第67章 蒸汽机下
作者:佚名夏      更新:2021-04-23 05:50      字数:4210
  对于熊文灿的奏章,朱由检是嗤之以鼻的,但是朱由检依然把这类奏章收集起来,不是留中而是看一看朝廷里面还有多少传统的文官。留着折子万一以后有什么事情也好按名单抓人,但是这恰恰助长了高级文官的气焰,现在这类折子越来越多了。
  这一天朱由检接到魏忠贤报喜的折子之后,立即命令吴淳夫、黑老、汤若望带着他们合伙研制的蒸汽机给自己展示。现在展现在朱由检面前的是和原来完全不一样的蒸汽机。首先,在外观上蒸汽机的体积就比原来大了几倍,可以称之为真正的机器而不是玩具;其次,原先汤若望设置的蒸汽机,它的动力输出系统依靠的是一条绳子连接着一个杠杆,通过杠杆的上下活动提供动力,而现在依靠的是一根细长的铁棍,直接带动齿轮组进行动力输出,完成了蒸汽机的华丽转型。
  朱由检:“不错,你们造的蒸汽机已经达到了朕的初步要求,后面只要在细节上稍加改进就可以向市场推广了。在朕给你们晋爵之前,和朕说一说你们改良蒸汽机的过程,吴淳夫你是文臣,功底好你来说。”
  吴淳夫:“臣领命,要说改良蒸汽机的过程,那可是相当的曲折复杂。按照陛下的意思,原先蒸汽机效率的低下主要是由蒸汽在缸内冷凝造成的,因此我们接下来的目的就是要让蒸汽在缸外冷凝。面对这个难题,一开始我们也是百思不得其解,然而通过对几个蒸汽机的工作观察,我们突然想到为什么不能把冷凝缸与汽缸分离开来呢?有了这个设想我们立即开始付诸行动。经过几个月的时间,我们总算研制出了一个冷凝器。从理论上来说拥有冷凝器的蒸汽机要比原来的蒸汽机更加的优秀,但是在前期的实验里,我们却发现不是这样的。我们经过几个月的辛苦,造出了几台蒸汽机,但效果反而不如原来的蒸汽机,第一次实验甚至四处漏气,无法开动,让臣等着实惭愧不堪。”
  朱由检:“这个应该是你们在连接部位没有做好气密性的设置,或者说有些部位无法承受蒸汽机那庞大的气压所致。”
  吴淳夫:“陛下说的是,由于蒸汽缸和冷凝器的分离,我们必须要通过铁管对这些器件进行连接。一开始我们高估了我们的冶炼水平,随便就拿了几根粗制滥造的铁管,结果气压太大,把很多我们原来肉眼看不到的小孔冲成大孔,造成机器无法动弹。为此我们又要回去重新制造合适的铁管,为了让铁管能够承受足够的高压,我们不但改进了材料,在铁里面加了其他的金属,还把铁管的厚度增加了不少,当觉得铁管合适以后,我们再次启动了实验。我们满怀着期望结果却是连接的地方开始漏气,我们又不得不重新改进这些部位。后面花了大量的时间设计出了一种螺母,经历无数次的失败,总算是把这些连接的地方给封上了,我们再次启动蒸汽机的时候,慢慢的看着他冒烟冒雾直到爆炸,造成了巨大的损失。”
  朱由检:“这又是什么原因,以前在广场上的不是好端端的吗?怎么一改怎么怎么爆炸了。”
  吴淳夫:“为了改良蒸汽机有良好的视觉效果,更容易发现问题所在,我们把新造的蒸汽机都做的更大了,气密性也更好了,反而忽视了蒸汽机锅炉的厚度以及锅炉的材料,因此在蒸汽机加热到一定程度之后,锅炉壁无法承受炉内的高压爆炸了。”
  朱由检:“吃一堑长一智,锅炉爆炸之后,你们在重新制造锅炉的时候,有没有仔细的研究过如何改进锅炉材料或者厚度。”
  吴淳夫:“锅炉厚度臣等是优先考虑过这个,但是由于有了第一次爆炸的经历,臣等在增加锅炉厚度的同时,也详细的进行了材料的研究,最后发现相对于单纯的增加锅炉厚度,改进材料更加的有效。因为锅炉厚度的增加,自然会增加热量的损耗延长工作的时间。最让我们琢磨不透的是,材料里面一些小的缝隙在高温高压之下不知道什么时候会发生爆炸。而且随着锅炉厚度的增加,也让整个机器的体型显得异常的庞大。最后我们就回到了改进材料的道路上,功夫不负有心人我们最后成功了。”
  朱由检:“这些你们都详细记录下来了吗?”
  吴淳夫:“启奏圣上,按照圣上的旨意,臣等把每一次实验的详细过程都记录了下来,共圣上和学子们参阅。”
  朱由检:“那就好,有了这些宝贵的经验,后面的工人学习和制造就更不会那么难了,接着说说你们还遇到什么苦难。”
  吴淳夫:“锅炉重新建造之后,我们接下来遇到的难题就是资金不足的问题了,恕臣等无能,其实在研制螺母的过程当中,臣等就已经把陛下奖励给臣等的银两全部花光了。”
  朱由检:“不会吧!朕奖励给你们的钱可不少,怎么就造到一个螺母就没有了!”
  吴淳夫:“为了制造螺母,我们又不得不改进了车床、铣床等一系列工具,这里就花了大批的钱,虽然成功了,但也基本上把钱用光了。无奈之下,我们只好联系魏部长,请他支援一点。”
  朱由检:“他用的是自己的钱吧!朝廷的钱他是拿不到一分,内帑的钱他也不敢动。”
  吴淳夫:“是的陛下,魏部长让自己的侄子拿出了二十万两银子对我们进行了援助,因此项目才得以继续推行下去。但是当我们把这些都做完了,却有发现蒸汽机的效率依然不算很高,由于结构的问题经常卡住,为此我们又不得不重新解刨机器,找出原因所在,这一步又花了巨额的人工费、材料费。等这一步结束了,钱有用的差不多了。”
  朱由检:“朕怎么说中情局的人说你们是专业让人破产的,之后又是哪些人投资支持你们的?”
  吴淳夫:“后面是成国公和英国公每人各拿出了二十万两银子,才使得项目继续推行下去。”
  朱由检:“朱纯臣和张维贤两个人也没有白投资,他们不是想着给自己家族多几个爵位吗?这次算是押对宝了,以后对重要科研投资前三的投资人,可以让他挑选一个家族子弟晋升为男爵,当然不是世袭的。”
  吴淳夫:“圣上万岁,此例一开,以后的科研经费就有了着落了。”
  朱由检:“朕不是不知道你们在研究蒸汽机道路上所遇到的困难,但是朕不想让官府直接参与到科研的途中去,毕竟让科研人员不受官府的干扰一心一意的进行科研,心静了自然可以获得更好的效果,以后官府可以按照自己的要求去招标,但是绝对不能直接参与到科研里面去,这一条自朕开始当做祖制,让子子孙孙执行下去。”
  众人齐声:“吾皇万岁万岁万万岁!”
  朱由检:“诸位爱卿都起来吧,吴淳夫接着说你们接下来遇到的困难以及解决办法。”
  吴淳夫:“有了钱之后,我们经过几次调整,总算将锅炉和冷凝器的问题都解决了,但是在接下来的过程中,我们又遇到了一个更大的问题,可以说这个问题直接影响到了蒸汽机的真正用途。”
  朱由检:“上次看过你们的蒸汽机模型,朕就知道原先你们做的机器,虽然可以不停的运转下去,但是你们发明的蒸汽机是通过绳索连接杠杆,利用杠杆运动进行操作,而这个是没办法为其他机器提供动力的,对吧!”
  吴淳夫:“圣上明鉴!正是这个原因。通过绳索和杠杆那是不可能带动其他机器的,最多就是一个极佳的抽水机。所以解决那些问题之后,我们还要改进它的功效输出结构。首先是陛下说过蒸汽机可以驱动车辆运行,受此启发我们通过大量的实验和讨论最终发明了曲柄齿轮传动系统,这样蒸汽机输出的不再是活塞的往复运动而是旋转运动,为其成为动力机奠定了基础。”
  朱由检拍手大笑道:“这可是划时代的发明,那几十万两白银总算没有白花,干的好,干的好!都有哪些人参与了这个结构的发明,你们罗列好名单来,朕重重有赏,重重有赏。”
  锅炉和冷凝器都不难制造,只要材料过关了很容易就做的出来,但是如何把活塞的往复运动改成旋转运动,真正做到把热能转换成有用的机械能,那可是一个巨大的难题。工业机器的效率去处发动机这个心脏,完全取决于旋转运动的速度,旋转运动的速度越快,效率越高,精度越高,科技的发展速度也就越快。
  吴淳夫:“谢圣上盛赞,臣等已经将整个参与人员的名单罗列好了,请陛下御览!”
  朱由检接过奏章之后道:“朕先收着,等你讲完了蒸汽机的改良之后,朕在一并重赏!”
  吴淳夫:“虽然我们发明了曲柄齿轮传动系统,大大的提升了蒸汽机的工作效率,完成了蒸汽机向动力机的转换。但是我们还是没有办法解决黑老提出的双缸同时工作进一步提高效率的问题。”
  朱由检:“如果能够把它改成双缸的蒸汽机,我想蒸汽机的效率就可以得到更大的提升。”
  吴淳夫:“圣上说的是!接下来,我们又重新设计了蒸汽机,把它改造成了双向汽缸,双向汽缸即在活塞两侧进汽,提高热机效率。好在有上次爆炸的经验,我们这次在材料上再次做到了精中选精、细中选细,保证了双向汽缸在工作的时候不会爆炸。但是这时,控制双向汽缸的进汽装置成为关键,一开始没有制造出合适的进汽装置,我们的机器经常卡机面临爆炸的威胁。后来通过我们的大量实验和摸索,我们总算设计出了平行四连杆机构,以保证双向汽缸的控制问题。”
  朱由检好奇道:“什么叫做平行四连杆机构,给朕详细的描述一下!”
  吴淳夫:“所谓的平行四连杆机构是利用了平行四边行的不稳定性,这里臣要和陛下说一下什么是平行四边形了。”
  朱由检:“这个就不用了,朕的新编数学书上有这一条,你跳过直接和朕讲一讲什么叫平行四连杆机构。”
  吴淳夫:“当平行四边形机构的四个杆处於一直线位置时﹐从动件的运动不确定﹐为了避免发生这种现象﹐平行四边形机构中常增加一平行杆。这种机构的特点之一是相对杆始终保持平行﹐且两连杆的角位移﹑角速度和角加速度也始终相等﹐如机车车轮驱动机构﹐其中所增加的驱动轮即相当於所增加的平行杆﹐它既能帮助渡过运动不确定位置﹐又能增加最大启动牵引力。这种机构的另一特点是当多个平行四边形机构叠加起来使用时﹐能起放大位移作用﹐有如作战云梯。制作原理也很简单,杠杆臂的一端连接曲柄齿轮传动系统,另外一端我们选取适当的长度制作一个可以变形的平行四边形,平行四边形下册靠近支点的角用铁棍连接一个固定的支点,远离杠杆支点的下侧那个角则用铁棍连接双缸蒸汽机,这样子的话就可以让双缸蒸汽机高速的运作下去,从而为整个机器源源不断的提供动力。”
  朱由检:“不可思议,不可思议,尽然在朕当政的前几年就搞出了可以输出动力的蒸汽机。这样,朕就把你们一开始建造的炼钢厂、轧钢厂及所有你们参与建设的工厂作坊,都赐给你们,按照你们刚刚递过来的名单持股设立董事会,这个汤若望在行你们可以请教一下他。持股的比例就按照男爵一份,子爵两份,伯爵四份去算,当然不是皇商不需要向朕分成。至于名单上的赏赐,最少也是一个男爵,你们几个主要参与人都晋升一级。同时那几位投资的新贵们也不要亏了他们,让他们在自己家族里挑选一个人继承男爵,过几天你们这些新进爵爷们一起披红挂彩在禁卫军的护卫下游城。但是要记住蒸汽机的动力还有很大的改进地方,你们要尽快把蒸汽机推广到纺织业、采矿业、冶金业等各种工业部门。”