听完七天的课,七个人回到机械局时,天已经黑透了。
王徵抱着那本记满了公式的笔记,走在最前面。
宋应星走在最后,腋下夹着《天工开物》的手稿,脑子里还在转那个pV=nRt的公式。
跨进院门时,萨默塞特忽然停下脚步。
翻译以为他又想起了什么要记下来的东西,已经习惯性地掏出了炭笔。
但萨默塞特没有开口,只是转过身,看着身后这六个人。
月光从院墙的瓦檐上漏下来,照在他脸上。
“诸位。”
“我们在英国,在荷兰,在葡萄牙,找了整整二十年。没有人愿意听一个贵族说蒸汽能推动机器。他们说这是愚蠢的玩具,说这是浪费钱,说这是对上帝的亵渎。”
“但在这里,一个皇帝,用七天时间,把二十年的问题全回答了。”
翻译转述完这些话时,萨默塞特已经转过身,大步走向院角的试验台。
“咱们不要浪费时间,开始吧。”
......
数日后,第一版设计图摊在正堂的方桌上。
萨默塞特主导方案。
他把自己那架水司令引擎的模型拆开,零件摊了一桌,然后对照着皇帝画的蒸汽机示意图,在本子上画出了第一版草图。
小型铜锅炉,容量约莫一斗。
铜管从锅炉顶部延伸出来,连接到一个立式铜气缸。
气缸底部进气,顶部排气,阀门是手动的铜制旋塞阀。
“气缸的尺寸,我算过了。”
萨默塞特指着草图上的标注:“内径三寸,高一尺二寸。”
“活塞行程八寸,按照陛下讲的公式,锅炉压强如果能达到两个大气压,活塞能输出的力大约是一百二十斤。”
王徵凑过来看了一眼,眉头微微皱起:“这个尺寸,气缸壁的多厚?”
“三分。”
“不够。”
王徵摇了摇头,继续道:“铜材不比铁材,三分厚的铜壁,两个大气压怕是扛不住。至少要五分。”
萨默塞特愣了一下,随即在本子上改了一笔。
薄珏没参与讨论。
他蹲在墙角,面前是一堆铜板和铜管,手里握着一把錾子,已经开始动手了。
半个月后,第一版实验机组装完成。
萨默塞特亲自点火。
炭火塞进锅炉下方的燃烧室,火苗舔着铜底,没过多久,锅炉里的水开始咕嘟作响。
所有人都站在三步开外,他们怕炸,毕竟是第一次制造这玩意儿。
薄珏蹲在最前面,手里握着记录本,目光盯着气缸与锅炉之间的连接口。
蒸汽从锅炉里涌出来,顺着铜管冲向气缸。
连接口处是用铅锡焊料密封的,那是薄珏能找到的最好的焊料。
“嗤~~~”
连接口处冒出一股白汽。
不是从气缸的排气口出来的,是从焊接的缝隙里挤出来的。
白汽越冒越多,越冒越急,带着一股尖锐的啸叫声。
焊料在蒸汽的高温下已经开始熔化,银灰色的液体从缝隙里渗出来,滴在下面的木架上,烫出一缕青烟。
“关火!关火!”
萨默塞特冲过去关阀门,手指刚碰到阀门的铜柄,连接口处的焊料彻底崩了。
“砰!”
一声闷响,高压蒸汽把焊缝彻底冲开的声音。
白汽从裂口处喷射而出,滚烫的水珠溅在萨默塞特的手背上。
他猛地缩回手,手背上已经红了一大片。
“该死。”
不过,他也将阀门关了下去。
薄珏此刻站起身,走到连接口前,蹲下,用手摸了摸裂缝的位置。
铅锡焊料已经全部熔化,铜管和气缸的连接处露出一个参差不齐的口子。
“焊料不行。”
他站起身,在记录本上写了一行字:“铅锡焊,熔点约百八十度。蒸汽温度超过这个数,焊料就化了。”
王徵站在一旁,看着那道裂缝,若有所思。
......
时间一点点过去,很快到了三月初,蒸汽机第二版改进方案。
王徵扔掉了萨默塞特的焊接方案,重新设计了一个接口。
而是用两块铜制圆盘,一块焊在铜管末端,一块焊在气缸进气口上。
两块圆盘面对面贴合,中间垫三层浸透桐油的麻布作为密封垫,然后用四根螺栓锁紧。
“螺栓锁紧之后,桐油麻布被压紧,蒸汽的压力越大,圆盘压得越紧,密封反而越好。”
王徵把图纸摊在桌上,用炭笔点着圆盘的剖面图:“老夫当年在扬州造虹吸装置时,用的就是这个法子。吸水管里的负压越大,接口越紧,从来没漏过。”
萨默塞特凑过来看了一会儿,抬起头,用磕磕绊绊的中文说:“这个...好。”
薄珏又花了三天,重新做了两个圆盘接口,装上去。
这次点火后,连接口纹丝不动。
但第二个问题立刻冒了出来。
蒸汽进入气缸后,推动活塞上行。
活塞走到尽头,需要向气缸内喷入冷水,让蒸汽冷凝,利用大气压力把活塞推回去。
问题是,水怎么注进去?
最初方案是在气缸顶部开一个小孔,插入一根细铜管,铜管另一端连着一个皮囊。
由人手动挤压皮囊,把冷水注入气缸。
“注多少?”薄珏问。
没有人能回答这个问题,因为他们也不知道,毕竟这是他们第一次制造这种蒸汽机。
第一次试注,操作皮囊的工匠挤了一下,一小股冷水顺着铜管注入气缸。
“嗤”的一声,蒸汽冷凝了一部分,活塞往下走了一小段,然后停下了。
“水不够。”
“继续加水!”
闻言,工匠挤了两下。
“嗤嗤”几声,活塞往下走了大半段,又停下了。
“还是不够。”
“继续加水!”
第三次试注,工匠又挤了三下。
水注进去的瞬间,气缸里传出一声沉闷的水击声。
活塞猛地往下一沉,然后卡住了。
“水多了,淹没了活塞下行的通道。”
薄珏蹲在气缸旁,盯着那个注水口,眉头拧成了一个疙瘩。
接下来的十天,他每天蹲在那台机器前,反复测试注水量。
从一刻钟注一次,到半刻钟注一次,再到三十息注一次。
每一次注水,他都趴在气缸旁,听里面蒸汽冷凝的声音。
嘶嘶声越长,说明冷凝越慢;嘶嘶声越短,说明冷凝越快。
他开始在本子上画曲线。
注水时刻、注水量、冷凝时长、活塞复位速度。
四条曲线交叉在一起,密密麻麻地爬满了整页纸。
第十二天晚上,他忽然放下笔,站起身。
“我知道了。”
王徵抬起头:“什么?”
“冷凝水的最佳计量,是气缸容积的十分之一。”
“多了,水淹活塞;少了,蒸汽不能完全冷凝,气缸里残留空气,真空度不够,活塞复位就无力。”
他把记录本推到王徵面前,指着其中一条曲线:“你看这一组数据。注水量恰好是气缸容积的一成,冷凝时长最短,活塞复位最快。”
王徵低头看了一会儿,点了点头。