第770章 内燃机(1/2)
墨工坊试验场。
李晨蹲在巨大的蒸汽挖掘机原型前,眉头拧成疙瘩。
这台铁家伙是他一年前让墨问归带着二十多个工匠赶制出来的——专门为了开挖“潜龙河”。
潜龙河不是河,是李晨规划的运河工程。
从潜龙往东南,挖一条三百里的人工河,连通晋州境内的大河,再顺流而下进入中原,最终通往大海。
这条河要是挖通了,潜龙就能直接联通大炎的水运网。
粮食、煤炭、钢材、橡胶——所有物资都能通过水路运输,成本只有马车的十分之一。
但问题是——怎么挖?
靠人力,三百里运河,几万民夫挖十年也挖不完。
他李晨有可能变成这个时代的隋炀帝。
所以李晨想到了机械。
蒸汽挖掘机。
“王爷,”墨问归蹲在李晨旁边,指了指那个巨大的铁铲,“试过了,不行。”
李晨没说话,站起身,绕着挖掘机转了一圈。
这玩意儿的设计思路很简单——蒸汽机带动绞盘,绞盘拉动钢丝绳,钢丝绳提起铲斗。铲斗装满土石,旋转臂摆到一边,铲斗卸料。
理论上可行。
实际上——
“第一,太慢。”墨问归掏出小本本,一项项念,“铲斗挖一斗土,要半刻钟。挖一斗,挪一下,再挖一斗。一天下来,挖不了三丈远。”
“第二,太笨。”墨问归指着那庞大的机身,“这东西自重十七吨,动起来要先铺铁轨。挖一段,拆铁轨,铺下一段。光铺轨的时间,比挖土的时间还长。”
“第三,太不稳,蒸汽压力一波动,铲斗就抖。抖一下,土撒一半。抖两下,钢丝绳卡住。抖三下——王爷您看那边。”
李晨顺着墨问归手指的方向看去。
试验场角落里,堆着一堆扭曲的钢铁——那是上一台原型机的残骸。因为操作失误,蒸汽压力过高,绞盘崩了,铲斗甩出去,把整个机身都带翻了。
李晨沉默片刻,“你的意思是——这东西,搞不成?”
墨问归摇头:“不是搞不成,是……不划算。王爷,咱们算笔账。这台挖掘机,花了三千两银子,几个月时间。就算它勉强能用,一天挖的土,顶得上五十个民夫。但它要烧煤,要工匠伺候,要修铁轨,要保养——折合下来,还不如直接雇民夫。”
李晨点点头,没说话。
墨问归说的是实话。
蒸汽挖掘机,历史上确实有过。
19世纪中叶,欧美修铁路、挖运河,用的就是这东西。但那玩意儿能用的前提是——有成熟的钢铁工业,有标准的铁轨网络,有熟练的操作工人。
这些,潜龙还没有。
至少现在还没有。
“爹爹,我能看看吗?”
李晨回头。
李清晨不知什么时候跑来了,身后跟着柳轻眉。
柳轻眉今天穿着柳轻颜借她的藕荷色褙子,头发简单地挽了个髻,脸上没易容了——反正李晨已经知道她是谁,再装也没意思。
李晨看了柳轻眉一眼,点点头算是打过招呼,又看向女儿:“清晨,你对这个感兴趣?”
“当然!”李清晨已经跑到挖掘机旁边,仰着脖子看那个巨大的铲斗,“墨爷爷,这个是怎么动的?”
墨问归对这个小学霸一向有耐心,指着机身解释:“蒸汽机带动绞盘,绞盘缠着钢丝绳。钢丝绳拉紧,铲斗就抬起来。松开,铲斗就落下去。”
李清晨眨眨眼:“那铲斗怎么挖土?”
“靠自重,铲斗落下去,砸进土里,然后绞盘拉起,把土铲出来。”
“那如果土太硬,砸不进去呢?”
“那就砸不动。所以这东西只能在松软的土地上用。碰到硬土、石头,就没辙了。”
李清晨点点头,绕着挖掘机走了半圈,指着那个巨大的锅炉问:“墨爷爷,这锅炉……能不能换成别的?”
“换成什么?”
“换成……”李清晨努力回忆,“爹爹说过,从月亮湖运回来的石油,可以烧,可以点灯,还能让一种叫‘内燃机’的东西动起来。内燃机没有锅炉,不用烧煤,直接烧油就能转。”
墨问归愣住了。
李晨也愣住了。
柳轻眉在旁边看着,更愣住了。
内燃机?
那是什么东西?
“清晨,”李晨蹲下身,看着女儿,“你怎么知道内燃机?”
“爹爹您自己说的啊,去年冬天,您跟郭伯伯议事,我躲在书房外面偷听——不是故意偷听,是刚好路过,不小心听到的。您说,蒸汽机太笨重,要是能发明一种烧油的机器,又小又有劲,就好了。后来我问您,您说那叫内燃机,还在想,还没造出来。”
李晨想起来了。
去年冬天,确实跟郭孝讨论过这个。
那时候在讨论石油的应用,李晨看着那些黑乎乎、黏稠稠的液体,想起历史上的内燃机革命——19世纪末,石油工业兴起,内燃机诞生,彻底改变了世界。
他随口跟郭孝说了几句。
没想到这孩子,记到现在。
“清晨,你觉得内燃机能行?”
“不知道,但我看墨爷爷这个挖掘机,锅炉太大了,机身太重了,动起来太慢了。爹爹您说过,船小好掉头,机器小才好用。要是能造出一种又小又有劲的机器,装在挖掘机上,那就不用铺铁轨了,想去哪挖就去哪挖。”
李晨眼睛亮了。
这孩子,说到点子上了。
蒸汽挖掘机的根本问题,不是设计不好,是动力源不合适。
蒸汽机需要锅炉,锅炉需要水,水需要加热,加热需要时间。整个过程下来,能量转化效率低得可怜——只有5%左右。
而内燃机,燃料直接在气缸里燃烧,能量转化效率能达到20%以上。
而且没有锅炉,没有蒸汽管道,没有冷凝器,体积和重量能减少一大半。
“王爷,”墨问归在旁边听着,眼睛也亮了,“清晨说得有道理。这几个月我一直在想,怎么让挖掘机轻一些,小一些,灵活一些。要是真能造出那种……内燃机,那——”
“没那么简单。”李晨打断,不是泼冷水,是说实话,“内燃机这东西,比蒸汽机复杂得多。蒸汽机只要烧开水,让蒸汽推动活塞就行。内燃机要在气缸里点火,让油气混合物爆炸,推动活塞——点火时机、油气比例、压缩比、散热、润滑……每一项都是难题。”
柳轻眉在旁边听着,已经完全懵了。
蒸汽机她好歹见过,知道是烧开水推动的。
但内燃机?
油气混合物?
爆炸推动活塞?
这些词,每一个她都听得懂,连在一起,完全不懂。
更让她懵的是——李清晨,一个八岁的孩子,居然在跟李晨讨论这些?
“王爷,”墨问归掏出小本本,“您给讲讲,内燃机到底怎么个原理?”
李晨想了想,从地上捡起一根树枝,在地上画起来。
柳轻眉忍不住凑近了些。
地上画的是一个简单的示意图——一个圆筒,里面一个活塞,圆筒上面画了个火花塞。
“看。”李晨指着图,“这是气缸,这是活塞。工作分四步。第一步,活塞往下走,把空气和油气混合物吸进来。第二步,活塞往上走,压缩混合物。第三步,火花塞点火,混合物爆炸,推动活塞往下走——这一步是做功。第四步,活塞往上走,把废气排出去。”
李晨画完,抬头看墨问归:“四步,一个循环。这就是四冲程内燃机。”
墨问归看着那张简单的图,眼睛越来越亮。
“王爷,这……这比蒸汽机简单啊!”
“看着简单,做起来难。”李晨摇头,“第一个难题,密封。气缸里要承受爆炸的压力,活塞和气缸壁之间必须密封严实,一点气都不能漏。咱们现在连蒸汽机活塞的密封都做不好,内燃机要求更高。”
“第二个难题,点火。爆炸的时机要准,不能早,不能晚。早了活塞还没压缩到位,晚了活塞已经开始往下走了。这需要一套精确的点火装置。”
“第三个难题,燃料。油气混合物要怎么配,空气太多点不着,油气太多烧不完,还会积碳。”
“第四个难题,材料。爆炸时的温度比蒸汽高得多,普通铸铁扛不住。咱们得有能耐高温、耐高压的钢材。”
李晨一连说了七八个难题,墨问归记了满满一页。
柳轻眉在旁边听着,心里翻江倒海。
她想起刘策在信里写的那些话——
“潜龙有物名蒸汽机,力大无穷,能拉千斤。”
“潜龙有物名电报机,千里传信,瞬息可至。”
“潜龙有物名自行车,两轮而行,快过奔马。”
当时她以为刘策夸张。
现在亲眼看到李晨画的这张图,亲耳听到他说的这些“难题”,她才明白——刘策不但没夸张,还说得太简单了。
这个人,脑子里到底装了多少东西?
“王爷,”墨问归合上本本,“内燃机这事,问归想试试。”
“好,试。但别急。先从小型开始,造个巴掌大的模型,试试原理。把密封、点火、燃料一个个攻克。不急,慢慢来。”
墨问归用力点头。
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