天启三十八年春,京城勤政殿的朝会气氛凝重如铁。通商署署令沈仲文手捧一卷厚重的奏疏,额角渗出细汗,躬身立于殿中,奏疏封皮上全球航运效率奏报八个字,在晨光下透着沉甸甸的分量。此时的华夏,虽已凭贸易与医疗奠定盛世根基,却在跨洋航运这道关卡前,遭遇了制约发展的瓶颈——胤宸此次召集群臣,正是要为这道难题破局,一场关乎全球贸易格局的格致攻坚,即将拉开帷幕。
朝会痛点:航运困局掣肘盛世贸易
启禀陛下,臣奉令核查全球航运现状,所见皆为阻滞贸易扩容之顽疾。沈仲文展开奏疏,声音带着难以掩饰的急切,当前跨洋航运皆赖传统帆船,南洋至欧洲航程需三月之久,且全凭季风定速,遇逆风则延误两月有余;货物在途损耗率高达15%,丝绸易潮、茶叶易霉变,半数珍品未至欧洲便已损毁。
他顿了顿,翻到奏疏后半段,语气更沉:更甚者,中原至南洋货运成本占商品价值三成——一匹特级云锦从苏州运至新加坡,仅运费便耗去白银一两五钱,若再转赴欧洲,成本叠加,利润骤减。长此以往,丝绸、茶叶等核心商品远销受限,全球贸易扩容恐成空谈。
殿内群臣哗然。户部尚书周敬之出列附议:沈署令所言不虚。去年欧洲贵族订购的百鸟朝凤云锦,因帆船遇风暴延误两月,抵达时半数霉变,损失超万两银。航运不畅,实乃贸易心腹之患。
工部尚书李修远亦面露难色:臣曾尝试改良帆船船体,然风速风向非人力可控,航程与损耗难题终难破解。
御座上的胤宸静静聆听,指尖轻叩案几,目光扫过殿中舆图——图上南洋至欧洲的航线被标注为红色,如一道漫长的枷锁,束缚着商品流通的脉络。他起身踱步,停在舆图前,声音沉稳却带着不容置疑的决心:贸易之魂在流通,流通之困在航运。帆船赖天而行,非长久之计。朕意已决,启动蒸汽动力攻坚计划,以格致之力破航运之局!
此言一出,殿内瞬间寂静,随即爆发出抑制不住的惊叹。格致学院院正宋应星眼中闪过精光,他深知蒸汽动力的潜力,此前曾向胤宸递过相关构想,今日终得圣断。
宋应星。胤宸唤道。
臣在!宋应星快步出列,躬身应道。
朕命你牵头,联合工部启动蒸汽动力研发。胤宸目光灼灼,研发当以通全球、促贸易为核心,首要目标攻克蒸汽船,解决跨洋航运痛点;同步储备蒸汽机车技术,待船运突破后,再攻坚陆运瓶颈。
臣遵旨!宋应星朗声领命,声音因激动微微颤抖。
研发立项:锚定蒸汽船,布局动力革命
朝会之后,胤宸召宋应星、李修远入宫议事,敲定研发细则。御书房内,三人围着一张空白图纸,勾勒研发蓝图。
蒸汽船之关键,在动力核心——蒸汽机。宋应星指着图纸中央,此前格致学院曾试制单缸蒸汽机,然动力间断、输出不稳,难以驱动千石级船舶。此次研发,需先突破蒸汽机核心技术。
李修远补充道:船舶航行需持续稳定动力,且船体承重有限,蒸汽机需体积小、功率大。工部可调配最优铁匠与工坊,保障材料与零件加工。
胤宸颔首,定下研发优先级:第一阶段,半年内突破蒸汽机核心技术;第二阶段,半年内完成蒸汽船船体设计与组装,一年内实现首航。目标明确——蒸汽船投入使用后,南洋至欧洲航程需从三月缩至一月,货物损耗率降至5%以下,货运成本削减一半。
为确保研发高效推进,三人敲定产学研协同模式:
- 格致学院:负责蒸汽机原理设计、动力测算、技术创新;
- 工部:负责材料供应、零件锻造、船体建造;
- 通商署:提供航运数据支持,明确船舶载重、航速等实际需求。
胤宸特批研发专款白银两百万两,划拨京城西郊一处废弃兵营改建为蒸汽动力研发院,配备熔炉、车床、试验水池等设施,专供研发团队使用。所需人力、物力,皆可优先调配。胤宸对宋应星道,朕唯愿早日见蒸汽船扬帆出海,打通全球贸易经脉。
团队组建:群英荟萃,各擅胜场
研发院的挂牌仪式上,宋应星正式公布核心团队名单——这支汇聚华夏格致精英的队伍,每个人都带着独特的技艺与使命。
牵头人:宋应星——动力核心的设计师
宋应星作为格致学院院正,精通机械原理与热力学,是研发团队的灵魂人物。他早年曾着《天工开物》,详述百工技艺,对金属锻造、动力传导颇有研究。此次研发,他将主抓蒸汽机核心设计,突破动力输出瓶颈。
挂牌仪式后的首次团队会议上,宋应星便抛出关键构想:单缸蒸汽机因活塞往复运动,动力存在间断期,驱动船舶时易导致航速不稳。臣提出双缸交替做功构想——两台气缸错位联动,当一台气缸活塞上行排气时,另一台下行做功,实现动力无缝衔接。
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他说着,在黑板上画出示意图:两个气缸呈90度排列,通过曲轴连接,活塞运动轨迹相互错开。按此设计,动力输出稳定性可提升200%,足以驱动千石级蒸汽船。
团队成员看着示意图,无不惊叹。机械技师阿吉上前一步:宋院正此构想精妙,若能实现,传动结构只需稍作调整便可适配。
核心成员:阿吉——传动系统的
阿吉是澳洲格致分院培养的原住民技师,早年在墨尔本机械零件分厂学习,精通齿轮、曲轴等传动结构设计。他因改良矿石传送带传动系统,提升效率40%,被宋应星破格调入核心团队,负责蒸汽船传动系统设计。
双缸蒸汽机的曲轴转速需精准控制,若转速过快,易导致齿轮磨损;过慢则动力不足。阿吉指着示意图中的曲轴,臣建议采用三级减速齿轮组,将蒸汽机转速从每分钟300转降至船舶螺旋桨所需的每分钟50转,既保证动力,又延长零件寿命。
他还提出在传动系统中加入缓冲轴承,减少船舶颠簸对齿轮的冲击。澳洲铁矿运输车辆常因颠簸导致齿轮断裂,臣曾设计缓冲结构解决此问题,可移植至船舶传动系统。
核心成员:托姆——金属材料的锻造者
托姆是工部最资深的铁匠,出身铁匠世家,擅长百炼精铁锻造。蒸汽机的气缸、活塞需耐受高温高压,普通铁器易变形开裂,材料问题是研发的关键瓶颈,托姆的任务便是攻克这一难题。
蒸汽机气缸需承受150℃高温与十斤气压,普通精铁在如此环境下三日便会变形。托姆在会议上展示一块变形的铁锭,臣计划采用百炼叠锻法——将精铁反复锻打百次,每层掺入少量镍矿(从欧洲贸易所得),提升铁器耐高温与抗压性能。
他承诺半月内锻造出首批试验用气缸:工部已特批百吨优质铁矿,臣将亲自督造,确保每块铁器都达千锤百炼之质。
核心成员:郭守敬——动力测算的
郭守敬是格致学院的水利与力学学者,擅长流体力学与动力测算,负责计算蒸汽船所需动力、船体吃水深度、螺旋桨尺寸等关键数据。
经测算,一艘千石级蒸汽船,需蒸汽机输出功率达50马力,方可实现每小时10里的航速。郭守敬展示测算报表,双缸蒸汽机按宋院正构想,输出功率可达60马力,满足航速需求;船体设计需采用流线型船身,减少水阻,较传统帆船水阻降低30%。
他还提出在船尾安装螺旋桨推进器,替代传统船桨:螺旋桨推进效率是船桨的两倍,且操控更灵活,适合蒸汽船动力系统。
攻坚启幕:封闭研发,剑指核心突破
研发院的熔炉彻夜燃烧,锤击声、金属摩擦声交织成攻坚的序曲。团队进入封闭研发状态,各司其职,向着半年突破蒸汽机核心的目标冲刺。
宋应星的实验室里,他正带领学徒调试双缸蒸汽机模型。模型由黄铜打造,两个小巧的气缸通过曲轴连接,下方连接着小型锅炉。点火!随着宋应星一声令下,学徒点燃锅炉,蒸汽缓缓注入气缸。只见曲轴开始转动,转速均匀,无明显卡顿——双缸交替做功的构想初步验证成功。
动力输出稳定!学徒兴奋地喊道,手中的转速表显示模型转速达每分钟200转,远超单缸模型的100转。宋应星却眉头微蹙:模型成功不代表实物可行,需等托姆的百炼精铁气缸制成,方可进行实物测试。
隔壁的锻造工坊内,托姆正赤着上身,挥锤锻打铁锭。熔炉内火光熊熊,铁锭被烧至通红,托姆抡起三十斤重锤,每锤都精准落在铁锭中央,火星四溅。一锤定形,二锤致密,三锤耐高温......他口中念着锻造口诀,身后的学徒们按节奏递料、翻面,一块块铁锭在反复锻打下逐渐成型。
阿吉则在绘图室里绘制传动系统图纸。他对照双缸蒸汽机模型,细化齿轮、曲轴的尺寸与咬合角度,图纸上的齿轮组如精密的钟表零件,每一个齿距都标注精确到毫米。传动系统是蒸汽机与船体的桥梁,半点差错都可能导致功亏一篑。他一边绘图,一边对助手道,手中的炭笔不停舞动。
郭守敬的测算工作也在同步推进。他带着学徒在试验水池中测试不同形状的船体模型,记录水阻数据;同时计算螺旋桨的叶片角度与直径,确保推进效率最大化。螺旋桨直径需三尺,叶片角度15度,方可匹配50马力动力。他在测算本上写下结论,眼中满是笃定。
研发启动半月后,托姆成功锻造出首批百炼精铁气缸。当沉甸甸的气缸被运至宋应星的实验室时,整个团队都围了上来——气缸内壁光滑如镜,敲击声清脆悦耳,无一丝杂音。此等精铁,足以承受高温高压。托姆自豪地说。
宋应星抚摸着气缸,眼中闪过期待:明日便开始组装实物蒸汽机,成败在此一举!
锋芒初露,静待动力破局
天启三十八年夏,研发院的试验场里,一台两米高的双缸蒸汽机矗立在中央——这是团队半月来的心血结晶。蒸汽机的两个百炼精铁气缸呈90度排列,连接着曲轴与飞轮,下方是硕大的锅炉,管道交错,透着工业时代的厚重感。
宋应星、阿吉、托姆、郭守敬站在蒸汽机前,神色凝重。注水,点火!宋应星一声令下,学徒们有条不紊地操作:向锅炉注水,点燃煤炭,关闭阀门。锅炉内的水逐渐沸腾,蒸汽压力不断上升,压力表指针缓缓跳动。
压力达标!学徒喊道。
宋应星深吸一口气,打开蒸汽阀门——只见飞轮缓缓转动,转速逐渐加快,从每分钟50转升至150转,最终稳定在200转。蒸汽机运行平稳,无明显震动,气缸外壁仅微微发热。
成功了!阿吉激动地喊道,团队成员纷纷欢呼,相拥在一起。托姆看着运转的蒸汽机,眼眶泛红:百炼精铁未负所托!
郭守敬上前查看功率计:输出功率达55马力,超出预期!足以驱动千石级船舶!
宋应星却冷静地抬手示意安静:蒸汽机核心突破只是第一步,接下来需与船体、传动系统整合。我们离致远号首航,还有半年路程。
他的目光望向研发院外的河流,仿佛已看到一艘蒸汽船扬帆起航,冲破季风的束缚,穿梭于全球航线之上。而此刻,团队已迈出最关键的一步——蒸汽机核心技术的突破,为蒸汽船研发奠定了坚实基础。
接下来的半年,研发将聚焦蒸汽机与船体的适配、传动系统的调试、螺旋桨的安装。一场更艰巨的整合攻坚,即将在研发院展开,而致远号的轮廓,也在团队的图纸上,逐渐清晰。