禅让天下 第二十四章 别出心裁的动力

作者 : 江水蓝

在楚云天携美游都城的时候,林硕宗回来了,他顺利的完成高炉的兴建并试产一批生铁,由于高炉的*作还是这个时代的传统工艺,所以他提拔了一名姓孙的工匠当场长,让他负责之后,就带了试产的生铁回来。

林硕宗回来看到谢荷香:“香香,越来越漂亮了。我有给你带礼物回来。”

谢荷香见到林硕宗晒得黑黑的,心中有几分不舍但也很高兴:“去深山野地的还能带什么礼物?”

林硕宗从口袋里取出几颗矿石来,递给谢荷香:“就是这几颗矿石。”

谢荷香一阵失望:“这几颗石头算什么礼物。”

林硕宗笑说:“不要小瞧了它,你不是要做矿石收音机吗?这几颗矿石就是了。”

谢荷香惊喜的说:“啊,我还真认不出来呢。太好了,有了矿石、铜线及飞机上拆下来的一些零件,我就可以开始做了。对了,你不是要做磁铁吗,我看看你用磁铁矿炼的生铁有没有磁性?”

林硕宗笑说:“磁铁的制造不是那么简单的,天然的矿石有磁性,但经过高炉烧炼早就没了。一般来说,磁铁分为软磁跟硬磁两种。软磁就是含碳量较低的软铁做的,把它套在线圈里通电后就有磁性,不通电磁性就没了,这叫电磁铁。硬磁就用含碳量较高的钢来做,经过通电磁化后就变永久磁铁,最好的材料是钕铁硼合金钢,铝镍钴合金钢也可以。但我们现在没有这条件,所以我想炼制硅钢,石英砂里面就有硅了。”

谢荷香说:“石英砂不是炼玻璃的材料吗?”

林硕宗笑说:“现在哪有空去搞玻璃?楚哥的意思是要先把发电机搞出来,没有电一切都免谈。”

高永军插嘴说:“等等,你刚才说要有电,才能制造磁铁?”

林硕宗说:“是啊。”

高永军再问说:“那造发电机不是要有永久磁铁才行吗?”

林硕宗说:“对。没有永久磁铁当磁场,那要怎么发电。”

高永军再进一步问说:“那没有电怎么造磁铁?或者说第一块磁铁是哪里来的,总不会是拿着天然磁铁矿当磁场吧?”

林硕宗一时之间也被问糊涂了,谢荷香俏皮地问:“那到底是鸡生蛋,还是蛋生鸡?”

林硕宗的想法是先搞出硅钢片,硅钢属软磁,具有优良的电磁性能,是电力、电讯和仪表工业中不可缺少的重要磁性材料。再以硅钢片放入线圈通电形成的强磁场去对碳钢充磁,做出永久磁铁。可是这一切的前提是有飞机能发电,如果没有呢?林硕宗心想:“当初英国科学家法拉第是怎么造出第一台发电机?”

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楚云天回到都城的任务已圆满解决,过了十天,想回上龙谷去了,慧儿公主想跟去看看。

“不安全吧?”楚云天很为难地说:“那里是荒山野地,偶而有盗匪出没,很危险的。”

“我带1000御林军去,看那个不长眼的匪徒敢来?”

“山里设施简陋,我们都是睡大通铺,你去了睡哪里?”

“好吧,那你要常回来看我,不可以一去就是大半年。”

楚云天好不容易安抚了公主,临走前对池本清说,请他趁着周游全国修理炼铁炉的时候,留意橡胶树,他上次问过郑副千户竟然不清楚。

洪昭南这次来都城也有收获,他看到街上有卖煤雕,十分精致,就买了二个,心想以后碳刷是不是可以委托制造呢?

楚云天带着洪昭南、端木蓉两人上了马车,路上端木蓉无聊,就问洪昭南:“刚才提到橡胶树,郑副千户为什么不清楚呢?橡胶轮胎那么难做吗?”

洪昭南说:“我是学电机的,对橡胶要怎么加工,只知道"橡胶硫化"这个词,其他的我也不清楚。”

“可能橡胶树在这里还是野生的,没有大规模种植,所以郑副千户不清楚。你看这里完全没有橡胶产品就可知道了。”楚云天说。

“什么叫"橡胶硫化"?很难做吗?”端木蓉说。

“很好做,只是我们没有密闭加热的设备,否则只要一点点硫磺就可以把橡胶硫化。”楚云天说。

端木蓉天真浪漫的说:“蒸笼不行吗?”

“那不够密的,光是硫磺的味道跑出来就呛死你。”楚云天说。

“左右没事,你就把橡胶的故事说一说。”洪昭南说。

楚云天说:“这个故事说起来很长,牵扯到美国人固特异(Goodyear,1800-1860)这个"橡胶硫化"发明人的悲惨结局。

话说哥伦布在发现美洲之旅的第二次航海探险(1493-1496)途中,在波多黎各及牙买加登陆,当地的印第安人用橡胶制的球正在做游戏,据说当时哥伦布对球碰到地面会有很大的反弹感到惊异。

之后由西班牙人及葡萄牙人将样品带回国,可惜的是,在哥伦布发现天然橡胶之后的200余年间,橡胶仍仅限于学术上的有趣对象,没有实质的利用价值。橡胶的缺点在于遇到天热会变软,遇冷则变脆,当时除了当做弹跳玩具之外就是做橡皮擦。

最后终于在1839年时,美国人固特异有了重大发现,即添加硫磺后的橡胶制品可以更为坚挺、具有弹性、更容易使用,并于1844年取得硫化橡胶之专利权。固特异并未因此发明而致富,60岁时在贫病中逝世。现代的固特异公司只是纪念他而已,与他本人没有关系。”

“好可怜喔,这样一个影响全世界的大发明,他竟然贫病而死,为什么呢?”端木蓉问。

“喂,你还没把橡胶的加工方法说出来。”洪昭南说。

“我刚才不是说了吗,把硫和橡胶放在一起"密闭加热"。”楚云天说。

“就这么简单?”洪昭南说。

“就因为这么简单,加上当时还没有汽车,更没有轮胎,所以固特异没赚到钱。”楚云天说。

“原来如此”端木蓉终于懂了,太简单就会被山寨,人们是不管固特异曾拿各种材料千方百计试验的辛劳。

“太简单了反而不懂,能不能举个实例说说。”洪昭南说。

“例如要硫化一条橡胶轮胎,仅需橡胶重量3%的硫,在170度下,一起密闭加热10分钟就好了。时间多了、少了都不行。”楚云天说。

洪昭南笑说:“果然简单。那我们现在来抢固特异的发明,希望200年后他不会又贫病而死。”

楚云天说:“还不知道橡胶树在哪里,说不定还在加勒比海诸国。如果找到橡胶树,我们就发了,凭着弹簧钢跟橡胶,把全国所有的马车都换新,那还能不发吗?”说完,哈哈大笑。

楚云天回谷后,众人都自动集合过来工作汇报,弄得楚云天应接不暇,只好要求一个一个讲。

楚云天说:“沐老年纪最大,您先说。”

沐教授说:“我跟徐姐照顾的孤儿,已经有32名,从7岁到12岁都有,依年龄分成三班,专门盖好一所学校容纳他们。每天的作息就是种菜、学习、打扫,年龄大的另有半天跟工匠做学徒。高永军对这批孩子投入不少工夫,还让林浩南、林弘文来给他们上课。”

“辛苦您了,这批孩子未来就是我们的子弟兵,打仗做工都行,定要好好照顾。”楚云天说。

“不客气,刚好我是老师,就把他们当成学生来教育了。”徐姐说。

“我的矿石收音机快成功了,无线电终于有一个好的开始。”谢荷香兴奋的说。

楚云天说:“恭喜你,我们未来的通讯就靠你了。”大家拚命的拍手鼓励。

“小的弹簧已经做出来了,是在郭雷提供的碳钢细丝之上,加以热处理。已调三个人专门研制弹簧,在试制弩弓所需的弹簧片。我目前在炼制硅钢,一定要把强力磁铁做出来。”林硕宗说。

“科技发展靠的就是材料的进步,这是别人不容易山寨去的。”楚云天很高兴的说。

“我刚回来,已讲好先去做电焊机。小林,只要你把强力磁铁做出来,发电机就有指望了。”洪昭南说。

“大家不要太乐观了,我们的飞机燃油所剩不多,一旦没油就无法发电,我们要快点找到新的动力。”郭雷说。

“这的确是迫在眉睫的问题,最近郭雷磨齿轮、磨车刀、抽拉钢丝耗掉不少油去发电,以后又要用电焊。”林硕宗说。

“以我们目前的实力还没办法生产蒸汽机,当初不是说先建一个水车发电吗?”楚云天说。

“现在弄水车发电是可以了,有了弹簧做离心调速器,而变速齿轮箱也快搞出来了,水车用买就行。问题是要建在哪里?现在大家的重心都在这里,总不能把发电设备建到几十、几百公里外吧,况且输电也有困难。但这山谷又没有适当的地方可以做水力发电,实在难办啊。”郭雷说。

“自己建水坝不行吗?我们现在有水泥、可以生产钢筋,应该可以建水坝来发电。”沐教授说。

“缓不济急,等到水坝完工早就没油了。”郭雷说。

“做蒸汽机有那么难吗?我看很多小说都是转眼就做好的。”谢荷香说。

“做蒸汽机没那么简单,汽缸、活塞、连杆、冷凝器、管路,换汽滑门、各种开关阀,还有密闭问题,现在连橡胶都不知道在哪里。”郭雷说:“还有要做锅炉。我顶多只能车制直径5CM、长20CM的汽缸、活塞、及各种圆杆,对于冷凝器、蒸气管路、开关阀门、换汽滑门都没辄。”叹口气,继续说:“我的车床还没完成,好几个部份都是木头做的,能做这些已经是靠了齿轮箱及小南的起动马达帮忙了。”

“那历史上,不,1780年代,瓦特是怎么做出来的?”谢荷香问。

“还不是靠社会集体的力量,在1712年英国人首先做成纽科门蒸气机,后来瓦特在1765-1790的二十多年里,发明分离式冷凝器、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器和节气阀、蒸汽压力计。重要的是有威尔金森用镗床所做的汽缸,否则瓦特也做不出来。”郭雷说。

“听你这么说,造蒸汽机比建水坝更缓不济急啰?”沐教授说。

郭雷一愣,苦笑着说:“是这样没错。”

“那怎么办?”众人纷纷看向楚云天。

楚云天胸有成竹的说:“造蒸汽机的确比建水坝要慢,不如我们就跳过蒸汽机,另找动力源”

“有比蒸汽机简单的动力吗?”众人觉得奇怪,蒸汽机之后就是内燃机,书本上不是这么说的吗?

“有,是1816年苏格兰牧师罗伯特.斯特林发明的,现今称为斯特林引擎(Stirlingengine)。”楚云天说。

“它的工作原里如何?”众人纷纷追问。

楚云天说:“不要急,我这就向大家讲清楚。斯特林引擎用的是空气,而不是蒸汽,是一种外燃机。

斯特林引擎,是在引擎外面的一侧加热(或降温),使两侧产生温差,当较热一侧的气体较多时,受热膨胀,就会推动活塞;然后用拉杆等装置,巧妙控制分隔引擎内冷热两侧的“移气**”,使空气从较热一侧流到较冷一侧,这些空气就会遇冷而收缩,使活塞退回原位置。

它的巧妙在于冷热两侧的相位刚好差90度,可以转动曲拐轴或圆盘,结构简单比蒸汽机好造。”

楚云天连比带画的,好不容易让大家明白斯特林引擎的原理。

郭雷拍着楚云天说:“不愧是机械动力专业,我就只知道蒸汽机、内燃机、电动机。”

楚云天说:“照这样造出来,没问题吧?”

郭雷拍着胸脯对楚云天说:“没有蒸汽就不需要冷凝器、管路、开关阀门、换汽滑门,少了好多东西,一定可以很快造出来。”又问道:“那以后还要不要造锅炉、蒸汽机?”

楚云天说:“先专心搞机床吧,多培养工匠。等机床上了档次,造蒸汽机那还不是一句话。斯特林引擎的优点是结构简单、小巧玲珑;缺点是很难造出大功率的引擎。所以在1900-1930被当作"家庭工作机械",之后还是被蒸汽机、内燃机所取代。”

于是,郭雷和洪昭南先造电焊机,要用它来焊接斯特林引擎的冷却钢片和机壳。电焊机的结构十分简单,说白了就是一个大功率的变压器,将110伏的交流电变为低电压,大电流的电源,可以是直流的也可以是交流的。利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料,来达到使它们结合的目的。郭雷和洪昭南利用都城所做的铜线,来制造电焊机,至于电线就只有用飞机上所拆下来的。

斯特林引擎随后被很快的造出来,配合变速齿轮箱,当作山谷里的动力来源。而飞机的左引擎也被斯特林引擎所取代,就剩一个小发电机还没被取代。

当斯特林引擎第一次出现在工匠眼前时,无数双好奇的眼睛盯着它看,工匠们怎么也想不明白为何只要烧点煤碳,这机器就会不停的转动,被当作另一个赚钱密技。有了斯特林引擎当动力,郭雷更有劲了,对于第一代的车床,他按着心中的蓝图边做零件边修改,相信来到这个时代两周年的时候一定能完成。

三个月后,池本清有报告传来,发现野生橡胶树,虽不似现代巴西品种那么高大,但聊胜于无。这下大家更兴奋了,电线绝缘的问题终于解决,楚云天跟大家商量后,请沐教授这个植物专家去设法人工种植,开辟大型橡胶园。

正当楚云天、郭雷努力的迈向第一代车床,洪昭南致力研制发电机、电动机,林硕宗卖足力气炼制合金钢之际,薛将军有消息传来说南朝蠢蠢欲动,希望楚云天回都城一趟。

「附记:最近几年能源危机,又重新燃起斯特林引擎研究热潮,据悉在地热发电、绝气推进系统等已有应用成果,连美国太空总署也加入研究做出自由活塞型。」

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