小型蒸汽動力模型的成功運轉(zhuǎn),極大地鼓舞了“動力研習(xí)所”的士氣。然而,沈驚鴻深知,從一個巴掌大的模型到一臺能夠?qū)嶋H應(yīng)用的機器,還有著遙不可及的距離。他們需要解決三個核心問題:功率、可靠性、以及最終的應(yīng)用場景。
接下來的大半年時間里,沈驚鴻幾乎將所有的閑暇時間都投入到了這項秘密研究中。他巧妙地利用自己身兼數(shù)職的便利,為研習(xí)所獲取資源。以“測試新式火炮裝填機構(gòu)”為名,他從軍器監(jiān)調(diào)撥了一批質(zhì)量上乘的熟鐵和青銅;以“格致書院需添置教學(xué)儀器”為由,申請了額外的經(jīng)費;甚至通過徐光啟的關(guān)系,從宮中御用監(jiān)借閱了一些關(guān)于精密鑄造和金屬處理的秘而不傳的筆記。
研習(xí)所的小院儼然成了一個獨立的王國。在這里,傳統(tǒng)的工匠經(jīng)驗與沈驚鴻帶來的超越時代的理念不斷碰撞、融合。
首先是動力的放大。巴掌大的模型產(chǎn)生的動力連抬起一本書都費勁。沈驚鴻主持設(shè)計了一個更大尺寸的鍋爐,采用了多根火管穿過水體的設(shè)計以增加受熱面積。汽缸的直徑和活塞的行程也相應(yīng)增大。這次,他們不再使用整體鑄造,因為大型鑄件極易產(chǎn)生砂眼和氣孔。吳匠頭提出了一個大膽的方案:采用鍛造熟鐵板,經(jīng)過反復(fù)鍛打消除雜質(zhì),然后鉚接成鍋爐主體,關(guān)鍵接縫處則嘗試用沈驚鴻提出的“紅套”工藝(利用金屬熱脹冷縮)進行密封。汽缸內(nèi)壁的加工則動用了經(jīng)過改進的水力鏜床,雖然精度依舊無法與后世相比,但已是當(dāng)下能做到的極致。
其次是可靠性的提升。蒸汽的狂暴力量時刻考驗著材料的極限和設(shè)計的合理性。爆裂、泄漏、卡死幾乎是家常便飯。沈驚鴻不得不引入最基本的安全概念——他設(shè)計了一個簡單的“安全閥”,利用杠桿和配重,當(dāng)鍋爐內(nèi)壓力超過設(shè)定值時,會自動頂開一個閥門釋放蒸汽。他還指導(dǎo)工匠們制作了簡單的壓力計,用于實時監(jiān)控鍋爐內(nèi)部的狀況。為了減少活塞的摩擦和磨損,他們試驗了多種潤滑劑,從常見的植物油到蜂蠟,甚至嘗試了提煉自石油的原始石蠟。
最關(guān)鍵的,是明確應(yīng)用方向。沈驚鴻清楚,以目前的技術(shù)積累,想造出萬能的原動機是癡人說夢。必須找到一個對功率要求不高、且現(xiàn)有動力方式存在明顯缺陷的領(lǐng)域作為突破口。他排除了需要巨大功率的礦山排水、大規(guī)模驅(qū)動機床等,最終將目光鎖定在了一個相對“簡單”的應(yīng)用上——為精密儀器局的部分小型機床提供輔助動力。
精密儀器局里那些用來加工槍機零件、鐘表齒輪、光學(xué)鏡片支架的小型鏜床、磨床、鉆床,目前主要依靠人力搖動或效率低下的小型水輪驅(qū)動。不僅費力,而且速度不均勻,嚴(yán)重影響加工精度。如果能有一臺穩(wěn)定的、哪怕是功率很小的蒸汽機來驅(qū)動它們,都將帶來質(zhì)的飛躍。
目標(biāo)明確后,所有的設(shè)計和改進都圍繞著這個應(yīng)用場景展開。鍋爐的體積被控制在合理范圍,傳動系統(tǒng)也力求簡單可靠。沈驚鴻甚至設(shè)計了一套簡單的飛輪和離合機構(gòu),以平滑蒸汽機固有的脈沖式動力輸出。
萬歷三十六年春,一個陽光明媚的下午,在經(jīng)過不知多少次失敗、改進、再失敗、再改進的循環(huán)后,一臺被沈驚鴻命名為“初代一號機”的實驗性蒸汽動力裝置,終于在研習(xí)所的小院內(nèi)完成了最后的調(diào)試。這臺機器看起來依然簡陋甚至有些丑陋:一個由鉚接熟鐵板構(gòu)成的立式鍋爐,下面連著爐膛;一根粗壯的青銅汽缸斜置著,通過一根同樣粗糙的連桿,連接到一個直徑約三尺的木質(zhì)飛輪上;飛輪的軸上裝有皮帶輪,可以通過皮帶將動力傳輸出去。各種閥門、壓力計、安全閥管線纏繞,顯得頗為復(fù)雜。
院內(nèi)氣氛緊張到了極點,所有參與研習(xí)所工作的人都聚集在此,目光緊緊盯著那臺凝聚了他們近兩年心血的機器。沈驚鴻深吸一口氣,壓下心中的激動和一絲忐忑,親自最后檢查了每一個接口,確認(rèn)安全閥工作正常。他的指尖甚至因為緊張而微微發(fā)涼。
“點火。”他沉聲下令,聲音卻比平時略顯急促,透露出他此刻并不平靜的內(nèi)心。
爐膛內(nèi)的干柴被點燃,火焰熊熊燃燒起來。所有人都屏息凝神,聽著柴火的噼啪聲和鍋爐內(nèi)開始響起的細(xì)微嗡鳴。時間一分一秒地過去,壓力計的指針在緩慢爬升…
“嗤…”一絲蒸汽從某個法蘭連接處泄漏出來,發(fā)出細(xì)微的聲響。負(fù)責(zé)緊固的工匠立刻上前,用特制的扳手小心地處理。沈驚鴻的心也跟著揪了一下,直到那嗤聲消失,才緩緩?fù)鲁霰镏哪强跉狻?/p>
壓力繼續(xù)穩(wěn)定上升…終于,達到了預(yù)設(shè)的工作壓力!
“接通汽路!”沈驚鴻的聲音帶著不容置疑的決斷,但緊握的拳頭泄露了他的緊張。
一名工匠用力扳動一個黃銅閥門?!斑凇 备邏赫羝缓鹬鴽_入汽缸,推動活塞!連桿隨之運動,帶動著那個巨大的飛輪…
本小章還未完,請點擊下一頁繼續(xù)閱讀后面精彩內(nèi)容!
飛輪先是極其艱難地、仿佛極不情愿地抖動了一下,發(fā)出“嘎吱”的呻吟。所有人的心都沉了下去。但緊接著,它又開始轉(zhuǎn)動起來,一開始緩慢而滯澀,一圈,兩圈…隨著蒸汽持續(xù)而穩(wěn)定地進入,那“嘎吱”聲逐漸減弱,飛輪越轉(zhuǎn)越穩(wěn),越轉(zhuǎn)越快,最終發(fā)出了均勻而有力的“呼呼”聲,帶動著軸上的皮帶輪穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)!
成功了!真的成功了!
靜默,死一般的靜默持續(xù)了足足三息。然后——
“成功了!我們成功了!”一個年輕的學(xué)子率先爆發(fā)出狂喜的吶喊,聲音都變了調(diào)!
“老天爺!它自己轉(zhuǎn)起來了!真的轉(zhuǎn)起來了!”吳匠頭猛地一拍大腿,老淚縱橫,布滿老繭的手顫抖著,想要去觸摸那飛輪,又怕驚擾了這神奇的造物。
“嗚呼——!”歡呼聲、吶喊聲、甚至帶著哭腔的笑聲瞬間充滿了整個小院!近兩年的壓抑、挫敗、不眠不休,在這一刻全部化作了奔涌的狂喜!