第467章 试验开始
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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。
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。