第304章 工業艱難探索
關羽離開後,劉朔覺得脖子有些發僵。
案上的奏章堆得像小山,徐州、交州剛拿下,千頭萬緒。要派官,要清田,要安撫,要剿殘匪。這些事底下人都熟,程昱和陳宮已經擬了章程,遞上來只需他硃筆批個可。但他還是得看,得琢磨,得防著哪裡出紕漏。
看到午時,宦官端來飯食。一碗粟米飯,兩碟小菜,一碗肉羹。他扒拉幾口,又拿起一份工部的奏報這才是他真正操心的事。
奏報是格物院和工部聯合呈上的,厚厚一卷。劉朔展開,逐字逐句看。
前面幾頁是好消息:海船改造完成了。船首包了銅皮,厚三分,能抗撞。龍骨用了整根南洋硬木,長二十丈,粗得兩人合抱。平底船也造出來了,船底寬而平,在遼東試水,浮冰區能破冰而行,雖然慢,但確實不卡。
劉朔點點頭,硃筆批了個賞。
再往下翻,是火輪船進度匯報。看到這三個字,他眉頭就皺起來了。
報告寫得很詳細,甚至畫了圖。但越詳細,劉朔看得心越沉。
「……依陛下所示原理,造汽鍋一具,高八尺,徑五尺,以熟鐵鍛打拼接而成。內置活塞,以硬木包銅皮製之,連連杆曲軸(這東西應該是我們古代就發明的把) ……」
劉朔揉了揉太陽穴。光是讀這些描述,他就能想像出那玩意兒長什麼樣肯定是個笨重醜陋的鐵疙瘩。
他繼續看:「……試運行時,汽鍋燒水兩個時辰,蒸汽推動活塞往復三十次。然漏氣嚴重,汽鍋接縫處、活塞與缸體間隙處,皆有白汽噴涌。測算其力,僅能帶動小水車轉動,效率不足水車百分之一……」
百分之一。
劉朔把奏報放下,靠在椅背上,閉眼。
他知道難,但沒想到這麼難。
蒸汽機,在他來的那個時代,是初中物理課本上的東西。原理簡單:燒水,產生蒸汽,蒸汽推動活塞,活塞帶動輪子轉。可原理是原理,造是另一回事。
他睜開眼,拿起筆,在紙上畫。
先畫個氣缸要圓,要光滑,要密封。可這個時代怎麼造圓?靠鐵匠一錘一錘敲?敲出來的只能是近似圓,接縫處再怎麼打磨,蒸汽一衝就漏。沒有車床,沒有精密加工,氣缸內壁坑坑窪窪,活塞在裡面動,摩擦大不說,氣密性等於零。
再畫管道。蒸汽要從汽鍋通到氣缸,需要管子。可哪有無縫鋼管?工部用的都是熟鐵捲成筒,接縫處用銅焊。焊得再好,高溫高壓蒸汽一衝,照樣漏。而且管子不能細,一細就容易堵;不能長,一長壓力損失大。可鍋爐和氣缸總不能貼在一起吧?
還有活塞。要能在氣缸里嚴絲合縫地滑動,不能太緊,緊了卡死;不能太松,鬆了漏氣。這個度,靠手工打磨,怎麼把握?
劉朔扔下筆,嘆了口氣。
他知道問題在哪兒了不是原理不懂,是工藝跟不上。這個時代的冶鐵技術,能造出百鍊鋼,能造出精美的刀劍盔甲,但造不出高精度的機械零件。蒸汽機需要的不是硬度,是精度,是密封,是耐壓。
而這些,都需要一整套工業體系支撐:車床、銑床、鏜床、標準化的測量工具、穩定的材料性能……
他有的,只是一個大概的原理,和一群聰明但受限於時代的工匠。
「陛下。」宦官輕聲提醒,「未時了,該去格物院了。」
劉朔起身:「備車。」
格物院在城西,占了半條街。原本是前朝一位王爺的別苑,劉朔登基後撥給格物院,擴建了幾次,現在分好幾個坊:玻璃坊、鐵器坊、木工坊、火藥坊,還有新設的機巧坊。
劉朔的車直接進到機巧坊院裡。剛下車,就聽見哐當哐當的響聲,還有蒸汽噴發的嗤嗤聲。
工部侍郎和格物院院正早就候著了,見劉朔來,趕緊迎上。
「陛下,那台火輪船機正在試運行,請陛下過目。」
劉朔點頭,跟著他們走進一座高大的工棚。
工棚里熱氣撲面。正中立著一個巨大的鐵疙瘩確實只能用鐵疙瘩形容。高近一丈,黑漆漆的,表面凹凸不平,接縫處用粗大的鐵箍箍著。底下燒著火,爐膛里火光熊熊。鐵疙瘩上部有幾個銅管接口,此刻正噴著白汽,嗤嗤作響。
幾個工匠圍著它忙碌,有的添煤,有的擰閥門,有的拿著木棍聽聲音。
劉朔走近了看。
那汽鍋像個放倒的大水缸,一頭連著爐子,另一頭伸出根粗鐵管,通到旁邊一個更小的鐵缸里——那就是氣缸。氣缸上連著連杆,連杆連著曲軸,曲軸又連著飛輪。飛輪倒是轉起來了,但轉得很慢,一頓一頓的,每轉一下都發出嘎吱嘎吱的摩擦聲。
漏氣的地方不止一處。汽鍋接縫處、閥門處、氣缸與活塞連接處,都在噴白汽。工棚里霧氣騰騰,像澡堂子。
「停了」劉朔說。
工匠趕緊關閥門,停火。蒸汽慢慢沒了,飛輪又轉了幾圈,停下來。
工棚里安靜下來,只有爐膛里煤塊的噼啪聲。
「運行了多久?」劉朔問。
院正擦擦汗:「回陛下,兩個時辰。中途停了三次,補漏。」
「補哪兒?」
一個老工匠指著汽鍋上一處:「這裡,縫裂了。」又指氣缸,「這裡,活塞卡住了,撬了半天。」
劉朔蹲下來,仔細看那氣缸。鐵鑄的,內壁粗糙,能看見砂眼和凸起。活塞是硬木包銅皮,已經磨得發亮,但和氣缸壁的縫隙能塞進一張紙。
「陛下,」工部侍郎小心翼翼道,「臣等已盡力了。汽鍋用熟鐵鍛打,最厚的部分有半寸。可蒸汽一衝,還是鼓包。。氣缸更難,鑄出來就不圓,打磨又磨不勻……」
劉朔抬手,止住他:「朕知道難。」
他站起身,拍拍手上的灰:「這玩意兒,現在能幹什麼?」
院正猶豫了一下:「能……帶動小水車抽水。臣等試過,放在井邊,一天能抽百十桶水。」
「比人力呢?」
「快些。但得三個人伺候它:一個燒火,一個看水,一個盯著漏氣。算下來省不了多少力。」
劉朔笑了,笑得有些無奈:「也就是說,費這麼大勁,造出個雞肋。」
沒人敢接話。
劉朔在工棚里踱步,看著那台笨重的機器,心裡五味雜陳。他知道蒸汽機的意義那是工業革命的起點,是生產力飛躍的關鍵。可眼下這個……
「繼續改進。」他停下腳步,「但不是改進這台。」
眾人抬頭看他。
「這台留著,當教具。讓後來的工匠看看,咱們是怎麼起步的。」劉朔說,「你們現在要做的,是拆開研究研究哪裡漏氣,哪裡摩擦大,哪裡容易壞。一個一個零件琢磨,別想著一步登天。」
他走到案前,拿起炭筆,在木板上畫:「汽鍋,不要做這麼大。做小點,壁厚點,壓力低點,先保證不漏。氣缸,別追求一次鑄成,分幾段鑄,再拼接。活塞,不用木頭,用鑄鐵,外面裹麻繩浸油,增加密封。」
他一邊畫,一邊說,工匠們圍過來看。
「還有管道。」劉朔在汽鍋和氣缸之間畫了條線,「不要直著連,加個冷凝器蒸汽先到這裡冷卻成水,再流回汽鍋。這樣既減少漏氣,又能省水。」
院正眼睛亮了:「陛下,這法子妙!」
「妙什麼,都是前人踩過的坑。」劉朔扔下炭筆,「總之,別急著造能拉車拉船的大機器。先造小的,造簡單的,造能用的。哪怕只能抽水,能抽水就是進步。」
「諾!」眾人躬身。
劉朔走出工棚,深吸一口新鮮空氣。工棚里的煤煙味和蒸汽味,熏得他腦仁疼。
「對了,」他想起什麼,「軸承做得怎麼樣了?」
院正趕緊道:「陛下,這邊請。」
他們走到隔壁工棚。這裡乾淨多了,案子上擺著一排大大小小的鐵環、鐵珠、鐵架。
院正拿起一個鐵環,內圈嵌著一排小鐵珠,用手一撥,轉得飛快。
「陛下請看,這就是滾珠軸承。外圈、內圈用精鐵鍛打,磨光。珠子是用鐵絲截斷,放在模具里敲打成形,再打磨圓潤。」
劉朔接過來看。軸承不大,巴掌大小,但做工精細。內外圈光滑,珠子圓潤,轉動起來幾乎沒有聲音。
「潤滑呢?」他問。
院正又拿起一個小陶罐,打開,裡面是黑褐色的粘稠液體:「這是按陛下說的,從延州運來的石漆,加熱分餾後得到的油。塗在軸承上,轉動更順,還能防鏽。」
他取了一點塗在軸承上,再轉,果然更滑了。
劉朔笑了。這次是真笑。
蒸汽機搞不出來,軸承倒是成了。這算什麼?有心栽花花不開,無心插柳柳成蔭。
「這軸承,能用在哪?」他問。
「用處大了。」工部侍郎接話,「馬車軸換上這種軸承,拉貨省力三成。水車轉軸換上,轉得更快。工坊里的紡車、磨盤,都能用。」
院正補充:「臣等試過,裝軸承的馬車,載重千斤,一匹馬就能拉動。不裝軸承的,得兩匹。」
劉朔點點頭:「那就量產。先在官用馬車上裝,效果好,再推廣到民間。」
「諾。」
「還有,」劉朔想了想,「海軍戰船的舵軸、桅杆轉軸,也都換上。海上濕氣重,鐵易鏽,這油能防鏽,多用點。」
「明白。」
走出格物院時,天色已晚。
劉朔坐在車裡,閉目養神。車是新車,裝了軸承,跑起來確實輕快,顛簸也小。車軸轉動的聲音細細的,不像舊車那樣嘎吱響。
他掀開車簾,看著長安街景。華燈初上,店鋪都開著,行人往來。有馬車經過,車輪滾滾也許不久後,這些車輪都會裝上軸承。
這算進步嗎?算。
雖然蒸汽機沒搞成,但軸承成了,潤滑油成了。生產力的提升,不一定非要蒸汽機,一點一點的改進,累積起來也是飛躍。
他想起剛才那台噴著白汽的鐵疙瘩。丑,笨,漏氣,沒用。
但那是個開始。
這個時代的人,已經在他的指引下,開始嘗試用火和鐵,去做一些從未做過的事。也許要十年,也許要幾十年,也許要幾代人,才能造出真正可用的蒸汽機。
但至少,開始了。
案上的奏章堆得像小山,徐州、交州剛拿下,千頭萬緒。要派官,要清田,要安撫,要剿殘匪。這些事底下人都熟,程昱和陳宮已經擬了章程,遞上來只需他硃筆批個可。但他還是得看,得琢磨,得防著哪裡出紕漏。
看到午時,宦官端來飯食。一碗粟米飯,兩碟小菜,一碗肉羹。他扒拉幾口,又拿起一份工部的奏報這才是他真正操心的事。
奏報是格物院和工部聯合呈上的,厚厚一卷。劉朔展開,逐字逐句看。
前面幾頁是好消息:海船改造完成了。船首包了銅皮,厚三分,能抗撞。龍骨用了整根南洋硬木,長二十丈,粗得兩人合抱。平底船也造出來了,船底寬而平,在遼東試水,浮冰區能破冰而行,雖然慢,但確實不卡。
劉朔點點頭,硃筆批了個賞。
再往下翻,是火輪船進度匯報。看到這三個字,他眉頭就皺起來了。
報告寫得很詳細,甚至畫了圖。但越詳細,劉朔看得心越沉。
「……依陛下所示原理,造汽鍋一具,高八尺,徑五尺,以熟鐵鍛打拼接而成。內置活塞,以硬木包銅皮製之,連連杆曲軸(這東西應該是我們古代就發明的把) ……」
劉朔揉了揉太陽穴。光是讀這些描述,他就能想像出那玩意兒長什麼樣肯定是個笨重醜陋的鐵疙瘩。
他繼續看:「……試運行時,汽鍋燒水兩個時辰,蒸汽推動活塞往復三十次。然漏氣嚴重,汽鍋接縫處、活塞與缸體間隙處,皆有白汽噴涌。測算其力,僅能帶動小水車轉動,效率不足水車百分之一……」
百分之一。
劉朔把奏報放下,靠在椅背上,閉眼。
他知道難,但沒想到這麼難。
蒸汽機,在他來的那個時代,是初中物理課本上的東西。原理簡單:燒水,產生蒸汽,蒸汽推動活塞,活塞帶動輪子轉。可原理是原理,造是另一回事。
他睜開眼,拿起筆,在紙上畫。
先畫個氣缸要圓,要光滑,要密封。可這個時代怎麼造圓?靠鐵匠一錘一錘敲?敲出來的只能是近似圓,接縫處再怎麼打磨,蒸汽一衝就漏。沒有車床,沒有精密加工,氣缸內壁坑坑窪窪,活塞在裡面動,摩擦大不說,氣密性等於零。
再畫管道。蒸汽要從汽鍋通到氣缸,需要管子。可哪有無縫鋼管?工部用的都是熟鐵捲成筒,接縫處用銅焊。焊得再好,高溫高壓蒸汽一衝,照樣漏。而且管子不能細,一細就容易堵;不能長,一長壓力損失大。可鍋爐和氣缸總不能貼在一起吧?
還有活塞。要能在氣缸里嚴絲合縫地滑動,不能太緊,緊了卡死;不能太松,鬆了漏氣。這個度,靠手工打磨,怎麼把握?
劉朔扔下筆,嘆了口氣。
他知道問題在哪兒了不是原理不懂,是工藝跟不上。這個時代的冶鐵技術,能造出百鍊鋼,能造出精美的刀劍盔甲,但造不出高精度的機械零件。蒸汽機需要的不是硬度,是精度,是密封,是耐壓。
而這些,都需要一整套工業體系支撐:車床、銑床、鏜床、標準化的測量工具、穩定的材料性能……
他有的,只是一個大概的原理,和一群聰明但受限於時代的工匠。
「陛下。」宦官輕聲提醒,「未時了,該去格物院了。」
劉朔起身:「備車。」
格物院在城西,占了半條街。原本是前朝一位王爺的別苑,劉朔登基後撥給格物院,擴建了幾次,現在分好幾個坊:玻璃坊、鐵器坊、木工坊、火藥坊,還有新設的機巧坊。
劉朔的車直接進到機巧坊院裡。剛下車,就聽見哐當哐當的響聲,還有蒸汽噴發的嗤嗤聲。
工部侍郎和格物院院正早就候著了,見劉朔來,趕緊迎上。
「陛下,那台火輪船機正在試運行,請陛下過目。」
劉朔點頭,跟著他們走進一座高大的工棚。
工棚里熱氣撲面。正中立著一個巨大的鐵疙瘩確實只能用鐵疙瘩形容。高近一丈,黑漆漆的,表面凹凸不平,接縫處用粗大的鐵箍箍著。底下燒著火,爐膛里火光熊熊。鐵疙瘩上部有幾個銅管接口,此刻正噴著白汽,嗤嗤作響。
幾個工匠圍著它忙碌,有的添煤,有的擰閥門,有的拿著木棍聽聲音。
劉朔走近了看。
那汽鍋像個放倒的大水缸,一頭連著爐子,另一頭伸出根粗鐵管,通到旁邊一個更小的鐵缸里——那就是氣缸。氣缸上連著連杆,連杆連著曲軸,曲軸又連著飛輪。飛輪倒是轉起來了,但轉得很慢,一頓一頓的,每轉一下都發出嘎吱嘎吱的摩擦聲。
漏氣的地方不止一處。汽鍋接縫處、閥門處、氣缸與活塞連接處,都在噴白汽。工棚里霧氣騰騰,像澡堂子。
「停了」劉朔說。
工匠趕緊關閥門,停火。蒸汽慢慢沒了,飛輪又轉了幾圈,停下來。
工棚里安靜下來,只有爐膛里煤塊的噼啪聲。
「運行了多久?」劉朔問。
院正擦擦汗:「回陛下,兩個時辰。中途停了三次,補漏。」
「補哪兒?」
一個老工匠指著汽鍋上一處:「這裡,縫裂了。」又指氣缸,「這裡,活塞卡住了,撬了半天。」
劉朔蹲下來,仔細看那氣缸。鐵鑄的,內壁粗糙,能看見砂眼和凸起。活塞是硬木包銅皮,已經磨得發亮,但和氣缸壁的縫隙能塞進一張紙。
「陛下,」工部侍郎小心翼翼道,「臣等已盡力了。汽鍋用熟鐵鍛打,最厚的部分有半寸。可蒸汽一衝,還是鼓包。。氣缸更難,鑄出來就不圓,打磨又磨不勻……」
劉朔抬手,止住他:「朕知道難。」
他站起身,拍拍手上的灰:「這玩意兒,現在能幹什麼?」
院正猶豫了一下:「能……帶動小水車抽水。臣等試過,放在井邊,一天能抽百十桶水。」
「比人力呢?」
「快些。但得三個人伺候它:一個燒火,一個看水,一個盯著漏氣。算下來省不了多少力。」
劉朔笑了,笑得有些無奈:「也就是說,費這麼大勁,造出個雞肋。」
沒人敢接話。
劉朔在工棚里踱步,看著那台笨重的機器,心裡五味雜陳。他知道蒸汽機的意義那是工業革命的起點,是生產力飛躍的關鍵。可眼下這個……
「繼續改進。」他停下腳步,「但不是改進這台。」
眾人抬頭看他。
「這台留著,當教具。讓後來的工匠看看,咱們是怎麼起步的。」劉朔說,「你們現在要做的,是拆開研究研究哪裡漏氣,哪裡摩擦大,哪裡容易壞。一個一個零件琢磨,別想著一步登天。」
他走到案前,拿起炭筆,在木板上畫:「汽鍋,不要做這麼大。做小點,壁厚點,壓力低點,先保證不漏。氣缸,別追求一次鑄成,分幾段鑄,再拼接。活塞,不用木頭,用鑄鐵,外面裹麻繩浸油,增加密封。」
他一邊畫,一邊說,工匠們圍過來看。
「還有管道。」劉朔在汽鍋和氣缸之間畫了條線,「不要直著連,加個冷凝器蒸汽先到這裡冷卻成水,再流回汽鍋。這樣既減少漏氣,又能省水。」
院正眼睛亮了:「陛下,這法子妙!」
「妙什麼,都是前人踩過的坑。」劉朔扔下炭筆,「總之,別急著造能拉車拉船的大機器。先造小的,造簡單的,造能用的。哪怕只能抽水,能抽水就是進步。」
「諾!」眾人躬身。
劉朔走出工棚,深吸一口新鮮空氣。工棚里的煤煙味和蒸汽味,熏得他腦仁疼。
「對了,」他想起什麼,「軸承做得怎麼樣了?」
院正趕緊道:「陛下,這邊請。」
他們走到隔壁工棚。這裡乾淨多了,案子上擺著一排大大小小的鐵環、鐵珠、鐵架。
院正拿起一個鐵環,內圈嵌著一排小鐵珠,用手一撥,轉得飛快。
「陛下請看,這就是滾珠軸承。外圈、內圈用精鐵鍛打,磨光。珠子是用鐵絲截斷,放在模具里敲打成形,再打磨圓潤。」
劉朔接過來看。軸承不大,巴掌大小,但做工精細。內外圈光滑,珠子圓潤,轉動起來幾乎沒有聲音。
「潤滑呢?」他問。
院正又拿起一個小陶罐,打開,裡面是黑褐色的粘稠液體:「這是按陛下說的,從延州運來的石漆,加熱分餾後得到的油。塗在軸承上,轉動更順,還能防鏽。」
他取了一點塗在軸承上,再轉,果然更滑了。
劉朔笑了。這次是真笑。
蒸汽機搞不出來,軸承倒是成了。這算什麼?有心栽花花不開,無心插柳柳成蔭。
「這軸承,能用在哪?」他問。
「用處大了。」工部侍郎接話,「馬車軸換上這種軸承,拉貨省力三成。水車轉軸換上,轉得更快。工坊里的紡車、磨盤,都能用。」
院正補充:「臣等試過,裝軸承的馬車,載重千斤,一匹馬就能拉動。不裝軸承的,得兩匹。」
劉朔點點頭:「那就量產。先在官用馬車上裝,效果好,再推廣到民間。」
「諾。」
「還有,」劉朔想了想,「海軍戰船的舵軸、桅杆轉軸,也都換上。海上濕氣重,鐵易鏽,這油能防鏽,多用點。」
「明白。」
走出格物院時,天色已晚。
劉朔坐在車裡,閉目養神。車是新車,裝了軸承,跑起來確實輕快,顛簸也小。車軸轉動的聲音細細的,不像舊車那樣嘎吱響。
他掀開車簾,看著長安街景。華燈初上,店鋪都開著,行人往來。有馬車經過,車輪滾滾也許不久後,這些車輪都會裝上軸承。
這算進步嗎?算。
雖然蒸汽機沒搞成,但軸承成了,潤滑油成了。生產力的提升,不一定非要蒸汽機,一點一點的改進,累積起來也是飛躍。
他想起剛才那台噴著白汽的鐵疙瘩。丑,笨,漏氣,沒用。
但那是個開始。
這個時代的人,已經在他的指引下,開始嘗試用火和鐵,去做一些從未做過的事。也許要十年,也許要幾十年,也許要幾代人,才能造出真正可用的蒸汽機。
但至少,開始了。