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分节阅读 311(1 / 2)

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启发,但理论和实践却是两回事,需要时间来融合。

在邓浩楠看来,大明的工业制造能力完全可以造出来蒸汽机,欠缺的就是理念。技师们通过对宝典的学习,开始仿造蒸汽机。不过,问题出在邓浩楠身上,他过高的判断了大明人的适应能力,直接给技师下达了命令,首先上马研制的就是可以直接提供动力的蒸汽机。

这使得技师们刚刚接触到新科学的冰山一角,便被要求画出全貌来,无疑等于让小孩子没学会爬先跑一样。结果,技师强行照葫芦画瓢鼓捣出来的蒸汽机中看不中用,根本无法驱动水压机。

而海军工程署同样为了迎合邓浩楠的口味,拍胸脯保证翔鹰级战列舰研发顺利,在水压机没有过关时,便动用人力,人工进行打造战舰需要的飞剪式舰首和钢铁船壳。

这样一来,不但费时费力,耗费了大笔的经费不说,更耽误了蒸汽机的实际应用进程。一开始,工匠们可以手工打造十几吨的铁壳船只,但是到了两百吨级的铁壳船时,人工打造就很吃力了,最后停滞在四百吨级的船壳上,再用多少人力都无法打造出来了。

研制陷入了僵局,计划时间表被耽误了。海军部要严惩工程署上下官员,邓浩楠知道是他太操之过急惹的祸,最后帮他们求了情,法外开恩。

一切都被推倒重来,从蒸汽机的真正理论慢慢开始。

事实上,蒸汽机的发明并非来自十九世纪的瓦特。其实蒸汽机并非什么高精尖科技,只是因为发现它的人来得太迟而已。

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗hero of aexandria于1世纪发明的汽转球aeoiie,不过它只不过是一个玩具而已。

明朝末年1643年,法国物理学家丹尼斯巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。与此同时萨缪尔莫兰也提出了蒸汽机的主意,只不过这时候正是欧洲三十年战争和英法百年战争时期,他们发明的成果被政府有意或者无意的给埋没了,直到战争结束后很久才公之于众。

直到1698年,托马斯塞维利制造的早期的工业蒸汽机才开始被采用,他对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。到了1807年罗伯特富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。

瓦特并不是蒸汽机的发明者,在他之前,早就出现了蒸汽机,即纽科门蒸汽机,但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论,逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年,他进行了一系列发明,比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,最终发明出了现代意义上的蒸汽机。

16世纪末到17世纪后期,英国的采矿业,特别是煤矿,已发展到相当的规模,单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求,而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人,如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。

最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。纽科门的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀门被关闭,然后冷水被撒入汽缸,蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压力推动活塞。在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外。

第一个巨大的改善是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开。瓦特在伯明翰发明了这个改进。这个改进提高了蒸汽机的效率。下一个改进是将阀门的操作自动化。

这些早期的真空蒸汽机的效率有限,但它们比较安全,因为它们的压力比较低,在物质发生损坏的情况下机器向内收缩,而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进,在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验和安全规则。

帝国大学聘请的来自全世界各地的科学家很多,其中便有刚刚毕业荷兰莱顿大学的萨佛利。萨佛利是英国人,为了求学而到荷兰就读的。他是矿工家庭出身,父亲在伦敦的一家采矿公司当工头。在英国,此时已经开始使用蒸汽机了,只不过蒸汽机并没有推广开,不为世人所熟知而已。不巧的是,萨佛利小时候就见过蒸汽机,对蒸汽机比较感兴趣。因生活所迫他选择到大明来淘金。大明人在科学方面起步太晚,从万历后期才开始大规模学习西方科技,而一个简单的蒸汽机却需要很多知识来配合,工程署的技师文化水平很低,急需学习。

这样,海军部不得不跑到帝国大学求教,因为这里的讲师大多数都是知识丰富的外国人。

萨佛利对蒸汽机很感兴趣,因此很乐意帮忙,顺便再到海军工程署讨份工作。

历史上这萨佛利是蒸汽机的第一批改良者,改良后的蒸汽机一直使用了一百多年,才被瓦特再次改良。

在萨弗里的帮忙下,帝国大学、国子监、海军部的全力配合和支持下,立时四个月,于同治元年四月四日,海军工程署终于制成的世界上第一台实用的蒸汽动力机,被命名为大力神一号。

大力神一号并没有参考宝典上的蒸汽机设计方案,因为萨佛利看不懂永乐大典上面的记载。而工匠们模仿永乐大典的记载未能成功,只好另辟蹊径在英国人制造的蒸汽机基础上进行改进。

它将一个蛋形容器先充满蒸汽,然后关闭进汽阀,在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀,地下的水受大气压力作用经进水管吸入容器中;关闭进水阀,重开进汽阀,靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时,关闭进汽阀和排水阀,重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环,用两个蛋形容器交替工作,可连续排水。

有了大力神一号的驱动,水压机终于可以运转起来。此时,工匠们才发现水压机的巨大作用,简直不是人力所能给比拟的。五百吨的冲压船壳在水压机的帮助下,很快便完成了。

于是,海军工程署迅速对五百吨的冲压船壳进行改装,安装龙骨和风帆,然后进行海试,用来记录数据,为翔鹰级战列舰的建造积累经验和试验数据。

直到这时,一切才转回正轨。

不过,大力神一号蒸汽机相当的笨重,而且耗煤巨大。小南山海军试验基地无法囤积足够的煤炭用来伺候这个大家伙,因此经过海军部批准,小南山海军基地将翔鹰级战列舰的相关科研工作转移到天津卫。一来邓浩楠希望可以经常看看研制进度,二来天津卫附近可以提供更大的科研场地和煤炭。

邓浩楠对于大力神一号蒸汽机的研制成功,特别嘉奖了海军工程署。同时,萨佛利等参与科研的帝国大学教师也都授予了勋章和丰厚的奖励。

大力神一号成功了之后,工匠们在萨佛利的帮助下,方才真正懂了蒸汽机的原理和作用。这时,海军工程署的工匠们在回过头来查阅永乐大典上面的记载,才发现上面记载中的蒸汽机更加先进。

于是,工匠们循序渐进,慢慢的按照现有的大力神一号蒸汽机进行改良,不断的增加书中记载的技术进去,终于在三年后才真正造出来大典中记载的蒸汽机。

不过,这都是后话了。

眼前,海军工程署有了大力神一号之后,用水压机可以使用了,翔鹰级战列舰的进度终于可以重启。

不过,翔鹰级战列舰的问题还非常多。例如铁壳战舰如何来铺设木质龙骨,钢铁和硬木之间如何铆接,如何计算铁壳战舰的排水量,如何确保安装上层建筑后的重心,如何安装火炮系统等等,一系列的问题随之而来,想要完全解决需要很长时间。

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