在一起,放到车轴和车箱之间。工匠们把他的设计又进行了一点细化,比如竹板不是弧形的,而是平的;竹板两端通过可以转动的连杆连接到车箱底部。随后大家对不同长度、宽度、层数的竹板进行了试验,又进行了一些改进:比如把车轴从竹板下方移到上方,这样能在增加竹板厚度的同时尽量少地抬高车箱。

到最后定型时,战车的舒适程度已经大大提高了。竹板减震器的尺寸大小,还有安装高度都有两种规格,分别用于摇晃比较剧烈的战车,和普通出行的乘用车。姜海涛立刻把修改设计发送到归通那,让他们先改装了一批战车给养锜,几辆乘用车给归豹。归豹坐后感到非常受用,立刻让工场把宫里的乘用车全部改装。

有了更舒适的马车,再加上已经入夏,姬妃、归苓她们开始花费更多的时间出去游玩。姜海涛也有了更多的机会出宫,已然变成了真正的小司空。现在一般是工场里有了大发现,或者遇到大问题,才来找姜海涛请教。而他也只在“发明”新东西时,才去工场召集骨干进行讨论,倒出自己所有的“设计”和“点子”,然后就基本甩手不管了。

井负责的水轮机,还有寅负责的试验炉,五月中旬在河边完工了。对于烧石头,姜海涛没什么新点子了,于是把这个繁琐的工作完全交给了寅。

姜海涛曾寄予厚望的水轮机,却不是很理想。它的功率不是很大,只相当于两个人,80瓦。仔细查看后,他发现问题首先在于颖河的流速不算快,只有0.5米/秒,因此水轮机的速度不高。第二是水轮机的尺寸不大,真正利用上的水流也就不大。第三,则是传动距离很远,有30多米,浪费了不少能量。

水轮机也有一个很大的好处,就是它能一刻不停地转动,一天下来干得活至少相当于六个人,甚至十个人。姜海涛很想改进它,于是把豫调过来负责水轮机的试验与改进。井则回到工场,继续负责抛石车,还有烘茧和缫丝试验。虽然动力革命很重要,但技术难度肯定也更大,不能太急于求成。相比而言,丝绸的重要性也很高,而技术难度应该小点,主要是温度问题。

烘茧和缫丝试验的进展也确实很快,井他们到5月中旬就掌握了不少规律。

比如烘茧的温度要在80℃~150℃之间,高了低了都不行。他们随后开始进一步细化试验,寻找最合理的温度和时间。不过最主要的还是设计一种烘茧的工艺,因为直接用燃烧后的热气加热鲜茧虽然方便,但可能损坏茧;用燃气加热新鲜空气,然后用这空气去烘茧,质量应该好,但设备会复杂些。

缫丝试验本来应在烘茧之后再进行,因为茧的干燥程度肯定会影响缫丝工艺,但为了抓紧时间,姜海涛还是催促井作了一点试验,结果发现最佳水温在90℃左右。这时比较容易通过搅拌让茧露出一些丝头。不过他们也发现,茧在这么高的水温下可能会分散得有点快,不便于整理丝绪。有工匠提出这时能否降低水温,井和姜海涛听后都觉得有点道理。

到5月底时,烘茧和缫丝试验都得到比较满意的结果。井他们设计出一种比较简便的炉子和加热系统,利用木柴燃烧加热空气,然后导入一个烘干室。温度计可以提示他们调整鼓风量,把烘干室里的温度保持在110℃附近。烘干时间一般在6小时左右。为了量化烘干效果,姜海涛还让他们记录下茧在烘干前后的重量变化,以便今后了解干燥比例对丝绸质量、长期保存的影响。

缫丝在原来90℃的基础上,发现拉出丝头后可以把温度降低到40℃左右,这时人手也容易操作。不过降低水温很麻烦,他们就准备了两个水锅,分别烧到两个温度,各自用于出丝、拉丝。工匠们还总结出了一些小规律,比如90℃左右的热水中,会冒出两三毫米直径的小汽泡。如果汽泡大了,就表明温度高了。这样,缫丝的人可以更简便地观察了解水温。

归豹看到蚕茧可以保存下来慢慢加工处理,马上就找来薳书等人商议如何扩大养蚕。最后大家决定秘密派人前往吴楚等地购买秋蚕蚕种。开始想尽量多买,可是养敖提醒说桑叶未必够吃,于是他们又讨论了一下现有的桑树规模,怎样扩大桑叶来源。最后确定只把养蚕数量增加一倍,以免让蚕因为饲料不足而大量死亡;结茧前后,再派人去吴楚等地秘密收购一些鲜茧回来,烘干保存。

另一项让归豹非常高兴的发明就是脱粒机。更准确地说,是一种能够大大缩小鼓风脱粒机尺寸的新式鼓风机。

在滚筒状的脱粒机上加装一个螺旋桨鼓风机后,能够一次性完成脱粒、清理工作,把一大束谷物变成一捧谷粒。不过姜海涛当时就提出它的尺寸大了些。这全怪那种螺旋桨结构。工匠们也很想把鼓风机的尺寸缩小,因此首先想到了风箱,可是发现它的特长是风速高,或者说风的压力高,问题是吹风不连续,风量也不算很大。两台风箱联动能稍微解决连续风的问题,但风速还是不稳定,风量还是小。脱粒、鼓风上需要的是风量大,风速反倒不能太高,所以风箱的效率明显有些低。

鼓风脱粒机的改进工作停滞了一段时间,后来一名工匠看到井他们在水槽里试验水轮机模型,想到了先前的车船。

那一圈木板能向后拨水,是不是也能拨气呢?于是他们造了一个明轮,在上半部加了一个罩子,然后在空气中快速转动它,测量后方是否有风。试验结果让大家非常失望,因为风很小,比原来的螺旋桨式鼓风机差远了。可是正当大家失望时,有工匠发现整个明轮的下方都有风,不仅是后面。于是他们烧了一小把草,在明轮周围移动,通过烟的流动观察风的方向。大家立刻发现只要是沿着离开明轮轴心的方向,都会有风,而吹出的烟来自于明轮两侧。

工匠们对这个现象感到很奇怪,于是来向姜海涛请教。姜海涛当时一听就大呼失策,后悔自己怎么把离心力给忘了!

向工匠们讲解了离心力的知识,又用草烟进行试验后,他告诉工匠们:制造一种明轮样的叶片,伸向四周的,然后在周围包一圈蜗牛壳那样的螺旋形外壳;明轮轴心附近的两侧是敞开的,可以吸入空气;转动叶片,它们就会利用离心力把空气从中心甩到外侧;让空气到蜗壳中汇集,最后从蜗壳的出口流出去。小理这也相当于鼓风了。

姜海涛把这种新式鼓风机叫做离心式风机,而且他还根据离心叶片上,空气越往轴心外流,速度会越高,叶片越靠外流通面积越大,这两个特性,把离心叶片设计成中心宽、外端窄的样式。这样在空气从离心式风机的中心入口流向周围蜗壳时,通道面积逐渐缩小,速度逐渐增加,应该能减少空气的滞留,提高效率。这种面积变化主要是估计的。但姜海涛从工匠们用草烟试验中受到了启发,也用烟对鼓风机里的气流进行观察。为此他还特意把试验风机的两侧换成薄羊皮蒙面,一侧用火把照亮,人在另一侧观察烟的流动。这项试验虽然简陋,但已经可以让姜海涛对鼓风机里的气流情况有了更多了解,对离心叶片的形状作了一点修正。

和螺旋桨风机的对比试验表明,离心式风机吹出的风压、风速都更高,介于螺旋桨风机和风箱之间。但是它的风量不比螺旋桨风机小多少,比风箱大多了。而且它的尺寸比螺旋桨风机小,结构比风箱、螺旋桨都简单。螺旋桨风机的出风方向是轴向的,所以吹风面积比较大。离心式风机的出风方向是周向的,因此可以造成类似宽车轮的形状,既方便双脚通过踏板、滑轮去转动叶片,也利于布置风道。因此用离心式风机造出的脱粒机、脱壳机在宽度上立刻缩小了一半多,可以做到只有一人左右宽,甚至半人宽的单人操作机器。

归豹看过离心式风机搭配脱粒机、脱壳机的表演后,本打算立刻制造一批。但薳书提醒他现在木料紧缺,距离秋收时节也还有两个月,到时候提前一月再造都来得及。姜海涛也建议再缓一缓,理由是可以把设计再完善一下,而且没准像发明这离心式风机一样,大家可能还会冒出什么新点子。一个月后,他这个预测就灵验了。

在6月中旬,几名工匠提出取消脱粒机下面的风机,直接装一个斜筛子,靠一个连到脱粒筒上的连杆机构带动,快速筛动。谷粒会从筛眼里落下,沿下面一个坡道流到左侧,草茎等杂物会沿着筛子的斜坡滑到右侧。他们提出这个设想,是因为发现脱粒机拍打下的东西里杂物并不算多。工匠们们还试着改进脱粒筒的结构,比如把上面的横竿修成锯齿形,后来又加上一些竖立的长木钉,看哪种形状打下谷粒的效果最好。最后他们发现长木钉效果最好,带下的杂物最少,而且转速高时也不错。于是这种滚筒上带长木钉外加振动筛子的脱粒机,成为最后定型的产品,开始秘密制造了30多台。归豹准备把它们都送往蓼城附近,帮助抢收那里的粮食。

这两项新“发明”,也让姜海涛在归豹集团中的地位再次得到很大提高。

农业是国家的根本。曲辕犁、风车、翻车大大提高了耕作面积,现在又有脱粒机、脱壳机解决收割时的速度问题,那胡国的粮食产量怎能不大大提高?粮食多了,富余出的人手自然就多了,可以去干手工业、去打仗。丝绸,现在可是不亚于青铜的高级战略物资。想想能让胡国的丝绸产量马上提高一倍左右,而且还能再提高几倍,归豹连续几天乐得合不拢嘴。姜海涛也顺利得到了造船帆的丝绸或麻布,但归豹不同意“预支”,而且现在木料紧缺问题只是得到一点缓解。

其实在5月中旬,姜海涛还有一项非常最重要的“发明”——锁。

他也是在一次偶然中想起了锁:姜海涛在工场里看缫丝试验时,一个奉归豹之命来找他的奴隶直接进了他的书房。那里存放了姜海涛的一些笔记,还有井、豫他们的试验记录。姜海涛立刻感觉到这样不安全。现在他们都在宫城里,工场的工匠们又不能随便出入,所以工具、记录等很难流失出入。但如果宫城里的其他人被收买,溜到这里来拿走点东西,偷偷送到城外,岂不危险?

于是姜海涛立刻琢磨起锁的构造。小时候拆过旧挂锁,发现它的基本结构不算很复杂:一个金属块作为锁壳,中间钻孔,放入一个圆柱,圆柱中间又有钥匙孔;圆柱侧面和锁壳上都有一排孔,里面放了一些小金属柱子;每个孔里的金属柱分两截,有长有短,落在圆柱和锁壳之间,让圆柱无法转动;钥匙插入圆柱中间的钥匙孔后,钥匙上的凸起能改变小金属柱的位置,结果它们的分段线正好在圆柱面上,这样圆柱就可以转动了。

按照这个思路,姜海涛画出了一系列零件。他还造不了小弹簧,因此让小金属柱靠重力落下。圆柱和锁壳上分别有一个半圆环,通过转动来开合。当然,这个锁的体积不小,主体就有8厘米长宽、5厘米厚,一侧的锁环直径10厘米,钥匙也有10厘米长、3毫米厚。锁上圆柱、孔洞各有11个,加工起来费了一些时间。不同的锁,小金属柱排列不一样,钥匙也就不一样。而且它全部用青铜制造,普及是显然不可能了。

第一把锁送给了归豹,不料他对这东西的用处不是太理解。谁敢随便出入他不让进去的地方?你就算四门敞开也不敢啊。现在要说需要锁的门,只有面临敌人攻击的城门,可那里直接在门后横杆就行了,或者用硬木顶住。结果这把锁沦为了归苓的玩具。

第二把锁就被姜海涛拿来锁自己的办公室了,而且他随后让井又造了一批,用来锁仓库等地方。

归豹对锁没太重视,一方面是因为以他现在所处的环境,锁的实用价值确实没有丝绸、脱粒机大,另一方面是因为他时刻注意着楚国动向。蓼城那一直没有什么重要消息传来,反倒把归豹弄得有点紧张。姜海涛也有类似的感觉,心里似乎总悬着一块石头,如果楚军打过来,这块石头反倒算是落地了。

这种不安,多少也来自于他们的担忧:自己究竟能否在胡城打败楚军?

为了增加胜算,姜海涛一方面不断组织甲士、工匠们进行攻守城模拟演习,设计新的守城器械,一方面寻找野战方法和兵器上的改进。车轴那里的竹板弹簧减震器算是一例,但是姜海涛的历史知识告诉他,战车最终要被骑兵所代替。归重他们在蓼城执行了一个月的实际侦察任务后,积累了不少经验,骑术也已经比较精湛,能轻松越过多种障碍。在往返蓼城的路上,他们曾和随行的战车部队进行了一点模拟试验,结果发现自己能轻松地跟踪、摆脱战车,就算对方发现自己也无可奈何。

姜海涛、养敖听到这个汇报后,决定让骑兵与战车部队在城外进行一次模拟对抗演习。

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