工匠们折腾了半个月之后判断,这批机器的稳定运行周期就是七天。
后续生产出来的三涨式复杂机器,检修后也能持续运行三天。
这种结果大大超出了包括朱桓在内的所有人的预料
朱桓每天看着测试的进展,脑海中慢慢有了一个大致的判断:
“这应该是量变快速累积出质变了。”
自己主持的这次蒸汽机技术攻关,人员和物力的投入规模实在太大了。
远远超过了工业革命早期的技术攻关力度。
在工业革命时期,从瓦特研究改进纽可门蒸汽机,到特里维西克设计高压蒸汽机,再到斯蒂芬森父子研制出相对稳定的火车,这些人在半个多世纪中的科研投入,应该都不如自己这一年投入的资源和人力多。
他们的研究基本都是自己一个人开始的。
他们要一边学习、一边研究、一边工作、一边赚钱、一边生产、一边查找投资。
他们的实际攻关效率,与业馀手工爱好者相差不大,本来就非常缓慢。
关键是他们还没有成熟的方向,不知道自己的探索是否正确,不知道自己是否能够成功,也不知道成功了会有多大的用处。
不知道能不能取得足够的商业利益,不知道会不会因此而破产。
他们研究的大部分阶段,也无法得到所在社会的政治力量支持,基本都遭到过不理解的人的反对和破坏。
甚至他们之间还会互相攻击和毁,特里维西克就因为折腾蒸汽机而破产了。
这更加延缓了他们的研发选代速度。
朱桓本来就知道正确的方向,知道自己总会成功的,知道未来会有什么用途。
同时在朱元璋的支持下,有几乎饱和的人力物力投入。
普通发明家就算是得到了投资,也是要用投资去雇佣技术和管理人员,去采购材料来继续研究生产。
朱桓得到的“投资”,直接就是人员和材料,都是直接可以用的。
特别朱桓安排了十几组人员分头攻关,然后现场彼此交换确认的情报,交换彼此发现的规律和产生的设想,然后共同推动下一轮迭代。
他们每一次迭代的更新幅度都极大,这一次的迭代幅度又是前所未有的大。
这导致他们的科研效率远超特里维西克等人。
经过一年多的集中攻关,早期蒸汽机产业所需的大部分物理规律和经验,现在都已经基本整理齐全了。
朱桓看到工匠们的汇报后,又专门去向朱元璋报告。
朱元璋同样惊喜异常,马上丢下了手中的事情,跟着朱桓去工厂区参观。
然后父子俩便迅速安排好了接下来的计划。
能稳定运行七天的机器,已经具有实用价值了,可以开始更大规模应用了。
当然,蒸汽机试验场仍然要继续运行下去。
要继续发掘这批蒸汽机存在的问题,继续整理和总结经验。
然后进入新一轮的产品迭代。
最终的目标是只要锅炉烧不烂就能够永远不停机。
或者只需要一个月停机一次做基本的检查,清理锅炉内部的污垢,然后就能马上重启继续运行。
还要完成多胀式蒸汽机的攻关,确保多胀式蒸汽机也能持续长期稳定运行,最终达到与普通蒸汽机同样的标准。
在此基础上,不断提升蒸汽机的总功率,不断提升功率密度。
为未来的重型载重火车,以及大型军舰动力做准备。
另外调派工匠,开始专门生产蒸汽机。
一部分用于火车的实际运行测试,一部分用于蒸汽船的改装测试。
另一部分用于改造现有的生产机器。
首先用于改造大型转炉,驱动转炉摇晃和大型鼓风机鼓风。
应天钢铁厂最初生产过一套百石转炉,因为绞盘和鼓风机力量不够,无法满负荷持续生产,实际生产效率只有百分之七十左右。
现在换上蒸汽机驱动,这台百石转炉马上就能够满负荷运转了。
确认这一点之后,钢铁厂马上开始量产百石转炉。
同时开始攻关更大的两百石转炉。
并去江浦县建设新的钢铁厂,专门生产钢轨供应北方铁路建设。
接下来更换矿石和水泥破碎机、水凝灰搅拌机、大型火炮和气缸镗床、大型加工机床、水力锻锤等设备的动力源。
同时开始更多设计同类新机器,从一开始就以蒸汽机为动力的机器,还要放大机器规模和尺寸。
这些改造设计几乎没有难度,映射工厂的工匠就能完成。
朱桓亲自带领的工匠们,开始研发几种新机器。
首先是大型涡轮抽水机。
以前的抽水机,与其说是抽水机,不如说是提水机。
通过活塞往复运动,一下一下的将水提上来,或者用水车一勺一勺的挖上来。
水是一、一股,一波、一波的往外流,又断续节奏的往外流。
涡轮抽水机就是现代抽水机,则是圆周循环运动,持续不停顿的向外输水。
这个机器的制造难度不算高,大部分零件都可以铸造。
最大的问题还是密封,抽水机依靠大气压工作,非常需要橡胶密封圈。
现在没有橡胶,只能用铅、铜这种软金属或者自润金属。
以及麻绳、石棉、绵纸,配合动物油脂之类的材料来做密封。
密封效果不是特别理想,比较依赖工匠的精细加工技术,否则抽水机工作状态中会持续漏税、漏气,但也都勉强能用了。
工匠们很满意,就算是有这些问题,工作效率仍然远高于曾经的提水机。
朱桓则是时不时的都会想起“橡胶”。
远在南新洲的橡胶,不知道什么时候才能带回来,什么时候才能用得上。
折腾抽水机的同时,另外一个更加重要的新项目是轧辊机。
锻机相当于锤子,依靠反复锤击来加工钢铁。
轧机类似于擀面杖,用能够滚动的巨大钢杖,依靠挤压改变钢铁的形态。
轧机上碾压钢板的钢杖被称为“辊”。
常规的上下双辊平面轧机,可以用来生产大块的平整钢板。
而多辊轧机能够轧制圆形钢柱,也能够用来生产无缝钢管。
关于无缝钢管技术设想,最早出现在十九世纪初,但是直到十九世纪末,将近一个世纪之后,都没有人真正做出来。
很多任务程师尝试把制作铜管的工艺用在制造钢管上,结果基本都以失败告终。
相关理论专利申请了很多,但没有真正做成功的,都无法真正量产。
直到1885年,才有两个钢铁厂的工匠找到了正确方法。
其实,生产无缝钢管的技术本身并不复杂。
有了相对成熟的蒸汽机之后,难点就只剩下找到这个正确方法了。
现代无缝钢管的生产过程,看似好象是把做钢管的钢柱先烧红,然后用一根纤细一些的钢柱直接插进去,在粗钢柱硬一个洞出来。
实际上根本不是这样的。
无缝钢管不是“硬顶”出来的,硬顶是顶不穿这种钢柱的。
必须利用一种非常常见却容易被忽视的物理效应。
木棍、泥棍、面棍,只要是性质较为单一的棍子,如果被挤压着反复滚动,棍子中间就会变“酥”,甚至可能会变成中空的。
与此同时,如果从两个方向挤压,中间的撕裂就是不规则的。
但是改成从三个方向挤压,撕裂就是均匀的。
“钢棍”也有一样的特征。
所以用蒸汽机驱动三根轧辊,各自倾斜一定的角度,夹住一根钢柱持续碾压。
控制好碾压力度和旋转速度,圆柱中心就会变得疏松,甚至被撕裂。
这时候再加之一根芯棒,顶住被旋转锻造的钢柱中心,就能够相对容易的从钢柱中间慢慢的捅进去。
当这个洞被完全捅穿之后,钢柱也就变成了一根钢管。
芯棒的作用,一则是提高生产速度,不需要等到真正撕裂,只需要钢柱中心强度明显降低了,就可以开始往里顶了。
二则是固定穿孔的位置,让撕裂空洞稳定在中心线路上。
把钢柱“捅穿”成钢管之后,再换上与生产目标口径相同的芯棒,转移到定径机上轧制钢管外壁,就能得到所需口径的无缝钢管了。
有了蒸汽机驱动的三辊轧机,配合结构并不复杂的定径机,生产一根管所需的时间,就能从十几天缩短到十几分钟了。
不过,现代枪械的枪管,大部分不是无缝钢管,是用锻造钢柱钻孔生产的。
无缝钢管是“轧制”材料,性能低于“锻造”钢柱。
所以无缝钢管做成的管,虽然性能远超历史上的人工卷制熟铁管,但是也明显低于锻造钢柱钻孔制造的管。
大明现在使用的管,是使用转炉软钢铸造,然后人工锻打加工而成的。
如果是熟练工匠精心制作的精品,性能大概率超过无缝钢管。
但如果是新手试做,那性能就没有办法确定了。
无缝钢管的优势,一则是能快速大批量生产,二则是管性能稳定且均匀。
朱桓不需要制造现代自动枪械,只需要生产黑火药线膛燧发。
轧制出来的无缝钢管性能就已经算完全足够了。
现在需要追求的就是生产速度。
以前虽然有软钢铸造管,但人工捶打加工的速度仍然跟不上须求,而且人工锻打管的性能也并不稳定。
水力锻机的力量虽然足够,但是运转速度实在太慢。
有了轧辊机就彻底解放了,轧出来的无缝钢管可以直接做管,铁匠只需要去生产火的其他配件就行了。
轧辊机开发完成之后,燧发火的生产速度,应该能从每个月一万支左右,迅速提升到每个月十万支的级别。
最后就是铸币机了,用蒸汽冲压机为原型,制作现代铸币机器。
一系列的新工程开工,洪武元年末的应天府变得更加忙碌,也变得更加热闹。
一台台蒸汽机被生产组装出来,安装到各个工厂去调试和应用,开始持续不断地喷吐黑色的煤炭烟尘。
随着锅炉压力的变化,旋转的离心调速器时而起飞,喷出白色的锅炉蒸汽,稳定锅炉和气缸系统的压力。
现在这个世界的秦淮河畔,没有什么脂粉气息了,只有煤烟和锅炉蒸汽。
不过煤烟和蒸汽很快就不只是聚集在秦淮河上了。
测试用的电单车装配完成后,便开始拖着成串的钢铁车厢,在码头、工厂区、新旧皇宫之间呼啸着来回奔驰。
蒸汽电单车喷吐白烟的样子,有点象是牛在干活的时候喘气,所以俗称铁牛。
这种机器强大的力量,让应天府的百姓大受震撼,甚至于感到恐慌,怀疑是不是什么妖邪之物在驱动。
不过最近这几年,应天府的奇怪事情足够多。
比如说皇宫能够招引雷电,已经是很多人亲眼所见的神异之事了。
把天下的铁匠都往应天府招募,然后就有了似乎用之不尽的钢铁,以至于能够在地面上铺设钢轨。
还有自动织布机,速度快到能够消耗掉整个江南的棉花。
以至于开始在中原大量种棉花以供应,现在出现这个蒸汽电单车,虽然造成了一些恐慌,但也形成了更多的畏惧。
因为朝廷似乎掌控越来越多的神异力量了。
这些神异力量对大部分人都是有利的,皇宫周围百姓不用再担心雷击了。
应天府周边的所有钢铁农具、各种钢铁工具,价格都在持续下降。
大部分人也都在期待,这铁牛会不会有什么特殊的好处。