锅炉要么不结实,要么太笨重,要么密封不住。
第二个难题,是“汽缸与活塞”
。
要让活塞在汽缸里顺畅往复运动,两者之间的配合必须极为精密,间隙既要小到能防止蒸汽大量泄漏,又要留有热胀冷缩和润滑的余地。
这对加工精度要求极高,远超当时的一般工艺水平。
他们最初用铜铸汽缸,然后手工刮削研磨内壁,但圆度、直度都难以保证。
活塞用硬木包裹牛皮,但受热后易变形,磨损快,漏气严重。
蒸汽压力稍微大点,要么卡死不动,要么嗤嗤漏气,根本产生不了什么推力。
第三个难题,是“阀门与传动”
。
如何控制蒸汽何时进入汽缸推动活塞,何时排出废气,还要引入冷水冷凝产生真空?赵构提到的“阀门”
概念模糊。
匠人们设计了各种滑阀、提阀、转阀,用铜、用铁、甚至尝试了陶瓷,但要么动作不灵,要么密封不住,要么在高温高压下很快损坏。
至于将活塞的直线往复运动变成旋转运动,他们尝试了连杆、曲轴、飞轮,但材料强度和加工精度不足,稍微受力就变形、断裂,或者磨损得厉害。
还有更基本的理论困惑:需要多大的锅炉?烧多少水?产生多强的“汽力”
?活塞多大?行程多长?如何计算?全凭经验摸索,一次次试错。
无数个日夜,小院里灯火通明。
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墨衡翻阅着能找来的所有古籍,从《墨子》到《考工记》,试图寻找灵感。沈知章用算筹摆弄着各种比例,试图计算力与行程的关系,但缺乏关键参数,无异于空中楼阁。
欧冶胜则带着徒弟们,在高温的炉火旁挥汗如雨,一次次铸造,又一次次因为沙眼、气孔或变形而报废。
失败,是家常便饭。
炸坏的锅炉、漏气的汽缸、卡死的活塞、断裂的连杆……堆满了小院的角落。
经费不断消耗,成果却寥寥。
格物院里其他研制火铳改进型、新式火药、乃至奇巧器物的同僚,看待“热力研习所”
的目光,渐渐从好奇变成了同情,甚至带上了些许嘲讽。
连最支持格物院的工部官员,在几次视察后,也委婉地提醒墨衡,是否应将精力放在“更切实用”
的器物上。
只有赵构,始终保持着一种近乎固执的关注。
他并不常来,但每次来,必定仔细查看每一次失败的残骸,听取墨衡等人枯燥甚至绝望的汇报,然后提出一些在匠人们听来依然“异想天开”
的建议:“试试用更厚的熟铁板,铆接后以红热状态淬火,或许更韧?”
“活塞环?嗯,就是在活塞上开槽,嵌入有弹性的铁环,或许能更好密封?”
“阀门动作不灵,是否可借用水力钟漏的擒纵之理?”
这些建议,大多在当时的技术条件下难以实现,或者匠人们无法理解其原理。
但它们像黑暗中的零星火花,偶尔也能给陷入绝境的匠师们带来一丝微光。
更重要的是,赵构的持续关注和不撤资的态度,是支撑墨衡等人在无数失败中坚持下去的唯一动力。
他们知道,皇帝陛下要的,似乎不仅仅是一个能动的机器,而是在探索一种全新的、驾驭“热力”
的可能。
转机,在看似最不可能的地方,悄然萌芽。
一次偶然的事故中,一个正在测试的小型锅炉因压力过高而爆炸,碎裂的铜片四处飞溅。
在清理残骸时,欧冶胜注意到,爆炸并非沿着铆接缝,而是铜板本身被撕裂。
他忽然想到太子曾提过的“铁板淬火”
。
或许,铜太软,而铁,如果处理得当,可能更坚韧?