第三个星期,攻克安全阀和锅炉。
作为穿越者,刘禅太清楚那些早期蒸汽机因为没有安全装置而引发的爆炸了。这玩意儿一旦炸膛,威力不亚于一枚巨型开花弹,这间屋子里的人全得粉身碎骨。
所以,他给马钧下了死命令:“锅炉上,必须加装绝对可靠的安全阀!”
刘禅的方案很巧妙:在锅炉壁最高、也是最容易承受压力的位置,钻一个小孔。不用复杂的弹簧机构,而是用铅锡合金制成一个容易熔化的金属塞,堵住这个孔。
“陛下这是用弱来保强啊!”马钧听完这个设计,佩服得五体投地,“铅锡不耐高温。当锅炉内蒸汽压力过大、温度超过临界值、快要炸膛的时候,这个最弱的铅锡塞子会率先熔化,把蒸汽喷出去,从而保住了整个铁锅炉!”
马钧立刻着手铸造试验用的耐压锅炉。他放弃了生铁,用纯熟铁板加粗大的铜铆钉,像拼接巨型铠甲一样将锅炉拼合起来。所有的接缝处,全部用石灰、猪油和生漆混合而成的密封膏填死。
而杜预,则全身心投入到了连杆机构的调整中。
将活塞直上直下的运动,转化为飞轮旋转的运动。这在图纸上看起来只是几根线条,但在现实中,金属的应力、扭矩和惯性,成了一道道难关。
第一根打造出来的曲柄连杆,因为太细,在模拟运转中,仅仅承受了三次蒸汽的冲击,就“咔嚓”一声从中间断成了两截,断裂的铁片差点削掉杜预的耳朵。
第二根连杆,杜预吸取教训,把它做得像大腿一样粗。结果重量过大,产生的摩擦力拖住了飞轮,飞轮根本转不动。
杜预陷入了疯狂。他在作坊里泡了三天三夜没有合眼。他不断地在木板上计算着杠杆的比例、截面的形状。他将连杆的截面改成了中间粗两头细的纺锤形,以减轻重量同时保持刚性。
最终,在报废了六根连杆后,第七版设计终于在重量和强度之间取得了平衡。
第四个星期,总装与试车。
这一天,洛阳分坊内弥漫着紧张气氛。
所有攻克了无数难题的部件,被小心翼翼地搬到了作坊中央的测试区,一点一点地组装到一起。
底部是那个用熟铁和铜铆钉拼合的巨大锅炉,连接着铸铁气缸。气缸内部藏着软铜密封的活塞。活塞顶部伸出一根连杆,通过巧妙的曲柄,连接着一个用生铁和硬木打造、重达百斤的巨大飞轮。
整台机器组装完毕,约有一人多高。它看起来笨重、粗糙,黑乎乎的表面涂满了防锈的油脂。
但这是一只钢铁怪物。这个世界上从未出现过的第一台机器,马上就要醒了。
试车那天,作坊内清了场。
闲杂人等全部被赶出百步之外。作坊内,只有五个人:大汉天子刘禅,将作大匠马钧,天才少年杜预,禁军统领赵广,以及转运使陈仓。
深秋的寒风被厚重的土墙挡在外面。
“点火。”刘禅的声音很低,但在作坊里很清楚。
杜预深吸了一口气,双手有些发抖。他亲手将一筐劈好的、从汉中运来的极品无烟焦炭填入锅炉下方的炉膛,然后用火把点燃了引火的松明。
炉火在风箱的吹动下渐渐旺盛起来,橙红色的火苗舔舐着铁质的锅底。
作坊里的温度开始升高。
没过多久,锅炉内的水开始沸腾。最开始是低沉的“咕噜”声,像是某种巨兽在睡梦中打着呼噜。
渐渐地,声音变大。水蒸气顺着粗大的铜导管,灌入了那个被打磨得光滑无比的气缸底部。
所有人都屏住了呼吸,赵广甚至下意识地把手按在了剑柄上,仿佛面前随时会跳出一个杀人的刺客。
气缸底部,蒸汽的压力开始积聚。
杜预的额头上全是豆大的汗珠,他的眼睛盯着安装在锅炉旁边的一根细长玻璃管——这是刘禅教马钧用玻璃管和水银制成的简易压力计。
只见那银白色的水银柱,在压力的逼迫下,开始缓缓上升。
越过了第一条红色的刻度线。
“嗤……”
蒸汽从阀门边缘溢出,发出细响。
“动了!”陈仓忽然发出一声压低的惊呼。
活塞在高压蒸汽的推动下,终于克服了沉重的摩擦力和飞轮的重力,开始缓缓上升。
锅炉开始发出更大的响声。
最初,那只是一阵沉闷的“呼哧”声。几口呼吸后,声音很快涨大。无烟焦炭被风箱催得发白,炉膛里热浪翻卷,锅炉里的水沸了。
水蒸气在封闭的熟铁空间里膨胀,找不到出口,只能顺着那根粗大的纯铜导管,撞进被打磨光滑的铸铁气缸底部。
“嘶……嘶……”
蒸汽从缝隙里挤出,声音尖了起来。
气缸底部,那圈用软铜锤打而成的密封环在高温下膨胀,咬住了气缸内壁,浸泡过猪油的麻绳将最后一点缝隙封住。白色的蒸汽无路可退,只能向上,托起了那个重达几十斤的实心铁活塞。
“嘎……嘎吱……”
活塞被推到了顶端!
连杆被顶起,带着那个曲柄向上抬高了一尺。紧接着,底部的排气阀在机械联动下被拉开,“噗”的一声,高压蒸汽喷出,化作一团白雾弥漫在作坊内。气缸内的压力骤降,活塞在自身重量和那重达百斤的生铁飞轮惯性拉扯下,落回底部。
排气阀闭合,进气阀打开。
第二股滚烫的蒸汽再次倒灌而入,从底部又推了一把。活塞再次上升!连杆再次拉动曲柄!
沉重的生铁飞轮又晃了一下。这一次,它借着前一次的余力,转过了半圈。
“嗡……”
一声低沉的嗡鸣从飞轮厚重的生铁边缘传出。那不是风声,而是金属划过空气的震颤。飞轮的惯性带着曲柄和活塞,跨过了最高点的死点,顺滑地完成了第一个完整循环。
然后是第二个。
第三个。
第十个。
……