曾经有一个大唐帝国,屹立于世界之巅几百年,强盛而包容。
它绝不止是军事上的强大、经济上的发达那么简单,而是从文化民生等各种意义上的登峰造极。
大唐的政策和举动,如果不受距离的限制,将会影响整个世界。很多风气和潮流,也也让各国崇拜效仿。
那时候的唐人,即便穷困的,也有着大国的骄傲,在异域外邦人面前,自信而从容。
大唐的都城——长安,是那个时代全世界最大最繁荣的城市,代表着文明的巅峰。
在很多人心中,如同梦一样的存在,充满了向往。
有人不远万里,跋涉而来,寻找梦想中的天朝上国。
不管是平民,还是异国的王公,到了大唐也不愿离开,沉迷于大唐的繁荣风采,以及所代表的文明之巅。
现在的大明,在军力上已远超大唐;在人口上,更是近乎翻倍;在疆域上,也胜过不少。
但与大唐的影响力相比,却还差得很远。
“要成为世界的中心,人们向往则崇拜的国度,还是任重而道远啊!”黄立收拾起情绪,观察着“蒸汽机”的运转。
蒸汽机其实是很早就出现的,公元1679年,也就是距现在十年后,法国物理学家丹尼斯·帕潘便制造了第一台蒸汽机的工作模型。
1698年,托马斯·塞维利和1712年托马斯·纽科门制造了早期的工业蒸汽机。
到了十六世纪末到十七世纪后期,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,矿山又有丰富而廉价的煤作为燃料。
现实的需要促使许多人,如英国的萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。
萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机,在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。
纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。
这种蒸汽机先在英国,后来在欧洲大陆得到迅速推广,它的改型产品直到十九世纪初还在制造。
一百多年后,瓦特进行了一系列发明,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。
这些发明使蒸汽机的效率提高到原来纽科门大气式蒸汽机的三倍多,最终发明出工业用蒸汽机。
也就是说,黄立正在推动的蒸汽机研制,并不比外国领先多少年。而在早期的科技发展中,十年也称不上多大的差距。
而且,能动的蒸汽机好研制,可要使其达到实用的程度,还需要不断的改进,不断的创新。
主管蒸汽机研制的官员姓赵,三十来岁的年纪,衣服是新式的,还戴着副眼镜。如果不看发型,倒是有些后世科研工作者的模样。
新式的衣服是黄立设计出来的,包括了军服、常服,甚至是女装。自然是后世的样式,比如中山装、西装、工作装。
要知道,现在连西装都没有定型,西夷贵族装是那种紧领多扣,或者是沿袭着巴洛克时期的艺术风格,绚丽复杂、奢华奔放。
而黄立设计的服装,讲究一个简洁自在,节省布料。
比如被改称为简装的西服,有翻领和驳头,三个衣兜,且衣长在臀围线以下,其发明便是从渔民身上得到的灵感。
敞领对用力的人是十分舒服的,也便于大口地喘气;
扣子少更便于用力,在劳动强度大的作业中,可以不扣,即使扣了也很容易解开。
黄立已经从法国引进了类似牛仔布的纺造技术。
那是一种非常坚韧而实用的粗糙布料,海船上的帆便是用其所制。原产于法国一个小镇,名叫nimes。
经过改良的话,黄立相信他所熟悉的牛仔布也为之不远。
那是个好东西,可用作工作服,耐磨耐用。常服也行,劳动人民也适用。
“万岁。”赵工伸手指点着,恭敬而又有些期待地说道:“这蒸汽机倒是可以运转,也能从地下抽出水来,但效率实在低下。”
黄立已经听明白了工作原理,便微笑着问道:“赵卿以为,问题出在哪里?”
赵工挠了挠头,说道:“应该是被水冷却后的汽缸,热量损失太多,又要重新加热。如此一来,需要的燃料很多……”
“可有解决的办法?”黄立轻轻颌首,继续问道。
赵工显然已经有了思路和准备,开口说道:“微臣以为,可将汽缸和冷凝缸用阀门分开,也正在进行实验。还有……”
分离式冷凝器啊,黄立露出笑容,说道:“很好,是个好办法。”
蒸汽机出现得早,也分为几个阶段。
现在就是早期的真空蒸汽机,蒸汽导入气缸,再用冷水凝结,形成真空,用另一面的空气压力推动活塞。
真空蒸汽机的效率有限,但它们比较安全。因为压力比较低,在发生损坏的情况时,机器是向内收缩,而不是向外爆炸。
黄立其实已经放弃了短时间内研制出工业蒸汽机,甚至是蒸汽机车的希望。
因为他已经意识到,这是一个工业体系,涉及到金属冶炼加工、各种量测工具,以及技术积累和人员的培养等等。
一个穿越者,就算拿着专业书籍,或是能与后世连通信息,也会发现,古代的工业水平,会限制他的发挥。
因为,没有任何个人可以在某一行业从宏观设计,到具体每一个零件的生产制造细节都了如指掌。
理论非常简单,但是具体去制造这个机器的细节中,就会发现哪怕是一个小小的螺孔,螺纹如何加工出来都是令人非常头疼的问题。
就象瓦特蒸汽机,即便你懂蒸汽机的原理,也很难解决气缸与活塞密封的问题。
当时的加工精度达不到要求,如果你硬要去解决,那就不得不面对制造新式机床的问题。
在解决这个问题的过程中,再层层延展剖析下去,各种相关联的问题又会出现了,差不多就涉及到整个工业技术的发展史了。
为什么百年后,瓦特能够改良蒸汽机。不否认他的聪明才智,但更重要的是工业发展水平,能够使他的想法变为现实。
比如更加坚固精密的气缸,就是借助于刚刚制造出来的,用于镗炮膛的镗床。
制造技术的提高,也能使诸如自动减气阀、抽气泵、离心式调速器、压力计等被制造出来。
可以说,瓦特也是站在前人的肩膀上,并借助于工业技术的进步,才能完成工业蒸汽机的改良和制造。
如果早一百年,即便还有那些创新的思维和发明,恐怕也很难使其变为现实。
要知道,工业蒸汽机使用的是高温高压的蒸汽,这才带来了效率的巨大提高。
但工业蒸汽机比真空蒸汽机可要危险得多,气缸不够坚固,或是没有安全放气减压的阀门,锅炉和机器的爆炸就难以避免。
即便在后世,锅炉爆炸也是不时发生,保证安全的只能靠建造、运行和维护的经验和安全规则。
正是基于现实和安全的考虑,黄立也不再催促赵工等研究人员,先把真空蒸汽机研究明白,提高效率。
哪怕是驱动力不够强大,能用于矿山抽水,再用于纺机和小型机械的动力,也是非常坚实的一步。
“很好啊!”黄立发出了由衷的称赞,“分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞,再加上连动机构,实验成功,也就基本上能够实用了。”
赵工等研究人员不约而同都有如释重负的感觉,尽管万岁提出了很多建议,相当有用。但能付诸实施,也是他们的功劳。
黄立想了一下,又忍不住建议道:“要实用的话,还需要调速装置,将汽缸和凝结缸分开的阀门,也要使其能够自动调节。”
“还要制造出测量压力的仪器,可以用活塞或弹簧,来感应压力的大小,产生形变,带动指针……”
黄立一边说着,一边比划着。
这是最简单的压力计,甚至于要靠不断地测量,来确定压力单位,来刻画表盘。
从无到有,什么都要定义,都要经过无数次的实验,来掌握规律。
比如已经制造出来的伏打电池,电压有多少,电流有多大,都是不知道的,都有必要制造出测量的仪器。
领先时代的科技,也意味着什么都要从头开始,光是这些工作,也要耗费相当长的时间。
而真正的开始各种科研工作,到现在也不过是两年多的时间。能取得这样的成绩,黄立还有什么不满?
一个体系的建成,并且能够持续发展,不是一两个人的力量,也不会是很短的时间。
黄立已经是强行拔高了大明的科技水平,但也不是全方位的。
当然,这个时代的科学体系,也大多是刚刚建立,并不算高深,也不算完备。
也正是这样,才有追赶并超越的机会。即便知识和经验和积累,以及人才的培养,也是需要耐下心来,长期进行的工作。
就象现在的这些科研人员,都是半路出家,因为识文断字且对所谓的奇技淫巧感兴趣的青年。
虽然填鸭似的灌输了一些理论,但到底还是有所欠缺。
可这是知识和教育体系的缺陷,没有十几年的时间,难以完善。
也只是完善而已,要想出现象牛顿那样的大咖,恐怕几十年上百年也不一定。
但也不排除有绝顶聪明,半路出家的科学家会涌现出来。
比如路易·德布罗意,原是历史专业,却在量子理论研究上获得了诺
贝尔奖;还有数学家柯尔莫哥洛夫,拉格朗日,黎曼等等。
还有大发明家爱迪生,卖过报纸,当过倒爷,干过电报员,全靠着兴趣和刻苦学习钻研,而名载史册。
而在黄立看来,大明要出数学家、物理学家、化学家是很难的,但要出发明家,却相对较为容易。
无它,新发明新创造在未出现或刚出现之初,一般都是比较简陋,有很大的发展和改善的空间。
比如电报、电话、电灯、留声机等等,都具有这样的特征。
而在爱迪生的一千多项发明专利中,电灯、发电和配电就占到了三分之一。
再比如这蒸汽机,冷凝器分离算不算发明,压力表,还有调速器,节气阀等等,好象也能归到发明之列。
是的,这就是发明,黄立肯定下来。赵工等人还在讨论,他的思绪已经飘到了推出专利法。
随着他大力倡导科学技术,并大力加强这方面的教育,发明创造将不断出现。
为了保障发明人的权利,激励更多人发挥聪明才智,专利法就是最好的措施。
“万岁。”赵工打断了黄立的思索,“水力镗床加工汽缸,应该更加精密,也更加坚固。微臣听说军工部门就有……”
由于制造武器的需要,在十五世纪就已经出现了水力驱动的炮筒镗床。
1769年,瓦特取得实用蒸汽机专利后,汽缸的加工精度就成了蒸汽机的关键问题。
1774年,英国人威尔金森发明炮筒镗床,次年用于为瓦特蒸汽机加工汽缸体。
现在的广州、武昌、南京三大炮厂,马上还要加上天津炮厂,以及各兵工厂,都制造了水力镗床,用于加工炮膛枪膛。
但这些水力镗床还加工不了特大特重的工件,加工精度和速度也差强人意。
所以,明军现在还是以青铜火炮为主。一来是钢铁冶炼的水平还要提高,其次则是加工的技术还不够高。
“能想到用水力镗床加工汽缸,赵卿睿智。”黄立赞了一句,说道:“既然需要,那便制造一台。”
停顿了一下,他又补充道:“水力镗床也有改进的空间,你们和机械部可以联手研究,提升其加工精度和工作效率。”
加工金属圆柱,总不能象切削木头那般容易。坩埚炼钢能制造出硬度较高的刀具,但要在钢铁上钻出孔来,也是相当困难。
枪膛的钻孔加工还比较容易,需要的动力也不是很大。刀具和材料都能够旋转,产生相对运动,镗出精确度很高的圆柱形孔洞。