明末工程师- 第154部分

　第二百九十章　油浸麻布

　　　　李植回到范家庄，在大炮作坊里找了个独立的院子，作为蒸汽机的研究场所。

　　　　蒸汽机的原理非常简单，无非是利用水加热变成蒸气时候的膨胀压力推动活塞运动，然后又利用蒸气冷却成水时候产生的真空吸动活塞运动，这两种运动结合在一起，就带动了活塞不断上下推动，进而对外传输动力。

　　　　在后世的历史上，实用的蒸汽机是在十八世纪早期出现的，距离此时的崇祯十二年也就几十年。其中比较有名的便如纽卡门蒸汽机。这种蒸汽机原理十分简单，就是用蒸气的力量推动活塞后，往气缸中喷入冷水冷却蒸气，让产生的真空再把活塞吸回来。反复这两部运动，变可以往外传动。

　　　　在历史上，这种结构简单的蒸汽机一度生产了几千台，广泛应用于英国的煤炭矿井，用于从矿井中抽水。这种蒸汽机的使用，帮助英国成为十八世纪初欧洲最大的煤炭产地。

　　　　李植没有实际做过蒸汽机，决定从最简单的纽卡门蒸汽机做起，先易后难。先把纽卡门蒸汽机做出来，再升级改造它。

　　　　不过要做蒸汽机，李植首先要做的是简单的车床。没有车床就没法精加工钢铁物件。李植此前已经做出了镗床，车床的结构也类似了，只不过一个是旋转镗刀，一个是旋转要加工的物件，但同样的地方是都是旋转一个东西去磨另一个东西，结构是类似的。

　　　　李植指导铁匠，花了五天的时间做了一个简易车床，用自己炼出来的坩埚钢做车刀。最后做出来的车床只能说是原始车床——但已经足够李植使用了。

　　　　车床生产出来后，就可以用来车制活塞了。李植首先要做一个直径三十厘米的汽缸，先用生铁铸成，然后用镗床精加工成型。在镗床里面，要放置一个同样直径三十厘米的活塞。李植让铁匠用生铁铸造成型，然后车床精加工。

　　　　经过反复的比对，加工，再比对，再加工，最后李植得到了两个严丝合缝的汽缸和活塞。李植把底盘打开的汽缸放在烧开的水上面，发现这个活塞完全不漏气。想来即便是较高压的水蒸气压进来，漏气的速度也会很慢。

　　　　李植在活塞上做了一个推杆，由上下运动的活塞推动。

　　　　然后是冷却装置，李植在活塞旁边固定了一个冷水桶，冷水桶连着汽缸底部，连接处有一个阀门。在推杆的最外端做一个机关控制阀门，如果推杆被水蒸气顶到最上面去了，机关就被打开，冷水就喷入汽缸中冷却蒸气。水蒸气一冷却，活塞就带动推杆往下运动，运动到最底下时候触动机关关闭冷水的闸门，如此反复。

　　　　然后就是做锅炉。这个锅炉必须足够大，能够产生足够的蒸气推动。锅炉做好后和汽缸连在一起，整个纽卡门式蒸汽机就算做好了。

　　　　李植花了五天做好了各个部件，把部件拧在一起，开始试验做的是否成功。

　　　　锅炉一烧热，李植发现整个蒸汽机到处都漏气。精加工的活塞和汽缸之间倒是没怎么漏气，但那些管道的连接处是用螺纹拧在一起的，缝隙较大，此时到处都往外喷水汽。

　　　　不过即便是到处漏气，蒸汽机还是成功了，这是因为锅炉中烧出水蒸气的速度高于管道中漏气的速度。水汽推动活塞做功，不停地上下运动。因为各个管道处漏气，汽缸内的气压也刚好得到控制，那推杆上下运动的速度还比较稳定，七、八秒钟上下一次。

　　　　这一台纽卡门式蒸汽机，算是做出来了。

　　　　不过纽卡门式蒸汽机的效率十分低下，烧很多木柴才能产生有限的推力。这是因为冷却汽缸中水汽的同时还冷却了汽缸的缸体，然后过一会热蒸汽进来时候又加热了汽缸缸体，一来一回浪费了大量的热量。这样低效的蒸汽机显然不能满足李植的需求，李植要把这台纽卡门蒸汽机逐渐改造成瓦特蒸汽机。

　　　　瓦特对纽卡门蒸汽机最大的改善，就是冷凝器。有了冷凝器，汽缸缸体就不会被重复加热和冷却。

　　　　冷凝器其实就是一个大铁罐子，连接汽缸，里面有冷水。冷凝器的开关由机关控制，活塞被顶到最上面时候，开关打开，蒸气进入冷凝器中冷却成水。活塞落下落到底端时候，开关关上，蒸气无处可逃在汽缸中聚集，把活塞又往上推。

　　　　但是在做冷凝器的时候，李植发现这冷凝器相对喷水冷却的办法需要更高的气压，到处漏气的管道中聚集不了这么高的气压，必须想办法堵住漏气的地方。

　　　　但是这年头没有耐高温的橡胶，李植想来想去，也没想到能用什么堵住漏气的管道。李植没办法，只能把市面上买得到的比较软的材料一一拿来试验。但各种纺织品都试了一遍，效果都不好。那看上去很滑很软的丝绸被高温蒸气一烧，都变得焦黑结块了。比较耐高温的材料是麻布，但麻布孔径较大，也没法堵住漏出的蒸气。

　　　　试验了好几天，李植还是没找到能堵住漏气的材料，李植有些被难住了。这瓦特式蒸汽机的原理是简单，但细节做起来还是很复杂的，即便一个细节没做好，也没法驱动整台蒸汽机运转起来。

　　　　说起来铜或者铅比较软，也经得住几百度的高温，难道要用铜和铅做管道接合处？这做起来倒是十分麻烦。

　　　　被李植调来做蒸汽机的一个年轻铁匠这些天看李植变戏法似的做出纽卡门式蒸汽机，对李植十分崇拜。此时他看到李植遇到难题，插了一句说道：“将军大人，若是把麻布浸在油里浸一天，麻布里面的孔径就会被油脂堵住，可能有用。”

　　　　李植愣了愣，倒是没想到还有这个办法。

　　　　他拍了拍年轻铁匠的脑袋，便按照这个铁匠的办法去操作。将油浸过的细麻布包裹在螺纹接口上再拧紧接口，重启蒸汽机。

　　　　这下子，李植发现管道上不漏气了。

　　　　李植对那个年轻铁匠说道：“建议不错，赏你十两银子！”

　　　　那个年轻铁匠说一句话就赚了十两银子，大喜过望，笑得嘴巴几乎都咧到后脑勺去了。

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　第二百九十一章　五头牛

　　　　解决了密封问题后，蒸汽机的后续改良就容易了，李植成功做出了冷凝器。

　　　　冷凝器做出来后，那推杆上的力气明显大了不少。节约了浪费的热量，效果立竿见影。

　　　　接着便是做双向进气的汽缸，在活塞两侧的气缸上都开进气孔。当活塞左侧注入热蒸气做功时候，活塞另一侧就关闭进气孔连上冷凝器，从而产生负压吸活塞。活塞两边的气体一起用力，往一个方向推、吸活塞，提高输出的力量。

　　　　有了浸油麻布做启发，李植这次使用了浸油的麻绳给推杆和汽缸之间的连接部做密封，发现效果不错。麻绳浸了油后十分紧密，又有相当的弹性，因为油脂的关系摩擦力又小。在推杆上面绑上六层麻绳后，水蒸气就挤不出去了。

　　　　李植是在工匠的提醒下妙手偶得，想出了麻绳浸油的妙用。然而在李植穿越前的后世，实际上一直到十九世纪，英国还有许多蒸汽机是用浸油麻绳做密封的。英国的博物馆中在后世还保存着实物。

　　　　李植在两个进气孔上做了一个挡板。每次滑动挡板，两个进气孔便交替被打开和关闭，交替和锅炉联通。这个挡板由滑杆顶端连接的一个偏心环控制，随着滑杆的上下不断自动切换。

　　　　李植每天早上骑马到范家庄，晚上骑马赶回天津，在两地劳碌，又花了二十多天，解决了一系列小问题后，成功做出来了一台瓦特式蒸汽机。蒸汽机力气不小，起码有五头牛的力气。

　　　　看到李植做出了瓦特式蒸汽机，参加蒸汽机试制的铁匠们围着蒸汽机看个不停，啧啧称奇。

　　　　钢铁和火焰结合在一起，变成了可以动的东西，力气还这么大。匠人们虽然参加了试制，但他们都只参与了其中一部分的制造，此时依旧有很多地方没弄明白，对大都督李植的技术惊为天人。

　　　　“大都督，这力气比几头牛还大啊！”

　　　　“大都督太神了，这机器好多地方可以用啊！”

　　　　“大都督一定是鲁班转世！”

　　　　李植笑了笑，又对工匠们强调了一遍保密条例。

　　　　李植准备再依葫芦画瓢，做两个大些的蒸汽机，这样就可以装上船，成为船舶明轮的动力源。

　　　　有蒸汽机的船是轮船，无论什么季风时候都可以出海。用四季都可以出海的轮船做海洋贸易，李植仿佛已经看到大把的银子向自己挥手了。

　　　　不过李植的两艘大船还在制造，还要三个多月才能建好。

　　　　李植这些天抽空去王家湾看了看，教那些船匠搭建肋骨。那些船匠都是老把式了，一点就通，在龙骨两侧造起了密集的肋骨。除了铺设肋骨，李植还让船匠们在第二层甲板的侧舷开二十个炮口，作为大炮的射击口。

　　　　等三个月后尖头船造好，蒸汽机就可以上船了。

　　　　不过蒸气机能做的不止是船舶发动机，还能为许多工业提供动力。

　　　　这一次在京畿和鞑子对战的过程中，李植深刻意识到了自己部队缺乏盔甲。没有盔甲保护，士兵在敌人的弓箭面前极其脆弱，即便是被抛射的弓箭射中也可能受重伤。

　　　　虽然缴获了大量的清军绵甲和锁子甲，但随着李植部队的扩充，这些缴获的盔甲可能会不够用。而且缴获的大多是绵甲，夏天穿绵甲实在太热，有中暑的危险。李植准备自己制造新式盔甲，用优质的坩埚钢作为原材料，用蒸汽机带动锻锤锻造钢质胸甲、头盔和肩甲。

　　　　有钢质的胸甲、肩甲和头盔，鞑子的弓箭在几十步外对李植的士兵就基本没有杀伤力了。弓箭的破甲能力是极其有限的，在优质钢材锻造的盔甲面前尤其无力。

　　　　用蒸汽机带动的锻锤也十分简单，就是一个由长木柄杠杆支撑的大锤子，上下运动。蒸汽机在长木柄一端不断压下长木柄，杠杆就把大铁锤举了起来，然后一下一下地砸在锻件上。比起人力锻锤，由蒸汽机驱动的铁锤力气就大多了。

　　　　这样的锻锤，能让锻造铁匠的工作效率提高几十倍。

　　　　几个新招募的铁匠还不习惯李植的发明创造，当他们看见那几百斤的大铁锤被蒸汽机一次次举起，重重地砸在铁砧上，惊得瞠目结舌。

　　　　“这是仙人法术么？”

　　　　“大都督，这是什么机器，这也太厉害了点吧？”

　　　　李植笑了笑，说道：“这叫蒸汽机，是我范家庄的秘密，你们不能把这机器的事情说出去。泄密者，掉脑袋。”

　　　　其实这蒸汽机也不怕泄密，除了李植自己，其他的工匠就算把蒸气机拆了估计也弄不明白其中原理，更别提复制造出来了。而且大明朝如今兵荒马乱，有兴趣偷李植蒸汽机技术的人恐怕基本没有。

　　　　不过李植习惯了给自己的技术保密，下意识地给几个锻造工匠强调了保密条例。

　　　　听到李植“掉脑袋”三个字，几个工匠脸色一白。大都督是什么人？杀几个工匠还不跟杀鸡似的。工匠们下决心坚决不和别人说这蒸汽机的事情，打死都不能说。

　　　　李植看了看几个工匠，问道：“有了这蒸汽机，你们多少天能锻造出一套盔甲？”

　　　　几个工匠看着锻锤，琢磨了一阵，议论起来。

　　　　最后领头的一个工匠说道：“这么大的大铁锤砸下来，什么钢都好锻，怕是一天就能锻出一套盔甲。”

　　　　一天一套盔甲，这效率倒是挺高，李植点了点头。

　　　　李植新招募了三十个铁匠做盔甲，估计这三十个铁匠在蒸汽机锻锤的帮助下，一年能打造一万多套盔甲头盔。李植又招募十五个杂役管理蒸汽机，给蒸汽机添木柴、加水。

　　　　当然，李植的蒸汽机刚刚研制成功，现在手头上只有一台试验机型。接下来的几个月内，李植的蒸汽机团队就要增加人手，加班加点生产瓦特式蒸汽机了。李植把这种力气和五匹牛差不多的蒸汽机称为一号中型蒸汽机，准备生产四十台。其中三十台准备给盔甲作坊，还有十台备用。

　　　　这么多蒸汽机只能一台一台地生产，全做好起码需要半年的时间。

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　第二百九十二章　格杀勿论

　　　　五月初六日，处理造海船和蒸汽机的事情之余，李植召集了天津的副将、各路分守参将、各营游击和各地守备，作为上级和这些武官们见面。

　　　　李植现在是正一品左都督，太子太保，天子面前的红人。就连巡抚都怕得罪李植。天津的这些武官一个个都对李植十分敬畏，他们早就想来拜访李植了，然而李植一直不在家，在范家庄忙蒸汽机。

　　　　此时得到李植要见他们的消