看著堆成山的柳條箱子,蘇頌道:“這三年來,留在永城的那臺機(jī)器我用心良多,然而并沒有多大的收獲?,F(xiàn)在燒同樣的煤,力氣比以前大了兩三倍,然而無論用什么辦法,還是這樣的龐然大物。這種東西只用能在船上,若是用來制車,什么路都壓壞了?!?br/>
從杜中宵制第一個蒸汽機(jī)的模型,到現(xiàn)在已經(jīng)十年了。不但是杜中宵、蘇頌和韓絳等人,還有其他一些對機(jī)器感興趣的文人,更有許多能干巧匠,加入到對機(jī)器的改進(jìn)中。
這個時代的人,其實(shí)還是有很多對這些有興趣,愿意投身其中的。不過技術(shù)很少跟工農(nóng)業(yè)相關(guān),更多的是用在天文儀器這些高大上的項(xiàng)目中。天文儀器更加精密,而且不惜工本,很多機(jī)械機(jī)構(gòu)被發(fā)明出來。
不過十年時間,蒸汽機(jī)的發(fā)展遇到了瓶頸。一是太過于沉重,要么固定在一個地方不動,要么就只能安裝在船上。就像現(xiàn)在汴河上用的,一艘大船就裝一臺機(jī)器,貨船都做不了,只能當(dāng)拖船。水運(yùn)受自然條件的限制太多,大家一心想的,是用這機(jī)器制車,能夠在路上跑。二是功率太小,偌大的機(jī)器,真正制成車,也拉不了多少貨物。
杜中宵也曾經(jīng)想造一段鐵路,用蒸汽機(jī)拉火車,慢慢進(jìn)行試驗(yàn)。可鐵從哪里來?鋪在哪里?更不要說功率太小,拉的貨物太少,還不如馬車呢。這機(jī)器真正要想實(shí)用,必須要更大的功率,減小體積,不然就只能是個原理機(jī),供人研究而已。
現(xiàn)在最大的問題,是使用了高溫高壓蒸汽之后,管道的密閉。汴河車船上用的是小牛皮和毛氈,高溫之下老化得非??欤芤惶司鸵M(jìn)行檢修,把所有的密封墊片換一遍。繁忙的汴河可以這樣做,對朝廷來說成本可以承受,其他用途就難了。
看著蘇頌一副有心無力的樣子,杜中宵也有些無奈。自己是中人之資,能有現(xiàn)在的成績,就已經(jīng)耗費(fèi)了無數(shù)心血,天天搜腸刮肚找記憶中的知識。蘇頌這種人可是天才,不說這個時代,數(shù)千年來都是數(shù)得著的。如果他也能受自己所接受的教育,汽車、飛機(jī)說不定都可以搞出來,蒸汽機(jī)又算什么。
蘇頌都覺得改進(jìn)艱難了,如果沒有大的突破,很可能這機(jī)器真地已到時代的局限。
兩人討論了一會現(xiàn)在機(jī)器遇到的瓶頸,杜中宵道:“現(xiàn)在管里的水汽,溫度太高,壓力太大,密封不易。而如果不如此,則機(jī)器龐大,力氣太小,此是兩難。年初時候貝州之亂,我?guī)Я嘶鹋谇叭ブ?,幫著破城。從那時起便就想著火槍火炮,一樣是彈丸和膛管密閉不嚴(yán),射得不夠遠(yuǎn),威力不夠大。苦思冥想了幾個月,終于想出一個辦法。就是彈丸不用圓的,而是后面帶個尾片,火藥引燃之后,用里面的氣把尾片壓開,封閉膛管。這些日子試了試,果然有用,只是還不能實(shí)用?!?br/>
火炮和火槍的射程,主要跟充足的火藥爆燃之后的壓力即膛壓有關(guān),還跟膛管長度即壓力做功的距離有關(guān)。所以增大射程的方法,加大口徑其實(shí)沒有多大用處,增加槍管和炮管長度更加有效。再一個,發(fā)射時彈丸和膛管密閉越好,膛壓越高,也能增加射程。杜中宵試驗(yàn)了很多辦法,想起前世的子彈炮彈后面其實(shí)是有個窩的,受到啟發(fā),才想起彈丸后面如果能設(shè)計這樣一個結(jié)構(gòu),用火藥壓力讓其變形,從而實(shí)現(xiàn)封閉,可以提高膛壓?,F(xiàn)在還是一個設(shè)想,真正實(shí)用,尚需時日。
見蘇頌一副茫然的表情,顯然不知道火炮跟蒸汽機(jī)有什么關(guān)系,杜中宵笑道:“一樣的道理,過蒸汽的管道,里面高壓。如果密封的時候,不用皮墊而用銅墊,讓水汽把銅片壓緊在管壁上,是不是就能密閉呢?銅墊可比皮墊強(qiáng)得多了,水汽里經(jīng)年累月,也不會老化不能用?!?br/>
蘇頌點(diǎn)了點(diǎn)頭,終于明白了杜中宵的意思。
后世蒸汽機(jī)密封是使用橡膠的,并不是只能用橡膠密封,而是橡膠能在高溫高濕環(huán)境下耐老化。只要舍得下本錢,經(jīng)常更換,牛皮和毛氈一樣可以密封。實(shí)際上常溫條件下,對油密封毛氈比橡膠用得更加廣泛?,F(xiàn)在沒有橡膠,有沒有其他辦法?用金屬唄,無非是成本高一些。
常壓條件下,金屬片沒什么密封作用,但在高壓下就不同了。壓力越高,密封效果越好,金屬密封會成為主流。對于銅片來說,其實(shí)現(xiàn)在蒸汽機(jī)的壓力還是有些低,但可以配合毛氈,從而取代容易老化的小牛皮。毛氈是蒸煮處理過的,可以耐高溫蒸汽。
這種復(fù)雜的機(jī)器,其實(shí)有數(shù)清的這種技術(shù)細(xì)節(jié),有的很容易,一說就解決了。有的則因?yàn)橹R比較冷門,偶情況下才能想起解決辦法。憑著記憶,在這個年代做蒸汽機(jī)其實(shí)比歷史上的瓦特容易得多,不需要顧及專利,不需要考慮利潤,只是解決個有無問題。而且杜中宵前世是跟機(jī)器打交道的,見過了無數(shù)成熟的結(jié)構(gòu),只要一一想起來,推而廣之,就有無窮用處。
取出一小片銅片,杜中宵對蘇頌道:“便是此物。此一面凹下去,裝的時候向外。另一面外凸,裝的時候向內(nèi)。管道里面有水汽,就會把銅片壓平,緊緊貼在壁上,從而密封?!?br/>
如果管道里通過的是常壓液體和氣體,銅片是沒有密封作用的,內(nèi)部壓力越高,密封效果越好越可靠。用這種辦法,還可以進(jìn)一步提高蒸汽壓力。
把銅片拿在手里,蘇頌用手按著試了試,笑道:“待曉巧思,能想出這種辦法,可以一試!”
杜中宵心里苦笑,什么巧思,這種結(jié)構(gòu)想起來了,才回憶起其實(shí)稀松平常。只要是高壓液體這種結(jié)構(gòu)自己見得多了,水泵之類非常常見,只是沒有想起來罷了。推而廣之,其實(shí)還可以配合螺紋,不管是水龍頭還是螺帽。螺紋不只是好拆卸,其實(shí)也是一種密封方式,為迷宮密封。
很多常見的機(jī)械結(jié)構(gòu),不是設(shè)計的人,很難搞清其原理是什么。真正搞清了原理,可以用到很多地方。只要見得多,大量難題其實(shí)就是腦筋轉(zhuǎn)一下彎,想不起來,只是下的功夫不夠。
對于杜中宵來說,解決了高壓蒸汽的密封難題,相當(dāng)于推開了一扇門。其實(shí)自己知道得足夠多,基本的機(jī)械,其實(shí)用不到高精尖的知識,不然當(dāng)年的發(fā)明者怎么做得出來?最早做出來的,必然是非常簡陋的,后來隨著時間的推移,技術(shù)人員一點(diǎn)一點(diǎn)改進(jìn)得更高明。
螺紋螺帽能不能做出來?以前杜中宵會覺得很難。沒有機(jī)床,怎么車螺紋?現(xiàn)在就覺得很簡單。不說單一功能的機(jī)床制造不難,不用機(jī)床也可以制螺紋啊,并不需要精確。先用手工造個螺桿出來,再用造出的螺桿直接把螺帽套出來,無非是螺帽的硬度比螺桿小罷了。如果再加上熱處理,不同的硬度系列,大量生產(chǎn)螺絲也做得到。無非是不同地方做出來的,不能通用罷了,那又有什么關(guān)系?
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