關於機床,也許春秋戰國時期,中國的青銅劍產業使用了最早的青銅齒輪的機械機構用來給青銅劍表面雕刻花紋和打磨。不過,這僅僅是從目前出土的青銅齒輪和青銅劍的加工工藝來推測的。
不過在1478年,由達芬奇設計的水力鋸木床則是實打實的,經歷了長期生產實踐的發明。直到今天,瑞士和意大利很多山區的旅遊景點,都保留著這些古董機械,不少甚至仍然能繼續工作。
時至今日,許多中國的林區仍然有這些機械,在動力缺少的山區來進行木材加工。1960年,中國林業出版社出版了湖南省林業廳編著的《水力鋸木機》一書。達芬奇在天有靈,必須感動的熱淚盈眶——差18年就滿整整500年了啊!不得不說,這個古老的發明不僅有著顯赫傳奇的身世,還有著悠久的生命力。而達芬奇如果活在今天,肯定是在他做出許多發明之前,就因為早早發財進入了酒池肉林花花公子的人生,而遺憾的荒廢掉了。也只有在文藝復興時期階級森嚴的意大利,才能逼著他一直辛苦的工作到老。
水力鋸木機也在儒勒·凡爾納的書《神秘島》中出現過。書中的第十五章這樣寫道:「不管怎麼樣,隨著季節的轉暖,工作又繼續幹起來了。造船的工作在盡快地進行。賽勒斯·史密斯利用岸上的瀑布,建立了一個水力鋸木場;這麼一來,樹幹很快就鋸成鋪板和托架了。這套機械裝置和挪威鄉村鋸木場裡所用的同樣簡單。先用一個水平的機械裝置轉動木塊,再用另一個垂直機械裝置轉動鋼鋸,這就是全部的必要器材了。工程師用一個車輪,兩個滾筒,和幾個滑車,把它順利地裝配起來。
凡爾納寫這個機械不是沒有原因的。在很多方面,這個機械徹底改變了歐洲人對能源和機械利用的方式。水力作為一種分佈廣泛,利用方便的能源,首先讓歐洲人從繁重的體力勞動中解放出來,提高了生產力。讓他們逐漸的從人口劣勢中找到了向前發展的動力。也奠定了科技在歐洲人生活中的地位。水力鋸木機對挪威和瑞士,就像風車對荷蘭,水磨坊對普魯士和法蘭西一樣,有著「國家機械」的地位。歐洲的農村,在18,9世紀就廣泛普及了水錘泵,水力鋸,水力磨坊等機械,從另外一個角度解釋了,為什麼歐洲的農村是最美的農村。歐洲即便是最發達的城市,也沒有取得對農村的絕對優勢地位。反觀中國今日,城鄉差距越來越大,農村的發展始終沒有起色,甚至趕不上一百多年前的歐洲,真是讓人十分痛心。
正如書中描述的那樣,水力鋸木床的結構非常簡單,它的核心原理,就是將水力輪上的連續轉動通過一個往復連桿機構,轉化為鋸條的往復運動。這就替代了人力握著鋸條,往復用力鋸的過程。凡爾納描寫的則是後來出現的圓盤鋸,不是最初發明的往復鋸。從結構上圓盤鋸甚至更簡單,不過鋸條的加工要求就更高一些。
對於李志堅活塞廠的工人而言,他們需要製作的,就是一個用木料就可以實現的曲軸連桿機構。這個機構他們可真的不陌生,在冷氣機,蒸汽機上,已經是頻繁出現。在活塞廠最新的科研項目上,研究的也就是這個曲軸連桿機構實現高速轉動的課題。
不要以為作坊裡的小青年只會搞**活塞運動。機械活塞的原理,他們也是很熱衷的。李志堅稍微一解釋,活塞廠的大師傅都覺得不好意思開口了,因為他們的學徒們已經紛紛拿出了自己的設計。最終,小田的設計最簡單最便宜獲得了選用。
他的設計就像是一個圓盤的邊緣釘上一個圓棍,這個圓棍套上一個圓筒。圓筒連著裝著鋸條的往復連桿機構。而圓盤上繞著帶動木料的繩索。這個圓盤的主轉軸就連接在水力轉盤的主軸經過一重變速輪的後面。
李志堅令人按照這個設計,製作了一百套水力鋸木床,依次安裝在白鹿原的河流沿岸,優先加工木料,供應碼頭上的造船業需求。
這一百套鋸木床都可以裝載木料以後日夜自動運行,只要調配得當,三十多個人就可以操作的過來,頂得上七八百人的熟練鋸木工日以繼夜的工作。這樣的場面,不僅一說起來顯得特別拉風,而且非常的節省糧食。
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雲定海是前隋少府監雲定興的遠房族弟。隋代滅亡以後,雲家的這個分支就逃到洛陽。雲定海也開始了家傳的造船生意。到他五十歲的時候,不僅造船技術全面超越了前隋給隋煬帝的龍舟的製造技術,而且成為了黃河流域最大的內河船行。
老趙是行裡出了名的跑船師傅,用斯文一點的說法呢,就是著名老船長了。所以老趙來找他定船的時候,他本來是很高興。可是老趙後來的一番說辭,就把他惹毛了。
老趙做人雖然圓滑,但是技術上的事,他只能好心好意的直接說了。老趙說:「雲大匠,這位官人主顧,提得要求雖然不是特別離譜,但也十分苛刻。用我們老一輩流傳下來的法子,可能只怕要不成。你的多留心吶!」
處於功成名就狀態的雲定海當時就不高興了,「老趙啊,你別以為你跑了三十年船沒出過事,就可以教導起我來了!」
老趙也不惱,「雲大匠,我自然知道你的船是沒得說。可是這位主顧要的船,它就是不一樣啊!」
所以雲定海來到了長安,見到李志堅的時候,雖然畢恭畢敬,心裡還是存了一點不服。
李志堅也不多廢話,先把雲大匠誇了一番,說他家傳淵源,你家的雲定興和我爹李世民當年還是好同事好哥們,一起漂過唱打過仗云云。
然後李志堅就畫了一個船樣給雲定海。李志堅這麼說:「雲大匠。我知道你也不缺錢,身為行內的頂尖專家,也沒什麼名利上的追求了。所以這次設計的報酬,我除了給你開市場價的一倍之外,我還送你一樣東西,祝你百尺竿頭,更進一步。你看!」
一開大的宣紙上,細心的用炭筆描繪了一個經典的帆船的船型。不僅外型畫的十分細緻,更是給出了船身內部船板,肋條和龍骨的鋪設位置。
這個帆船只有兩個桅桿,用了兩個橫帆,看上去十分簡樸。它全長三十米,重量五十噸到一百噸左右。長寬比為3.5比1,不算很細長。船首有一點像維京長船的船首,圓潤而上翹。船尾的船樓也不是特別突兀。
這就是享譽世界探險史的卡拉維爾——拉丁式大帆船。
如果你看到一個帆船的船首有一個威風凜凜的,很長向前伸出的大桅桿,還有一個巨大的弧形屁股,它很可能就是一個克拉克式的大帆船。這個帆船的經典形象反覆出現在「加勒比海盜」等影視作品中。其實克拉克帆船是一種速度緩慢而笨重的三桅到四桅的設計古舊的遠洋大型帆船,一般作為船隊旗艦,而不能當作一艘來去如風,打家劫舍的海盜船。哥倫布探險美洲時旗艦聖瑪利亞號雖然就是一個克拉克式的大帆船,可是哥倫布非常討厭她。在她觸礁沉沒的時候甚至非常高興,因為他終於可以乘坐隨行的兩艘卡拉維爾式的帆船返回歐洲了。這兩艘船就是平塔和尼娜號。如果在那個時代的歐洲,要去探險肯定首選這樣的帆船,其中最重要的原因,就是體積小,造價低……跑得快,沉的起……
為什麼選擇這樣的小船給雲定海呢?因為這個船速度快,吃水淺,造價也低,不僅可以在內河航行,也可以有一定的遠洋性能,性價比算的比較均衡。加上它的結構和形制,也處於比較原始的階段,適合學習理解。而這個具有代表性的西式帆船的結構,一定會給中式結構的大師雲定海以十分深刻的震撼和啟發。
果然,雲定海看著這個宏大的船樣,各種信息堵塞了他的腦海。以他多年的經驗,這種從未出現的船型絕對不是胡編亂造的作品。就好像你可以分辨出人是在胡說八道還是在說一門外語的區別一樣。龍骨這種結構的出現,讓他立刻明白了這樣一種另外的解決船身結構的設計思路。
他指著船樣,張口結舌,一時不知道從哪裡開始說起。
李志堅笑著說:「雲大匠,不要著急。某就在這裡,隨時和你探討!」