Исследователь, задавший вопрос, получив похвалу Ло Чуна, был вне себя от радости. А остальные, услышав, как Ло Чун тут же, исходя из вопроса, делал выводы и один за другим предлагал несколько источников энергии, ещё больше преисполнились восхищением к его воображению и ассоциациям.
Неудивительно, что вождь так силён и так легко создаёт столько полезных вещей. Его воображение просто непобедимо! Они знали только, как использовать ацетилен для освещения и сварки, но никак не ожидали, что эта вещь может стать значительным источником энергии. А ведь даже то, что его можно использовать как топливо, им сказал вождь.
Без лишних слов, специальная лекция по паровой машине была главной темой.
— Я уже говорил, почему мы не выбираем другие виды топлива в качестве источников энергии. Потому что уровень нашей текущей обработки недостаточно высок. Паровая машина имеет простую конструкцию и высокую устойчивость к ошибкам. Даже если она не будет слишком точной, мы сможем попытаться её изготовить. И её эксплуатационные расходы также самые низкие.
Что касается других видов топлива, будь то ацетилен, тунговое масло, или спирт и порох — ни одно из них не подходит лучше всего в качестве основного топлива. Топливо, требующее тонкой обработки, слишком дорого. А вот уголь — его запасов много, и его можно использовать сразу после добычи. Достаточно, чтобы он мог кипятить воду.
Все исследователи внизу закивали и получили наглядное представление о замысле Ло Чуна.
— Говорить без практики — бесполезно, — продолжил Ло Чун. — Я уже поручил стекольной мастерской изготовить вот такую прозрачную модель паровой машины, чтобы всем было удобнее наглядно понять её принцип работы. Кто хочет выйти вперёд и продемонстрировать её всем?
Как только Ло Чун закончил говорить, внизу все подняли руки с шорохом. Похоже, ему удалось полностью пробудить их интерес. Он сам ничего не боялся, только опасался, что его подчинённые не проявят интереса к паровой машине.
Но теперь атмосфера в классе была очень хорошей. Ло Чун просто указал на одного человека, чтобы тот вышел вперёд и продемонстрировал.
Этот человек почтительно поклонился Ло Чуну, сложив руки, затем, назвав его вождём, слегка поклонился присутствующим у кафедры. И только после этого начал осматривать то, что было перед ним.
Модель паровой машины, которую Ло Чун поручил изготовить, не была цельной, а представляла собой изящный деревянный каркас. На нём было установлено колесо, спереди — шатун поршня и прозрачный стеклянный цилиндр, выдутый из стекла. А перед цилиндром стояла маленькая стеклянная бутылочка, наполненная водой, заменявшая котёл. Соединялись они с цилиндром полупрозрачной резиновой трубкой для подачи пара.
Нагрев осуществлялся внешним способом с помощью спиртовой лампы. Эта вещь была стандартным инструментом для экспериментов. Племя Хань не испытывало недостатка ни в стекле, ни в спирте, поэтому воспользовалось этой возможностью, чтобы её изготовить.
Исследователь, вышедший вперёд, под руководством Ло Чуна приступил к демонстрации. Он наполнил колбу наполовину водой, затем соединил её с цилиндром. Установив каркас, он зажёг спиртовую лампу, отрегулировал высоту пламени и подставил её под колбу.
Вода начала медленно нагреваться, и горячий пар тут же затуманил свободную внутреннюю стенку колбы. Все внизу тоже склонились над столами, вытягивая шеи, чтобы посмотреть.
Кто-то нетерпеливо тут же спросил: — Вождь, разве скорость запуска этой машины не слишком медленная? Кажется, она медленнее, чем у ветряных и водяных мельниц.
— Медленно? Медлительность не беда, — улыбнувшись, объяснил Ло Чун. — Если можно потратить время, чтобы вскипятить воду и запустить её, а затем она будет работать целый день, то время запуска можно практически не учитывать. К тому же, её потребление топлива невелико, и она не расходует много энергии. В этот момент вода в колбе тоже начала кипеть.
В небольшой колбе горячая вода бурлила и пузырилась. Огромное количество водяного пара начало искать выход наружу, но в герметичной колбе не было других путей для выхода пара. В конце концов, он мог только по полупрозрачной жёлтой резиновой трубке устремиться в прозрачный стеклянный цилиндр.
Это была модель возвратно-поступательной паровой машины. Впускное отверстие сверху соединялось с шатуном поршня, имелось устройство для управления открытием и закрытием впускного канала, а также был подключён выпускной патрубок для отработанного пара.
Однако, по мере того как большое количество водяного пара устремилось внутрь, этот белый раскалённый пар, однако, не сдвинул поршень, а просто вышел через выхлопное отверстие. Колесо оставалось неподвижным, что создало весьма неловкую ситуацию.
— Вождь, это? Что же теперь делать? — спросил исследователь, ответственный за демонстрацию, нарушая неловкую тишину.
Ло Чун задумался, не нужно ли эту штуку запускать вручную, как одноцилиндровый дизельный трактор, чтобы придать колесу начальный импульс? Затем он сказал:
— Заткни резиновую трубку на выхлопе, чтобы повысить давление внутри цилиндра. А затем другой рукой толкни колесо, чтобы дать ему начальный импульс.
Исследователь быстро выполнил указания Ло Чуна, заткнув трубку на выхлопе. Давление пара внутри тут же возросло. Не находя выхода, водяной пар всё больше накапливался, и, не имея возможности убежать, он устремился в единственное возможное направление — к поршню.
— Есть эффект.
Глаза всех вокруг загорелись. Оператор не посмел медлить и поспешно толкнул колесо другой рукой. В следующий момент, под действием пара и шатуна, колесо начало непрерывно вращаться.
— Быстрее, отпусти выхлопную трубу! — поспешно напомнил Ло Чун.
Как только оператор отпустил выхлопную трубу, колесо стало ускоряться под действием возвратно-поступательного движения пара. И маленькое колесо сверху тоже начало быстро вращаться.
— Ого, оно и правда движется, да ещё и так быстро!
— А посмотрите на выхлопную трубу, интересно, она всё ещё тук-тук-тук, порциями выпускает пар.
— Значит, достаточно сжигать воду и топливо, чтобы привести механизм в движение, если так, разве это не означает, что пока можно постоянно добавлять воду и топливо, оно сможет работать без остановки? Это действительно удивительно!
— Если эта штука получит распространение, то, боюсь, дрова подорожают.
— Пфф, твой ход мысли и вправду необычен.
— Неважно, неважно, мы изучаем механизмы, а цены — это не наше дело.
Все, увидев перед собой эту миниатюрную модель паровой машины, которую можно было взять двумя руками, в один голос выразили восхищение.
Когда вся исследовательская группа закончила осматривать модель паровой машины, Ло Чун начал свою официальную лекцию.
Первая цель исследовательской группы — создать небольшую одноцилиндровую возвратно-поступательную паровую машину не для установки на локомотив, а для обеспечения приводом токарного станка, чтобы создать благоприятные условия для разработки более совершенных паровых машин. Ведь только с токарным станком можно обеспечить качественную обработку прецизионных деталей.
Одноцилиндровая возвратно-поступательная паровая машина — это та самая паровая машина, которую, по преданию, усовершенствовал Уатт. Он изменил однотактный режим работы самой ранней паровой машины Ньюкомена на двухтактный, что более чем вдвое повысило эффективность паровой машины. Именно это и послужило причиной её широкомасштабного распространения.
Замысел Ло Чуна тоже был очень прост: если нет прецизионных обрабатывающих станков, то сначала нужно создать эти обрабатывающие станки.
Такая паровая машина состоит в основном из котла, цилиндра высокого давления, возвратно-поступательного поршня с шатуном и, наконец, колеса, обеспечивающего основную движущую силу.
Колесо затем соединяется с безмоторным механизмом с помощью ремня или зубчатого колеса, чтобы придать ему искусственную движущую силу.
Исследовательская группа уже была достаточно хорошо знакома с применением и пониманием этой структуры, и их понимание пришло очень быстро.
Все приняли слова Ло Чуна, первого учёного Племени Хань, как истину, а именно: «Искусство — это взрыв, промышленность — это кипячение воды, механизмы — это вращение».
Проект, над которым они сейчас работали, на самом деле заключался в том, чтобы заставить механизмы вращаться, используя кипячение воды.
Ло Чун отвечал за дизайн и общую концепцию, а исследователи в основном отвечали за использование существующих технологий для изготовления того, что требовалось Ло Чуну. Обе стороны работали в полную силу, и исследовательская работа быстро пошла по верному пути.
Изготовление котла завершалось с использованием таких процессов, как штамповка стальных листов, сверление, горячая клёпка и сварка. Это был наименее сложный с технической точки зрения этап. Главным требованием было аккуратное исполнение. Его можно было выполнить, используя существующие технологии.
Внутренняя часть котла условно разделялась на две части. Поскольку это был стационарный вертикальный котёл, он выглядел как цилиндр. Напоминал огромную стоящую капсулу, примерно в рост человека. Верхняя часть была резервуаром для воды, а нижняя — топкой. Снаружи к нему подсоединялись несколько металлических труб для подачи водяного пара.
А самый сложный элемент — возвратно-поступательный цилиндр — был изготовлен с использованием тончайшей технологии литья по выплавляемым моделям из надёжного чугунного литья.
Цилиндр не должен был выдерживать такого большого давления в стволе, как у пушки, поэтому не было необходимости использовать литую сталь. Чугуна было достаточно. К тому же, надёжный чугун был мягче, что упрощало полировку внутренней поверхности цилиндра.
Конструкция цилиндра также была выбрана цилиндрической. Это было разработано на основе существующей в Племени Хань технологии расточных станков для пушек. Прямоугольный цилиндр не был невозможен, но в настоящее время невозможно было достичь такой герметичности. Следует знать, что степень герметичности — важный показатель для такой детали, как цилиндр.
В то же время, что касается связи между механической энергией и поршневым цилиндром, Ло Чун также чётко объяснил это исследователям, чтобы они непосредственно усвоили это и в будущем применяли на практике.
Такие вещи, как цилиндрические поршневые цилиндры, на самом деле очень зависят от их объёма и диаметра. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше сила пара, действующая на поверхность поршня, и тем мощнее машина, то есть так называемый большой крутящий момент.
А у цилиндра с малым диаметром и большей длиной из-за уменьшения площади поверхности поршня, сила, которую может обеспечить машина, также соответственно уменьшится, что неизбежно. Однако, по мере удлинения цилиндра, ход поршня также соответственно увеличится.
При изготовлении такого цилиндра крутящий момент будет относительно небольшим, но мощность будет более чем достаточной. То есть сила тяги невелика, но «ноги» будут двигаться довольно быстро.
Неважно, какой из этих двух типов цилиндров сильнее или слабее. Как сказал Ло Чун в своей знаменитой фразе: «В механизмах нет ничего хорошего или плохого» — важно лишь, подходит ли он для своего назначения.
Если вы собираетесь использовать его в шахте для подъёма камня, то чем больше тяговое усилие, тем лучше. В этом случае цилиндр с большим диаметром будет иметь преимущество. А если использовать паровую машину для настольной пилы, то цель — скорость вращения пилы. Лишь бы она была достаточно быстрой; всё равно большой силы не потребуется, ведь пилить дерево — зачем там столько мощи? В этом случае цилиндр с меньшим диаметром, но более длинным ходом будет более эффективным.
Поскольку эта разрабатываемая паровая машина предназначалась для станка и целью была скорость вращения, Ло Чун выбрал одноцилиндровый возвратно-поступательный цилиндр с длинным ходом и малым диаметром.
Литьё по выплавляемым моделям, затем полировка внутренней поверхности цилиндра с помощью вертикального расточного станка с приводом от ветряной мельницы.
А поршень цилиндра был сделан из довольно тонкой составной пластины из меди и железа. Резина не использовалась, потому что паровой машине для уплотнения резина и не нужна.
Принцип уплотнения этого поршня основывался на элементарном явлении теплового расширения и сжатия. Основная часть поршня состояла из нескольких тонких круглых железных пластин, собранных вместе. Диаметр железного листа был почти равен внутреннему диаметру цилиндра. Достаточно было, чтобы он примерно входил, небольшие зазоры не имели значения. Однако, чем плотнее он прилегал, тем лучше.
Когда такой железный поршень был установлен, и паровая машина запускалась, поршневая пластина контактировала с высоконапорным горячим водяным паром. Плотный железный лист расширялся от нагрева, и его диаметр становился чуть больше диаметра цилиндра. Тогда поршень плотно прижимался к стенке цилиндра, создавая полностью герметичную среду.
Что касается медных пластин, добавленных с обеих сторон железного поршня, они предназначались главным образом для быстрого нагрева железного листа, поскольку теплопроводность меди намного выше, чем у железа. Причина, по которой не использовалась непосредственно медь, а был выбран медно-железный композитный способ изготовления, заключалась в недостаточной прочности меди. Она была слишком мягкой по сравнению с железом, и её износостойкость была невысока.
Кроме того, в возвратно-поступательном клапане паровой трубы в качестве клапана использовался медный стержень. Эта деталь была достаточно мала, чтобы быть изготовленной целиком из цельного материала. Таким образом, теплопроводность и смазочные свойства медного стержня явно превосходили стальные или железные аналоги. Идеально подходило для этой ключевой части клапана.
Что касается других элементов, таких как колесо и шатун: для увеличения срока службы шатуна его изготавливали путём ковки из хорошей стали. А что до приводного колеса, его просто отливали в песчаной форме из надёжного чугуна. В конце концов, это была наименее важная деталь, и если она ломалась, её можно было просто заменить.
Что касается приводных ремней, за них на самом деле эта группа не отвечала. Для них у Ло Чуна были другие планы: он поручил это небольшой группе по исследованию резины на Озёрном острове. Он попросил их использовать волокна сизаля в качестве основы и смешать их с резиной, обладающей высоким коэффициентом трения, прочностью и низкой эластичностью, для изготовления приводных ремней.
Если направление мысли было верным и Ло Чун предоставил индикаторы, то оставалось только вкладывать деньги и ресурсы, проводя множество экспериментов для нахождения правильных результатов.
Поэтому Ло Чун совсем не беспокоился по этому поводу. Трудностей не было никаких. Требовалось лишь время, и рано или поздно это будет сделано.
Когда исследовательский проект был налажен, Ло Чуну больше не нужно было постоянно находиться там. Поэтому он снова вернулся домой и начал заниматься повседневными государственными делами Племени Хань.
В настоящее время в Племени Хань не было так уж много государственных дел, требующих вмешательства Ло Чуна, поскольку на местах управляли местные чиновники. Ему нужно было лишь руководить общими делами и указывать направление. В свободное время Ло Чун на самом деле писал книги. Он хотел записать все знания, которые помнил из прошлой жизни, насколько это было возможно, чтобы оставить Племени Хань хоть какое-то богатство.
Пока он занимался повседневным написанием книг, время медленно приблизилось к концу шестого месяца второго года эры Цзяньюань Племени Хань. Гигантский орёл, прилетевший из посольства на Бамбуковом острове, снова принёс Ло Чуну письмо. В нём говорилось, что продвижение валюты посольством идёт очень успешно, но требуемое количество валюты слишком велико, и они надеются, что племя продолжит выделять монеты для пополнения. В то же время, Племя Синь, похоже, также накопило достаточно денег и надеется немедленно совершить сделку по обещанным Племенем Хань двум парусникам.
Загружаем комментарии…