在工厂西南角的试车工棚,方梦华与汤铁牛、汤思退三人正围着一辆蒸汽机车壳原型忙碌。这台车厢由现有铁轨马车的底盘拼装而成,车厢本体仍是木架包皮,只是车头位置开辟了一个锅炉位与传动装置的舱体,看上去像是被斧头凿开嘴巴的木兽。
马鞍山钢铁厂的中庭此刻一片嘈杂,铁匠的锤声与蒸汽管道的呼嘶交织如战鼓。他们刚才才经历一次惨烈的测试:将锅炉蒸汽引入机体,一瞬间车体猛然一震,传动齿轮如豆腐般被掰裂,车厢甚至被震出原位。
「不是锅炉不够力,是这车根本驮不住这种力!」汤思退面红耳赤地对父亲汤铁牛吼道,「像是给驴安上虎心脏——不爆才怪!」
方梦华未语先笑。她已经换下了便于巡视的勘测服,穿着一袭藏青短袍,腰间挂着一只简化过的速记本与铅笔,沾了些铁灰,但神情自若。
她站在那颤抖的车厢前,静静看了片刻。
「一点火就像疯马发癫。」汤思退憋着气说,一旁的齿轮片早被打得变形脱落。他从铁箱中抓出另一组新铸的齿轮,转向方梦华:「这一组我们已经加厚了,结果还是被震脱了。」
方梦华蹲下来,看着锅炉气压表缓慢升高至工作区域,然后起身拉了拉传动杆,尝试轻启机器。锅炉一声低鸣,蒸汽阀微启,动力轴像被巨力敲打般猛地一震,带动整台车壳抖如寒鸦。她即刻关闭阀门,回头点点头:「是动力冲击太猛。」
汤铁牛皱眉:「可锅炉能推船,为何不能推车?水上都能稳,陆地反而不行?」
方梦华伸手在空中比划着:「船是浮的,船壳包住螺旋桨,螺旋桨在水里转动,受到阻力反而稳定。而车厢是死铁,在地上,没有缓冲。加上你们这传动轴,完全没有缓冲结构,一上蒸汽就是死推,像拿铁锤敲瓷盘,一锤就碎。」
汤铁牛眉头紧锁:「俺就不明白,船上那套螺旋桨推动比这重得多的东西都稳稳地,这车怎么一碰就碎?」
「因为传动结构不同。」方梦华抬手在车厢侧板上写了几个字,「船用螺旋桨转力从一个方向持续输出,不需要频繁加减速;但火车启动时需要瞬时大扭力,没有缓冲的话——就像你让马一下从站立跳成全速奔驰,它也会伤腿。」
汤思退眼睛一亮:「是没有『缓冲』……那该加什么?」
方梦华微微一笑,指着锅炉与车轴之间空着的几个挂位:「飞轮,还有离合器与过速保护装置。先造一个重飞轮,稳定动能输出。再加一套离合器,把锅炉的力先储存在飞轮里,等稳定转速后再慢慢导入齿轮。这样才不会震断它。」
她转身在随身携带的竹简上画下飞轮结构的草图与离合器的原理图。
汤铁牛一边看一边咕哝:「飞轮俺也听说过,但俺只见过织布机上那种,不曾想还能接这么大力气的活……」他挠头笑了:「不过妳说怎样就怎样,反正妳说蒸汽机能拉船,那船就真拉起来了。」
「飞轮这东西,重,是关键。」方梦华点头,「钢铁厂造得出吗?」
汤铁牛立刻咧嘴:「你放心,叫俺造飞天马俺还真不会,但造个千斤轮子,俺保证给你錾得滴水不漏!」
锅炉咕咕作响,如同沉睡巨兽微微咆哮。方梦华站在车厢与蒸汽机之间,挥手示意汤铁牛暂停点火。
「你们想让它一发动就拉着车厢跑,可你们知道它得推多大一个力吗?」
汤思退愣了一下:「俺只知道得把锅炉压上来,汽开了齿轮就会转。」
吴淑姬握着笔,微微皱眉,隐隐觉得有什么关键之处没明白。
方梦华不急,转身在墙边的黑板上写下两行字:
ㄈㄊ=ㄉㄆ
ㄆ=ㄇㄩ
她转过头来,慢慢解释:「你们现在让锅炉开了,直接把飞轮连上车轮,希望它带动整辆车跑起来。问题是——车现在是静止的,速度是零;你要它在一瞬间达到飞轮的转速,那是要『改变动量』,就是ㄉㄆ,要靠力乘时间来完成。」
她举起右手食指:「可是你们没留时间,直接启动——那这个力有多大?」
吴淑姬眸光一震,立刻低头在笔记本上刷刷演算起来。她用车轮半径估算角速度、再换算线速度、用一节车厢估质量,再计算动量变化。笔尖一顿,她倒抽一口气。
「……若要在一瞬间推动,一节车厢初始静止到飞轮两百转每分的等速运行,所需冲量相当于——」她抬头看着方梦华,「五百人全力撞击!还是同时撞击!」
方梦华点点头,转身拍了拍刚刚被震裂的齿轮:「所以这不是齿轮问题,是你们没给车子一个起步的节奏——哪怕是拉板车,也得先喊一声『一、二、走』吧?」
汤思退顿时恍然:「就像拉缆船,也得先『松』,然后慢慢拉紧!」
方梦华微笑点头,补充说道:「飞轮就是给蒸汽机一个『平稳转速』,离合器则是给车厢一个『平稳起步』。这两者都缺了,就像一匹马突然被鞭子抽跑,前腿快了后腿没跟上,自己都会摔倒!」
吴淑姬眼神炙热,喃喃自语:「这是『动能调节』……我们不是只有造出动力,而是要学会『驾驭』它!」
她立刻将刚才演算的数据补成一张图表:「照这数据推算,若使用八百斤重的飞轮,搭配离合器启动,起步的受力可以减到原来的三分之一,而且能延长车轮受力时间到十秒以上——这样齿轮就不会崩!」
夜色更沈,车棚灯火通明,工人们重新集结,炉火再燃。锅炉旁传来吴淑姬清脆的声音:「我来算飞轮的转速与重心位置,思退你画草图,铁牛叔你盯铸造!」
这一次,他们要让铁轨上的野兽,学会温顺起步,奔驰如风。
棚内几张草图纸摊开在地,吴淑姬的笔迹还未干,而汤思退正抹着汗,一边画着初步飞轮架构。这时,一直在旁边听得目瞪口呆的舟山木工首领——叶大春,忽然像是被什么击中了一般站直了身子。
「哎哎哎!」他大声嚷道:「我想起来了!」
众人一愣,方梦华转头看他。
叶大春满脸激动,双手一摊:「大当家,您记得八年前在咱舟山修风车磨坊时,您画给我那个『变速齿轮组』吗?说是让风大时可以减速磨面,风小时再调高转速补上,还说『离合器』要像人拉牛轭一样能随时脱开,让磨子停下!」
方梦华点头微笑:「记得,那是咱们舟山的第一座自动风磨坊。」
叶大春眼睛发亮:「那时您就说了,风、水、人、牛,都是『输入力』,但真正让磨子转的,是中间那套『齿轮』。输入变、输出变,可是齿轮转动的道理不变!」
他伸出手,比划着:「若是飞轮是第一轮,车轴是最后一轮,中间插几个不同齿数的齿轮,用来缓冲力量、分摊转速,不就是变速了?再装个咱那时用的木式离合器,把飞轮和车轴分开来——」
「……先让飞轮跑起来,再让齿轮咬合,不就稳稳当当起步了?」
汤思退猛地一拍大腿:「对啊!我们一直就想让蒸汽一开就推动车轮,可飞轮自己还没站稳,车轮又死沉沉地不动,这不是找打吗!」
吴淑姬立即补上:「若用三级齿轮组,初级小齿接飞轮、中级大齿再连小齿,最后才接大齿到车轴,这样不仅转速可调,还能让车身的震动递减分散……咱们可以按那个风磨坊原理做个缩小模型来试!」
方梦华目光含笑,转身从文件袋中抽出几页旧草图,正是当年风车磨坊设计图。她摊在木桌上,指着其中一个角落的注记:「机械能之道,不在于力之来源,而在于力之安排。」
「你们都记住了。」她说,「这个世界上没有完美的动力,只有善用的机械结构。风、火、水、人都不是重点,重点是你们怎么让它们听话。」
叶大春忍不住笑起来:「俺就是个打木头的,还以为这种话一辈子用不上,没想到八年后竟然能拿来装火车头!」
方梦华拍拍他肩:「你们这一代的工匠,注定要超过前人。因为你们学的不只是手艺,还学会了思考。」
风自长江吹来,棚外试车轨道幽幽蜿蜒,如一条等待甦醒的巨龙。齿轮与飞轮的模型已在草图与脑海中成形,这一列钢铁车队,终将带着「舟山风车」的记忆,驶向更远的地平线。