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第21章 蒸汽初研

    肇兴四年十一月,南京。入了冬,清晨的屋檐上覆了一层薄薄的白霜,太阳升起来之后开始化,水珠顺着瓦楞往下淌,在檐下汇成一道道细长的湿痕,落在青砖地面上洇开一片深色。


    戴梓裹着一件旧棉袍坐在科学院正堂里,面前摊着一本翻到一半的译稿,是上个月译完的西洋数学册子的第二卷,纸页边角卷了,他正用手掌压平。


    院门响了,赵从简推门进来,身后跟着两名亲卫,抬着一只木箱。他在院中站定,朝戴梓微微颔首:


    “戴先生,陛下让臣送一件东西来。请先生亲自打开。”


    戴梓放下译稿,走出正堂,蹲在木箱前面。箱盖没有上锁,他掀开箱盖,里面放着一卷图纸。他展开图纸,只看了一眼就愣住了。


    图纸上画的是一组他没有见过的东西。一个圆筒状的容器,里面有一根活塞,活塞连接着一根连杆,连杆连着飞轮。图纸旁边用细笔标着简单的说明:


    “蒸汽——活塞——往复运动——飞轮旋转。”


    他蹲在木箱前面,把图纸从头到尾看了好几遍,从汽缸看到活塞,从活塞看到连杆,从连杆看到飞轮。他把图纸平摊在地上,蹲在那里看了整整一炷香的功夫。


    当天下午,戴梓带着那卷图纸去了后殿。他进门的时候图纸卷在手里,边角被攥出了几道细褶。吴世璠正在案前批阅文书,抬眼看了他一眼,放下笔:


    “看明白了?”


    戴梓没有回答,把图纸展开放在案上,手指落在汽缸的位置上:


    “陛下,这是什么东西推动活塞?”


    吴世璠说:“蒸汽。把水烧开,变成蒸汽,蒸汽膨胀的力量推动活塞往前。活塞往前推了,连杆就跟着动,连杆动了飞轮就转。”


    戴梓的手停在图纸上,半晌没有动:“那蒸汽是怎么进到那个筒子里的?又是怎么出来的?”吴世璠说:


    “进气和出气各有一个通道,靠阀门控制。蒸汽从进气口进去,推动活塞向前;活塞推到尽头,阀门切换,蒸汽从出气口排出,活塞复位。一进一出,一推一拉,飞轮就转起来了。”


    戴梓沉默了片刻:


    “臣试试看。”


    当天夜里,戴梓回到了科学院,走进了工学的屋子,把那卷图纸摊在案上。案角放着一盏油灯,灯火在夜风中跳了一下又稳住了。他在灯下坐了很久。


    第二天清晨,工学学科的屋子里响起了第一阵锤声。锤声不大,但很有节奏,一下接一下,像是在敲打着铁砧上的一块正在变红的铁料。


    戴梓在空地上架了一张铁砧和一只小火炉,旁边摆着几根铁条和铜管,还有几只从旧钟上拆下来的齿轮。


    他蹲在炉前,往炉膛里添了几块炭,拉动风箱,等火苗窜上来之后,夹起一根铁条送进了火里。铁条烧到泛白之后,他把它夹到铁砧上,用锤子开始捶打。


    他捶得很慢,每一锤都落在同一个位置,把铁条捶弯、捶平、捶出弧线。这是汽缸的内壁。他需要把它捶成一个空心的圆筒,筒壁要薄但均匀,内壁要光滑,不能有裂缝。


    他捶了整整一个上午,铁条在他手里慢慢弯成了圆弧形,但接口处怎么也对不齐。他放下锤子,夹起那个半成品看了看,又把它放回了火里。


    下午他又试了一次,还是不行。铁条在冷却之后收缩,接口处裂开了一道细缝。他蹲在铁砧前看了好一会儿,把那只裂开的汽缸坯放进了废料堆里,重新夹起一根铁条开始烧。


    第三天,他换了一种做法,先把铁条烧红捶打成扁平的弧形,再用钳子把两端合拢,接口处反复加热捶打,让铁料在高温中熔合到一起。


    这一次接口没有裂,但筒壁厚薄不均,一侧比另一侧厚了将近一倍。戴梓用手指顺着筒壁摸了一圈,在厚薄不均的位置停了一下,又把它放进了废料堆。


    七天之内,戴梓废了四只汽缸坯。第五只是他蹲在炉前用淬火的方法试着做的,先把捶打成型的汽缸烧到通红,然后用冷水迅速冷却,想让铁料收缩均匀。


    但淬火之后汽缸变形了,本来的圆形变成了扁圆形,活塞塞不进去。他用废料块轻轻敲了一下汽缸边缘,想要把那部分略微调整,结果汽缸壁上又多了一道细纹,沿着弧面延伸过去,正好落在受力集中的位置上。他把那只变形的汽缸也放进了废料堆。


    第八天,他从废料堆里拿起前三只汽缸坯看了一遍,然后走到铁砧前,重新夹起一根铁条。


    这一次他没有急着捶打,先把铁条切成了四段,每一段都先捶打成弧形,然后用钳子把四段弧形拼成一个完整的圆筒,接口处反复加热捶打。


    这一次接口合拢了,没有裂缝。他蹲在地上,把拼好的汽缸竖起来,用一块磨石顺着内壁反复打磨,把不平的地方磨平。磨完之后又用布蘸了油擦了一遍,内壁光滑平整,没有明显的接口痕迹。


    第十天,他把汽缸、活塞、连杆、飞轮全部做出来了。


    活塞装在汽缸里,能推进去也能拉出来,没有卡住。连杆连接着活塞和飞轮,飞轮装在支架上,转动顺畅。所有零件都是一件一件手工打出来的,没有图纸上那么精密,但能动。


    他蹲在地上,把所有的零件组装到一起,然后往汽缸里倒了半瓢水,盖好盖子,在汽缸底部架了一小炉炭火。炭火烧起来之后,水开始冒热气,汽缸壁上渗出了细密的水珠。他蹲在旁边等着。


    过了大约一盏茶的功夫,蒸汽开始从汽缸的缝隙里往外冒,活塞微微动了一下,然后又停住了。戴梓往汽缸的接口处又紧了一圈,但还是有蒸汽从连接处漏出来,压力不够,活塞推不动。


    戴梓蹲在地上看了一会儿,然后站起来,走到门口站了一会儿。他蹲在废料堆前面,捡起一只报废的汽缸看了看,又放下了。


    他知道问题出在哪里——铁料太薄,接口处密封不严,蒸汽从缝隙中漏掉了,压力积累不起来。


    他需要更厚、更精密的汽缸,不能用捶打的铁皮拼凑,要用整块铁料钻孔。但整块铁料钻孔需要一台足够稳固的钻床,而钻床本身又需要足够的动力来源,没有蒸汽机,就没有钻床;没有钻床,就无法加工出足够精密的汽缸。


    他在跨出门槛的那一刻,脚步在门槛边缘停顿了,蹲在门口,望着院子里那棵落尽了叶子的银杏树,看了很久。


    第十五天,戴梓又走进后殿。吴世璠正在批阅文书,抬头看见戴梓站在门口,他的旧棉袍上沾着灰和铁锈,袖口被火星烫出了几个小洞。


    他在案前站定,把手里的东西放在案上——一只铁制的汽缸、一根连杆、一只飞轮,还有一只尚未合拢的活塞。他的双手还带着工具留下的深痕,在油灯的光线下,每一个细节都清晰可见:


    “臣做出来了,但不成功。蒸汽漏了,压力不够,活塞推不到底。”


    吴世璠把那些零件一样一样地拿起来看了一遍,又放回了原处:


    “蒸汽漏了,那就不急着做整台机器。先把密封的问题解决了,再做整台。”


    戴梓站在案前沉默了一会儿:“臣明白了。先把汽缸密封做好。”


    戴梓回去之后,把那台不成功的蒸汽机拆开了。他把活塞从汽缸里抽出来,把汽缸的内壁又磨了一遍,用棉布裹着细细的粉末把内壁打磨得更加光滑。


    他在活塞的外缘凿了一道浅槽,把浸过油的麻绳嵌进了槽里,再用锤子轻轻敲平,重新组装之后灌水点火试了一次。这一次蒸汽没有再从活塞与缸壁之间的缝隙中漏出来,活塞被蒸汽推动着向前移动了一小段距离。


    虽然只有一小段,但没有停。活塞缓缓地、不紧不慢地向前推进了约莫一寸,然后停住了。戴梓蹲在旁边等了一会儿,等它再动,但蒸汽漏光了,压力降下去了,活塞没有再动。戴梓站起来,把那台蒸汽机拆开,开始准备下一次试验。


    十二月下旬,科学院工学科的屋子里重新亮起了炉火。


    戴梓用了整整两天时间给汽缸外壁加了一层铜箍,又改进了活塞上的密封麻绳,浸了油之后缠了两层。第三次试验的时候,他把汽缸里的水换成了更烫的开水,火也烧得更旺。


    蒸汽在汽缸里膨胀之后推动着活塞向前移动了将近三寸,连杆随之带动飞轮转了小半圈。飞轮转起来的时候发出吱呀一声响,像是被长久压制的旧部件终于松开了。


    戴梓蹲在旁边看着那只飞轮转完了那一小半圈,停住了,没有再动。它转得不够久。蒸汽又漏光了,飞轮停在半圈的位置上,没有继续向前。


    但戴梓蹲在那里看着那只停在半圈的飞轮,没有把它拆开。他知道它已经动过了。飞轮上的划痕还在,是刚才转动时留下的新印,在油灯下泛着微光。


    他站起来,在屋里走了一圈。窗户上结了一层薄薄的霜,外面天色已经暗下来了,院子里那棵银杏树在暮色中只剩一道黑沉沉的轮廓。


    他看了一会儿窗外,转身回到案前,在日志上写了一行字:“蒸汽机第三次试制,活塞行程三寸,飞轮转动半圈。


    密封仍有改进空间。待明年再试。”他搁下笔,把日志合上,放进了案上的匣子里。他在案前坐了一会儿,然后吹了灯,在黑暗中坐了很久。


    窗外夜风还在吹着,穿过光秃秃的银杏树枝桠,发出细长的呜呜声,像是有什么东西正在那片黑暗里缓慢地涌动着,还没有成形,但已经在动了。


    他站起来,摸着黑走出了屋门,带上了门。风穿过廊道,从门缝里渗进来,拂过案上那本刚刚合上的日志的封面,纸页在风中发出极轻的声响,像是有什么东西正在那里面被反复翻开又合拢。


    (第七卷 第二十一章)
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