禪讓天下 第二十四章 別出心裁的動力

作者 ︰ 江水藍

在楚雲天攜美游都城的時候,林碩宗回來了,他順利的完成高爐的興建並試產一批生鐵,由于高爐的*作還是這個時代的傳統工藝,所以他提拔了一名姓孫的工匠當場長,讓他負責之後,就帶了試產的生鐵回來。

林碩宗回來看到謝荷香︰「香香,越來越漂亮了。我有給你帶禮物回來。」

謝荷香見到林碩宗曬得黑黑的,心中有幾分不舍但也很高興︰「去深山野地的還能帶什麼禮物?」

林碩宗從口袋里取出幾顆礦石來,遞給謝荷香︰「就是這幾顆礦石。」

謝荷香一陣失望︰「這幾顆石頭算什麼禮物。」

林碩宗笑說︰「不要小瞧了它,你不是要做礦石收音機嗎?這幾顆礦石就是了。」

謝荷香驚喜的說︰「啊,我還真認不出來呢。太好了,有了礦石、銅線及飛機上拆下來的一些零件,我就可以開始做了。對了,你不是要做磁鐵嗎,我看看你用磁鐵礦煉的生鐵有沒有磁性?」

林碩宗笑說︰「磁鐵的制造不是那麼簡單的,天然的礦石有磁性,但經過高爐燒煉早就沒了。一般來說,磁鐵分為軟磁跟硬磁兩種。軟磁就是含碳量較低的軟鐵做的,把它套在線圈里通電後就有磁性,不通電磁性就沒了,這叫電磁鐵。硬磁就用含碳量較高的鋼來做,經過通電磁化後就變永久磁鐵,最好的材料是釹鐵硼合金鋼,鋁鎳鈷合金鋼也可以。但我們現在沒有這條件,所以我想煉制 鋼,石英砂里面就有 了。」

謝荷香說︰「石英砂不是煉玻璃的材料嗎?」

林碩宗笑說︰「現在哪有空去搞玻璃?楚哥的意思是要先把發電機搞出來,沒有電一切都免談。」

高永軍插嘴說︰「等等,你剛才說要有電,才能制造磁鐵?」

林碩宗說︰「是啊。」

高永軍再問說︰「那造發電機不是要有永久磁鐵才行嗎?」

林碩宗說︰「對。沒有永久磁鐵當磁場,那要怎麼發電。」

高永軍再進一步問說︰「那沒有電怎麼造磁鐵?或者說第一塊磁鐵是哪里來的,總不會是拿著天然磁鐵礦當磁場吧?」

林碩宗一時之間也被問糊涂了,謝荷香俏皮地問︰「那到底是雞生蛋,還是蛋生雞?」

林碩宗的想法是先搞出 鋼片, 鋼屬軟磁,具有優良的電磁性能,是電力、電訊和儀表工業中不可缺少的重要磁性材料。再以 鋼片放入線圈通電形成的強磁場去對碳鋼充磁,做出永久磁鐵。可是這一切的前提是有飛機能發電,如果沒有呢?林碩宗心想︰「當初英國科學家法拉第是怎麼造出第一台發電機?」

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楚雲天回到都城的任務已圓滿解決,過了十天,想回上龍谷去了,慧兒公主想跟去看看。

「不安全吧?」楚雲天很為難地說︰「那里是荒山野地,偶而有盜匪出沒,很危險的。」

「我帶1000御林軍去,看那個不長眼的匪徒敢來?」

「山里設施簡陋,我們都是睡大通鋪,你去了睡哪里?」

「好吧,那你要常回來看我,不可以一去就是大半年。」

楚雲天好不容易安撫了公主,臨走前對池本清說,請他趁著周游全國修理煉鐵爐的時候,留意橡膠樹,他上次問過鄭副千戶竟然不清楚。

洪昭南這次來都城也有收獲,他看到街上有賣煤雕,十分精致,就買了二個,心想以後碳刷是不是可以委托制造呢?

楚雲天帶著洪昭南、端木蓉兩人上了馬車,路上端木蓉無聊,就問洪昭南︰「剛才提到橡膠樹,鄭副千戶為什麼不清楚呢?橡膠輪胎那麼難做嗎?」

洪昭南說︰「我是學電機的,對橡膠要怎麼加工,只知道"橡膠硫化"這個詞,其他的我也不清楚。」

「可能橡膠樹在這里還是野生的,沒有大規模種植,所以鄭副千戶不清楚。你看這里完全沒有橡膠產品就可知道了。」楚雲天說。

「什麼叫"橡膠硫化"?很難做嗎?」端木蓉說。

「很好做,只是我們沒有密閉加熱的設備,否則只要一點點硫磺就可以把橡膠硫化。」楚雲天說。

端木蓉天真浪漫的說︰「蒸籠不行嗎?」

「那不夠密的,光是硫磺的味道跑出來就嗆死你。」楚雲天說。

「左右沒事,你就把橡膠的故事說一說。」洪昭南說。

楚雲天說︰「這個故事說起來很長,牽扯到美國人固特異(Goodyear,1800-1860)這個"橡膠硫化"發明人的悲慘結局。

話說哥倫布在發現美洲之旅的第二次航海探險(1493-1496)途中,在波多黎各及牙買加登陸,當地的印第安人用橡膠制的球正在做游戲,據說當時哥倫布對球踫到地面會有很大的反彈感到驚異。

之後由西班牙人及葡萄牙人將樣品帶回國,可惜的是,在哥倫布發現天然橡膠之後的200余年間,橡膠仍僅限于學術上的有趣對象,沒有實質的利用價值。橡膠的缺點在于遇到天熱會變軟,遇冷則變脆,當時除了當做彈跳玩具之外就是做橡皮擦。

最後終于在1839年時,美國人固特異有了重大發現,即添加硫磺後的橡膠制品可以更為堅挺、具有彈性、更容易使用,並于1844年取得硫化橡膠之專利權。固特異並未因此發明而致富,60歲時在貧病中逝世。現代的固特異公司只是紀念他而已,與他本人沒有關系。」

「好可憐喔,這樣一個影響全世界的大發明,他竟然貧病而死,為什麼呢?」端木蓉問。

「喂,你還沒把橡膠的加工方法說出來。」洪昭南說。

「我剛才不是說了嗎,把硫和橡膠放在一起"密閉加熱"。」楚雲天說。

「就這麼簡單?」洪昭南說。

「就因為這麼簡單,加上當時還沒有汽車,更沒有輪胎,所以固特異沒賺到錢。」楚雲天說。

「原來如此」端木蓉終于懂了,太簡單就會被山寨,人們是不管固特異曾拿各種材料千方百計試驗的辛勞。

「太簡單了反而不懂,能不能舉個實例說說。」洪昭南說。

「例如要硫化一條橡膠輪胎,僅需橡膠重量3%的硫,在170度下,一起密閉加熱10分鐘就好了。時間多了、少了都不行。」楚雲天說。

洪昭南笑說︰「果然簡單。那我們現在來搶固特異的發明,希望200年後他不會又貧病而死。」

楚雲天說︰「還不知道橡膠樹在哪里,說不定還在加勒比海諸國。如果找到橡膠樹,我們就發了,憑著彈簧鋼跟橡膠,把全國所有的馬車都換新,那還能不發嗎?」說完,哈哈大笑。

楚雲天回谷後,眾人都自動集合過來工作匯報,弄得楚雲天應接不暇,只好要求一個一個講。

楚雲天說︰「沐老年紀最大,您先說。」

沐教授說︰「我跟徐姐照顧的孤兒,已經有32名,從7歲到12歲都有,依年齡分成三班,專門蓋好一所學校容納他們。每天的作息就是種菜、學習、打掃,年齡大的另有半天跟工匠做學徒。高永軍對這批孩子投入不少工夫,還讓林浩南、林弘文來給他們上課。」

「辛苦您了,這批孩子未來就是我們的子弟兵,打仗做工都行,定要好好照顧。」楚雲天說。

「不客氣,剛好我是老師,就把他們當成學生來教育了。」徐姐說。

「我的礦石收音機快成功了,無線電終于有一個好的開始。」謝荷香興奮的說。

楚雲天說︰「恭喜你,我們未來的通訊就靠你了。」大家拚命的拍手鼓勵。

「小的彈簧已經做出來了,是在郭雷提供的碳鋼細絲之上,加以熱處理。已調三個人專門研制彈簧,在試制弩弓所需的彈簧片。我目前在煉制 鋼,一定要把強力磁鐵做出來。」林碩宗說。

「科技發展靠的就是材料的進步,這是別人不容易山寨去的。」楚雲天很高興的說。

「我剛回來,已講好先去做電焊機。小林,只要你把強力磁鐵做出來,發電機就有指望了。」洪昭南說。

「大家不要太樂觀了,我們的飛機燃油所剩不多,一旦沒油就無法發電,我們要快點找到新的動力。」郭雷說。

「這的確是迫在眉睫的問題,最近郭雷磨齒輪、磨車刀、抽拉鋼絲耗掉不少油去發電,以後又要用電焊。」林碩宗說。

「以我們目前的實力還沒辦法生產蒸汽機,當初不是說先建一個水車發電嗎?」楚雲天說。

「現在弄水車發電是可以了,有了彈簧做離心調速器,而變速齒輪箱也快搞出來了,水車用買就行。問題是要建在哪里?現在大家的重心都在這里,總不能把發電設備建到幾十、幾百公里外吧,況且輸電也有困難。但這山谷又沒有適當的地方可以做水力發電,實在難辦啊。」郭雷說。

「自己建水壩不行嗎?我們現在有水泥、可以生產鋼筋,應該可以建水壩來發電。」沐教授說。

「緩不濟急,等到水壩完工早就沒油了。」郭雷說。

「做蒸汽機有那麼難嗎?我看很多小說都是轉眼就做好的。」謝荷香說。

「做蒸汽機沒那麼簡單,汽缸、活塞、連桿、冷凝器、管路,換汽滑門、各種開關閥,還有密閉問題,現在連橡膠都不知道在哪里。」郭雷說︰「還有要做鍋爐。我頂多只能車制直徑5CM、長20CM的汽缸、活塞、及各種圓桿,對于冷凝器、蒸氣管路、開關閥門、換汽滑門都沒輒。」嘆口氣,繼續說︰「我的車床還沒完成,好幾個部份都是木頭做的,能做這些已經是靠了齒輪箱及小南的起動馬達幫忙了。」

「那歷史上,不,1780年代,瓦特是怎麼做出來的?」謝荷香問。

「還不是靠社會集體的力量,在1712年英國人首先做成紐科門蒸氣機,後來瓦特在1765-1790的二十多年里,發明分離式冷凝器、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器和節氣閥、蒸汽壓力計。重要的是有威爾金森用鏜床所做的汽缸,否則瓦特也做不出來。」郭雷說。

「听你這麼說,造蒸汽機比建水壩更緩不濟急?」沐教授說。

郭雷一愣,苦笑著說︰「是這樣沒錯。」

「那怎麼辦?」眾人紛紛看向楚雲天。

楚雲天胸有成竹的說︰「造蒸汽機的確比建水壩要慢,不如我們就跳過蒸汽機,另找動力源」

「有比蒸汽機簡單的動力嗎?」眾人覺得奇怪,蒸汽機之後就是內燃機,書本上不是這麼說的嗎?

「有,是1816年蘇格蘭牧師羅伯特.斯特林發明的,現今稱為斯特林引擎(Stirlingengine)。」楚雲天說。

「它的工作原里如何?」眾人紛紛追問。

楚雲天說︰「不要急,我這就向大家講清楚。斯特林引擎用的是空氣,而不是蒸汽,是一種外燃機。

斯特林引擎,是在引擎外面的一側加熱(或降溫),使兩側產生溫差,當較熱一側的氣體較多時,受熱膨脹,就會推動活塞;然後用拉桿等裝置,巧妙控制分隔引擎內冷熱兩側的「移氣**」,使空氣從較熱一側流到較冷一側,這些空氣就會遇冷而收縮,使活塞退回原位置。

它的巧妙在于冷熱兩側的相位剛好差90度,可以轉動曲拐軸或圓盤,結構簡單比蒸汽機好造。」

楚雲天連比帶畫的,好不容易讓大家明白斯特林引擎的原理。

郭雷拍著楚雲天說︰「不愧是機械動力專業,我就只知道蒸汽機、內燃機、電動機。」

楚雲天說︰「照這樣造出來,沒問題吧?」

郭雷拍著胸脯對楚雲天說︰「沒有蒸汽就不需要冷凝器、管路、開關閥門、換汽滑門,少了好多東西,一定可以很快造出來。」又問道︰「那以後還要不要造鍋爐、蒸汽機?」

楚雲天說︰「先專心搞機床吧,多培養工匠。等機床上了檔次,造蒸汽機那還不是一句話。斯特林引擎的優點是結構簡單、小巧玲瓏;缺點是很難造出大功率的引擎。所以在1900-1930被當作"家庭工作機械",之後還是被蒸汽機、內燃機所取代。」

于是,郭雷和洪昭南先造電焊機,要用它來焊接斯特林引擎的冷卻鋼片和機殼。電焊機的結構十分簡單,說白了就是一個大功率的變壓器,將110伏的交流電變為低電壓,大電流的電源,可以是直流的也可以是交流的。利用正負兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料,來達到使它們結合的目的。郭雷和洪昭南利用都城所做的銅線,來制造電焊機,至于電線就只有用飛機上所拆下來的。

斯特林引擎隨後被很快的造出來,配合變速齒輪箱,當作山谷里的動力來源。而飛機的左引擎也被斯特林引擎所取代,就剩一個小發電機還沒被取代。

當斯特林引擎第一次出現在工匠眼前時,無數雙好奇的眼楮盯著它看,工匠們怎麼也想不明白為何只要燒點煤碳,這機器就會不停的轉動,被當作另一個賺錢密技。有了斯特林引擎當動力,郭雷更有勁了,對于第一代的車床,他按著心中的藍圖邊做零件邊修改,相信來到這個時代兩周年的時候一定能完成。

三個月後,池本清有報告傳來,發現野生橡膠樹,雖不似現代巴西品種那麼高大,但聊勝于無。這下大家更興奮了,電線絕緣的問題終于解決,楚雲天跟大家商量後,請沐教授這個植物專家去設法人工種植,開闢大型橡膠園。

正當楚雲天、郭雷努力的邁向第一代車床,洪昭南致力研制發電機、電動機,林碩宗賣足力氣煉制合金鋼之際,薛將軍有消息傳來說南朝蠢蠢欲動,希望楚雲天回都城一趟。

「附記︰最近幾年能源危機,又重新燃起斯特林引擎研究熱潮,據悉在地熱發電、絕氣推進系統等已有應用成果,連美國太空總署也加入研究做出自由活塞型。」

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