第738章 有轨交通

罗冲对沥青湖的事情很重视,在确定了这处资源点的战略价值之后,连忙给游野回了一封信,让他立刻对沥青湖周边的环境仔细调查。

包括最方便大宗矿物运输交通路线,周围气候和土地情况,有无放牧或耕种的可能,有无充足的淡水资源,是否符合人类长期居住的条件等等。

毕竟想要开采沥青湖,就得有充足的人手,人多就要有食物和淡水,要不然就没办法维持,当然,汉部落完全可以从别的地方调集粮食过去,但是那样采矿的运营成本就太高了,不符合现实利益。

不过这事暂时也不能着急,这么重大的事情,这么大的面积需要探索,肯定不是几天就能完成的,所以这事还得等,再说了,汉部落目前的建设任务也很繁重,就算现在弄出了详细资料和计划,恐怕罗冲也没有余力开采。

一到了这种需要用人的时候,罗冲就不禁想起了汤部落和鑫部落,这两个人口资源大部落要是能立刻为自己所用就好了。

但这很明显不可能。

汉部落,新钢郡。

年前随着汉部落炼焦厂和新钢郡的建立,数十座高炉日夜不停的冶炼钢铁,汉部落的钢铁产量甚至一度出现产能过剩的情况。

这样的情况随着罗冲对火炮和炮弹的研发,使得钢铁消耗掉了一部分,缓解了库存压力,但是随着两百门火炮的交付完成,钢铁产量再次超出了消耗。

不过这种像是开玩笑的情况,随着春天的到来又有了缓解。

汉部落今年新建了许多郡县,草原洪湖三郡,拓海郡,南张郡,汝阳郡的新县城,东薪郡的新县城

随着这些地方陆续投入建设,还有大量人口的加入和增长,汉部落对于铁质工具和农具的需求也与日俱增,这就更大的缓解了钢铁库存的压力,已经让部落勉强达到了收支平衡。

不过这并不是长久之策,随着这些新设郡县的逐渐稳定,他们的铁器需求也会逐渐冷却下来,为了保持汉部落炼钢工业的发展活力,罗冲觉得有必要再寻找一样可以大量消耗钢铁的产业。

其实他已经找到了,那就是自行车和三轮车,这两种车辆不管是哪一种,其主要结构都是钢铁制成,如果能成功推广开,那么汉部落的钢铁产量绝对能快速消耗。

但是受限于手工制作的技术难度和工时成本等问题,现在想要快速推广无异于痴人说梦,所以暂时还要想别的办法。

罗冲思考良久,不得不准备再次重启蒸汽机计划,只要有了这种原动力,那么金属加工机床就不再是难题,蒸汽机车也将成为可能。

而且因为之前开发过火炮的原因,汉部落对镗床技术也已经有了一定的储备,那么蒸汽机中最重要的结构件高压气缸也有了一定的研发基础,罗冲准备现在就开始尝试一下,不成功没关系,可以慢慢积累。

同时,他也已经把汉部落第一段铁路的行程在脑中做好了打算,那就是从卫山郡通往新钢郡的这将近八十公里的路程。

这段路程是汉部落目前陆路交通的重中之重,每天都有大量的马车拉着焦炭、粮食、布匹和各种铁制品来回奔波,天天如此,已经成为了最繁忙的一条线路。

如果能在这修建一条铁路,那将为汉部落节省大量的人力畜力和物力。

虽然火车暂时还没有,但是铁轨可以先铺上,没有火车头,那也可以先用马匹来拉着吗,总之像这种重型运输线路,有轨交通绝对要比土路来的效率更高。

至于铁轨的轨距,罗冲了解的不多,但也多少知道一点,毕竟他前世就是研究战争的人,一战二战期间,很多战役都是围绕铁路展开的,他也分析过不少战役,当然,分析的不是铁路。

关于铁轨,大致可以分为两个阶段,第一是火车刚问世的时候,私人建造的铁路,那时候大多都是为运输矿物而服务的火车,修建的也极其简陋,大部分都是用铸铁铁轨直接铺在地上,连个枕木和碎石都没有,轨距也以窄距为主。

到了第二阶段,就变成了运输和客运为主的公共交通,为了追求客运列车的舒适性,铁路才逐渐出现了枕木和碎石,以及标距和宽距的各种轨道交通。

而缩小到轨距这个范围,也能大致分为三种,窄距铁路、标距(标准距离)铁路、宽距铁路。

窄距大多是指铁轨中间的距离从60公分到100公分之间的铁路,这种细长的铁路交通大多是从矿车上发展而来,因为它早期就是专门用来在矿山上拉矿石用的。

不过后来这种窄距铁路因为铺设比较方便,不太挑地形的原因,也经常出现于战争当中,一战和二战中,西方国家为了在战场抢运物资和兵力,就临时铺设过这种小火车,甚至可以一边开一边铺,随时转移,这就是它的优势。

其次便是进入轨道交通发展的第二阶段,货运和客运,以这两种需求制造的火车,轨距最小的便是标距一米五五左右的火车,这个轨距的列车不管是用来客运还是货运都很常见,一直沿用到现代当代也没有淘汰,而这个数据的来历,据说只是因为当时西方的马车,尤其是双马驾辕的马车,它的车轮轴距就是这个距离。

一米五五,这个宽度正好能够容下两匹马并排奔跑,也是当时西方最常用的交通方式,所以就这么被定成了(标准轨距)。

宽距铁路的出现,大多都是比较少见的超重型货运专列,客运一般从不使用,这种宽距的范围,也就是两根铁轨之间的距离,一般都在一米八到两米四之间,专门用来运输重型货物或者大件货物,就是一次拉一列坦克,火车也能装得下,拉得动。

汉部落基于现在的状况,最需要的也是窄距和标距的轨道交通,窄距的不用来拉人拉货,但是不管放在煤矿还是铁矿上,都十分适用,双马宽度的标距轨道,则更适用于载人载货,两种铁路各有各的用处,并没有什么高下之分。

有了这个数据作为参考和依据,那么接下来研制蒸汽机车也就有了明确的目标,不用再走那么多的弯路了,想到这里,罗冲立刻制定了蒸汽机和铁路两脚同步走的研发计划。

由新钢郡负责钢轨的轧制工作,研究所负责蒸汽机的研发,两边同时开工,早晚能把这东西给做出来。

本着先易后难的研发策略,罗冲率先把窄距蒸汽机车提上了工作日程,不过想要那些研究所的人自己把东西弄出来,想来也是在难为他们,所以罗冲干脆让他们从研究所抽调了一些金属加工和机械传动类的工匠,拿着他们的各种工具搬到学府县的工业学院内。

又找了建筑工在学校角落里搭了个临时厂房,批了两间仓库给他们当作研究地点,汉部落的蒸汽机的研发事业就开始了。

罗冲自封总工程师,统领下面的一众研究员和工匠来进行实验。

最先定出了研发计划,并不是直接弄个窄距机车出来,因为不管是研究所还是罗冲自己都没那个本事,所以他打算先从小的来。

几天的时间,罗冲就让湖心岛的玻璃工坊按照他的图纸,烧出了一套蒸汽机原型机模型出来。

学过机械的人都知道,如果只是想弄出一个能烧水会转圈的蒸汽机原型机,其实并不困难,难的是如何将其放到真正的机械中还能正常运动。

仓库中划出的一间教室里,下面坐着寥寥三十来人的研究团队,都是目前汉部落在机械传动和金属加工方面最牛的工匠,闭着眼可以画出风车传动和织布机零构件的大牛,还有熟悉各种金属处理,铸造,锻打,淬火,制模,焊接的天才,几十人排排坐的在下面看着讲台上的罗冲。

罗冲用粉笔在黑板上画好了蒸汽机的原理图,然后拍了拍手上的白灰,转过身对下面的研究团队讲到。

“这就是我们这个项目的核心,蒸汽机的原理图,只要这个东西能够成功,便可以彻底改变我们这个世界,因为它是一种受人工控制的原动力机械,可以不眠不休的不停干活儿,我们汉部落的生产力也将大大提升。”

看着下面研究员一副懵懂无知的样子,罗冲没有过多废话,而是直入正题。

“好了,下面让我们一起看下什么是蒸汽机,简单来说,这就是一种使用蒸汽压力作为动力的源动力机械,主要由锅炉,汽缸,活塞连杆,飞轮四部分组成的机械。”

看着黑板上的那副示意图,大部分人还是一脸懵逼,他们因为见识的问题,还是无法想象那究竟是个什么东西,为什么只是烧烧水,便可以让飞轮动起来。

不过罗冲亲自上课的时候早就讲过他的课堂规则,不懂就要问,不要憋着,要不然想破头也可能想不出来,而科学这东西,有时候就是一层窗户纸,也许罗冲的一句提点就能将其打破,所以在罗冲上课时,他不止一次反复强调过提问的重要性。

于是便有人当场举起了手。

“你有什么问题。”罗冲点了其中一个研究员问道。

那里立刻站起身来,微微躬身一揖说道,“首领,为什么烧水就能让轮子自己动,这样岂不是说有了木柴和水就够了,那我们还要风车水车牛马牲畜干什么?这个东西难道比牛马牲畜风车水车还要好用吗?”

这确实是个问题,因为没有见过,所以有人会质疑新事物到底会不会比老东西强,这是大众观点,有这样的问题也很正常。

罗冲并没有因此而生气,他镇定的回答道。

“车子,或者旋转做工的原理,都是我提出的,风车,水车,牲畜,也是我首先创新的,没有人比我更懂其中的缺点,而你们只看到了它的优点,这是不对的,我说过很多次,科学就是敢于创新,大胆假设,认真实践,谨慎求证。

上述的这些东西你们也很熟悉了,那么你们应该很清楚,它真的没有缺点吗?

牲畜有生老病死,要吃东西,会饿会累,风车要等到秋冬的风季才能大功率运转,春夏作用十分有限,水车正好相反,春夏雨季水多功率最高,等秋冬时节水位与日俱降,很快就会失去作用。

而且建筑设施太大,太挑地方,风车要建在风口高地,水车要伊水而建,还要修渠筑坝提高水位,不仅工程量大,对建造环境的要求也太苛刻。

而蒸汽机则不同,它最大的好处,就是弥补了上述所有的缺点,不知疲倦,不挑时间,不挑位置,只要满足供水和燃料,它就能不停的工作,这才是蒸汽机的意义所在。”

讲明了其中的厉害之处,罗冲挥挥手让那个研究员坐下,然后再次点了一个举手提问的人。

“首领,您之前说蒸汽机有一部分技术和火炮原理相关,这个相关点是活塞运动的原理吗?一个是用火药燃气推动炮弹,一个是用高压蒸汽推动活塞连杆,只是蒸汽的力量到底有多大,能比得上火药燃气吗?为什么不直接把蒸汽机换成火药燃气机?”

“哈哈哈哈哈哈”罗冲不禁被他的问题引得大笑,啪啪啪的鼓起掌来,把一众研究员都拍的懵在当场。

“你这个问题提得不错,为什么非要弄蒸汽机而不是别的什么机呢,只要有合适的燃料作为推动力能够带动飞轮做功不就行了?

这个想法非常好,已经有了举一反三的水平,这才是科学人才该有的思维嘛?

既然火药燃气能够推动几十斤的炮弹,为什么不能拿来推动活塞做功呢?我可以简单的告诉你,因为火药燃气压力太大,不容易受到控制,你要是能想出办法控制火药的燃烧速度,那当然也不是不行,到时候你还可以给这种新燃料的机器改个名字嘛,就叫燃气轮机

如果直接用电石和水反应成乙炔燃气,再点燃乙炔作为机械动力,那么想来也可以叫做燃气轮机。

再者,要是你们能把桐油或者酒精这些燃料封闭在机器内控制燃烧,那说不定还能做出来内燃机呢!

这个都是没有规定必须做哪一种的动力机械,我之所以挑了蒸汽机这个项目,只是因为它足够简单。”

(本章完)

第739章 永不停歇的蒸汽机

提问题的研究员受到罗冲的夸奖,心中自然喜不自胜,而其他人听到罗冲瞬间根据问题举一反三,接连提出好几种动力源,更是对罗冲的脑洞和联想崇拜不已。

怪不得首领那么厉害,随随便便就能创造出那么实用的好东西,这脑洞简直无敌啊,他们只知道用乙炔点灯,用乙炔焊接,可却没想到这东西竟然还能当作动力源,而且就是当作燃料的用途,那也是首领告诉他们的。

闲话没有多说,关于蒸汽机的特设讲座才是正题。

“刚才我已经说了,为什么不选别的燃料作为动力源呢,因为我们现在的加工水平还不够高,蒸汽机这种简单的结构,容错率很高,就算不太严谨,我们也能把它尝试的制作出来,而且它的使用成本也是最低的。

其他的不管是乙炔,还有桐油,又或者酒精和火药,都不是作为燃料最合适的东西,需要精加工的燃料太贵了,反而是煤矿这种东西,储量多,挖出来就能用,只要能拿来烧热水就够了。”

下面的一众研究员纷纷点头,对罗冲的想法也有了直观的了解。

“光说不练是不行的,我之前已经让玻璃工坊打造了这样一套的透明蒸汽机模型,方便大家能够更直观的了解其中的原理,现在谁想到前面来操作一下给大家看看。”

罗冲的话说完,底下唰的一声全都举起了手,看来自己已经彻底调动了他们的兴趣,他自己倒是什么都不怕,就怕手下这些人对蒸汽机不感冒啊。

不过现在这课堂气氛就很好,罗冲直接点了一个人让他上前操作。

那人恭敬的对着罗冲作揖拱手,叫了声首领后又对着讲台下的众人略一拱手,然后就开始打量起面前的这些东西来。

罗冲让人做的蒸汽机模型并不是整体的,而是只有一个精巧的木头架子,上面安装了一个飞轮,前面是活塞连杆和透明玻璃吹成的气缸,而在气缸的前面,还有一个玻璃做的小瓶子,里面装水,用来代替锅炉,和气缸之间用导气半透明橡胶管来连接。

加热方式则是使用酒精灯外部加热,这东西是实验常备的工具,汉部落玻璃和酒精都不缺,干脆趁这次机会弄了出来。

上来的那个研究员在罗冲的指挥下开始了操作,装水的烧瓶内添一半的水,然后把它和气缸连接在一起,架子放好,酒精灯点着明火,调节一下火焰高度,然后挪到烧瓶底下。

谁开始慢慢的升温,一些热气顿时模糊了烧瓶空余的内壁,下面的众人也都趴在桌子上伸长脖子看了起来。

“大家可以到前面来看,安静一点,不要太挤。”

罗冲笑着看了看他们,为了让每一个人都看清楚,特意让他们上前来观看。

众人闻言十分激动,连忙小声起身凑到讲台四周,把讲台整个包围起来。

烧瓶不大,里面的半瓶水很快就被加热了,开始缓缓的冒出许多细小的气泡,不过距离沸腾还要差一点。

有人急性子的顿时问了一句,“首领,这个机器的启动速度是不是慢了点啊,感觉比风车水车还慢。”

“慢?慢不要紧,要是能花个烧水的功夫将它启动,然后运行一整天的话,启动的时间基本就可以忽略不计,而且它的燃耗也不大,浪费不了多少能源。”罗冲笑着解释了一句,这个时候烧瓶内的水也开始沸腾了。

没多大的烧瓶内,热水在咕嘟咕嘟的翻滚,大量的水蒸气开始向外寻找突破口,但是密闭的烧瓶并没有其他通道可以让蒸汽逃逸,最后只能顺着半透明的黄色橡胶管涌入透明的玻璃气缸内。

这是一个往复式蒸汽机的模型,上面的进气口和活塞连杆相接,有一个控制进气通道的开关装置,同时还连接了废弃排放口。

但是随着大量的水蒸气涌入,那些白色的热烙蒸汽居然没有推动活塞,而是直接从排气口出去了,飞轮仍旧一动不动,这就很让人尴尬了。

“首领,这?接下来该怎么办?”上来负责操作的那个研究员看着眼前的一幕,出声打破了尴尬。

罗冲想了下,这东西启动是不是也要像单缸柴油拖拉机那样用摇把摇一下,给飞轮提供一些惯性?于是就听他说道。

“把出气口的橡胶管捏死,提高气缸内部压力,然后用另一只手拨动飞轮,提供一些初始惯性。”

研究员很快按照罗冲的要求做了一遍操作,将出气口的管子捏死,里面的蒸汽压力顿时升高,没有出口的水蒸气越聚越多,最后无处逃逸,只好向着唯一能动的活塞方向顶了过去。

“有效果。”

周围的众人全都眼前一亮,那个操作员也不敢耽搁,连忙用另一只手拨动飞轮,下一刻,受到蒸汽和连杆的作用,飞轮开始不停的转动起来。

“快松开出气管。”罗冲连忙提醒了一句。

等操作员把出气管松开,飞轮便开始在蒸汽的来回推动下加速了,上面的小轮子也开始呼呼呼的转了起来。

“哇,真的能动啊,还转的那么快。”

“你们看这排气筒也有意思,还是突突突突,一股一股的往外排。”

“靠烧水和燃料就能驱动机械转动,如果这样的话,岂不是说只要能不断加水和燃料,就能让它一直干活儿了?那还真是厉害啊。”

“这东西要是能成,恐怕薪柴就要涨价了”

“噗,你这脑回路还真是清奇啊。”

“不管,不管,我们是研究机械的,价格不是我们该管的事。”

众人看到眼前这台袖珍的,用两只手就能捧起来的蒸汽机模型,纷纷惊叹出声。

等整个研发团队都参观完了这台蒸汽机模型,罗冲也开始了他的正式讲课。

研发团队的第一目标,是搞出一台小型源动力往复式单缸蒸汽机,不是用来装在机车上的,而是用来给车床提供原动力,为开发更好的蒸汽机提供有利条件,毕竟有了车床,一些精密零件的加工才能得到质量保障。

单缸式往复蒸汽机,也就是传说中瓦特改良的蒸汽机,从最早的纽科门蒸汽机的单冲程运动改成了双冲程运动,将蒸汽机的做工效率提高了一倍不止,也由此,才将蒸汽机大规模推广起来。

罗冲的想法也很简单,没有精密加工机械的情况下,那就先把加工机械搞出来。

这种蒸汽机主要由一个锅炉、一个高压气缸、一个往复式活塞及其连杆,最后就是提供主动力的飞轮。

飞轮再用皮带或者齿轮与无动力机械连接,使其具备人工动力。

研发团队们对这种结构的运用和理解也已经颇为熟悉,理解起来非常迅速。

所有人都将罗冲这位汉部落第一科学家的名言奉为真理,也就是所谓的:艺术就是爆炸,工业就是烧水,器械就是转圈

他们现在所研究的这个项目,其实就是用烧水来让机械转圈而已。

罗冲负责设计和整体思路,研究员们主要负责利用现有工艺,将罗冲所需要的东西制造出来,双方各尽其才,很快就把研究工作带到了正轨上。

锅炉的制造由钢板冲压,钻孔,热铆,以及焊接等工艺完成,这个是技术难度最低的一个环节,主要要求做工精细即可,利用现有技术就能完成。

锅炉里面整体上分为两部分,因为是固定的立式锅炉,所以整体上看起来呈圆柱形,像是一个站起来的巨大胶囊,有将近一个人大小,上半部分是水箱,下半部分为火塘,外面接了几根金属管道,用于输送水蒸气。

而最复杂的往复式气缸,则是用最精细的失蜡法铸造技术,使用熟铁铸造而成。

汽缸不需要承受火炮那么大的膛压,所以没必要使用铸钢材料,铸铁足以承受,而且使用熟铁更软,方便汽缸内膛的打磨。

气缸的结构也选用的圆柱体,这是基于汉部落现有的火炮镗床技术而设计的,长方体的气缸不是不行,而是目前还做不到那么严丝合缝,要知道密封程度才是气缸这种零件的重要指标。

同时,关于机械能和活塞气缸的关系,罗冲也明确的教给了研究员们,让他们直接吸收,并在以后的实践中自己应用。

圆柱形活塞汽缸这种东西,其体积和直径其实也非常有讲究,缸体直径越大,那么蒸汽作用在活塞表面的推力也就越大,机器也就越有劲,也就是所谓扭力大。

而直径小,长度较长的汽缸,由于活塞的表面积减小,机器能够提供的动力也会相应减小,这是不可避免的,但是随着缸体的拉长,活塞的行程也会相应的变长。

这样的汽缸制作出来,扭力会比较小,但是马力却十分充足,也就是拉力不大,但是腿儿倒腾的比较快。

这两种汽缸无所谓谁强谁弱,还是罗冲的那句名言,器械这东西没有好与不好之分,只看它用的地方合不适合。

如果你准备用它放在矿山上拉石头,那么肯定拉力越大越好,这个时候直径大的汽缸就有优势,而如果要用蒸汽机做一台台锯,那么追求的就是锯片的转速,只要够快就好,反正也用不上什么力,锯木头而已,要那么大力气干嘛,这个时候直径较小,但是行程较长的汽缸就会更胜一筹。

因为这次研发的是用在机床上的蒸汽机,追求的是转速,所以罗冲选用的就是长行程小直径的单体往复式汽缸。

失蜡法铸造,再用风车立式镗床来打磨汽缸内壁。

而配套的汽缸活塞,则是直接用一组较薄的铜铁复合板构成,没有使用任何橡胶,因为蒸汽机本来也用不着橡胶来做密封。

这个活塞的密封原理,用的还是最初级的热胀冷缩现像,主要的活塞部件由几片组装在一起的圆形薄铁片构成,铁皮直径与缸体内径几乎相等,只要能差不多放进去,稍微有一点缝隙也没关系,当然,还是越严丝合缝越好。

这样的铁皮活塞放进去后,等蒸汽机启动,活塞板接触到高压高温的水蒸汽,严丝合缝的铁皮受热膨胀,直径就会稍微比缸体大上那么一点点,到时候活塞就会牢牢的抵在缸壁上,形成一个完全密封的环境。

至于铁皮活塞两边添加的铜片,主要是用来帮助铁皮快速升温用的,因为铜的导热性要比铁更快更好,之所以没有直接用铜,而是采用铜铁复合式的方式来做,是因为铜的强度不够,和铁比起来还是太软了,耐磨性不怎么高。

除此之外的往复开关蒸汽管,里面则是直接用一节铜柱来做开关,这个东西比较小,完全可以做成实心的,这样一来,铜柱的导热和润滑就明显胜过钢铁了,放在这个关键部位就非常合适。

其他的飞轮和连杆等物,连杆为了提高使用年限,直接用好钢锻打而成,至于动力飞轮,就直接用砂模,拿熟铁铸造了,反正那就是个最不重要的东西,坏了大不了就换一个。

传动皮带方面,其实不归这个团队负责,那个罗冲另有安排,他直接交给了湖心岛的橡胶研发小组,让他们以剑麻纤维为芯,再以摩擦力大,韧性强,弹力小的橡胶混合,用来制作传动皮带。

这个东西只要思路正确,有罗冲提出的指标,那么剩下的就是砸钱砸资源,用大量实验来找正确结果的实验过程了。

所以罗冲对此并不担心,根本没有什么难度,所需的也只是时间而已,早晚都能弄出来。

等把研究项目带上了正轨,罗冲也就没必要一直待在这里了,于是便再次回到了家中,开始处理日常的汉部落政务。

汉部落目前并没有多少政务需要罗冲处理,因为各地都有地方官来管,他只需要统领大局,引领方向即可,闲暇时间,其实罗冲都在写书,他想把前世还能记住的知识,尽可能的都写下来,这样多少也能给汉部落留下些财富。

就在日常写书的日子里,时间缓缓抵达了汉部落建元二年的六月底,一封从竹岛使团飞来的巨鹰再次给罗冲带来一封书信,上面说,使团的货币推行很顺利,但是所需货币量太大,希望部落继续调集硬币补充,同时,鑫部落貌似也已经攒到了足够的钱,希望可以立即交易汉部落承诺的那两艘帆船。

(本章完)

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