15年秋收的時(shí)候，馬林在麥地里，曾經(jīng)委托達(dá)芬奇去研發(fā)蒸汽機(jī)。rg當(dāng)時(shí)，馬林隨手畫了一張蒸汽機(jī)原理圖，交給阿達(dá)，便撒手不管了。
如今，一年多過去了，正好馬林想起來，塔拉鉛鋅礦深度高達(dá)5米，可能需要抽水。所以，達(dá)芬奇的蒸汽機(jī)，就顯得很重要了。
不管怎么，機(jī)械抽水，總比人抽水要快多了，哪怕是最低級(jí)的蒸汽機(jī)。實(shí)際上，蒸汽機(jī)在早期，也就是17世紀(jì)末和18世紀(jì)初的時(shí)候，就是用來給煤礦抽水用的，沒別的用途。
直到后來瓦特改良了紐科門蒸汽機(jī)，采用了分離冷凝器和循環(huán)系統(tǒng)，降低了水量消耗。而且，還搞出了一套“太陽與行星”的曲柄齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，才把蒸汽機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為蒸汽機(jī)成為動(dòng)力機(jī)奠定了基礎(chǔ)……
“哎呀，糟了，我沒把‘太陽與行星’曲柄齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的圖樣畫給阿達(dá)，難怪他到現(xiàn)在還沒出成果……”馬林懊悔地一拍腦袋，想起來，自己忘記把蒸汽機(jī)非常重要的把往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)畫給達(dá)芬奇了。
達(dá)芬奇再聰明，也只是個(gè)15世紀(jì)中葉到16世紀(jì)初的人。因?yàn)榻掏⒌乃枷胧`，使得他不敢和別人交流先進(jìn)科學(xué)知識(shí)，有些閉門造車，未必能想出這套傳動(dòng)系統(tǒng)來。
當(dāng)時(shí)，馬林因?yàn)槭聝憾啵忠胫偷湸蛘蹋S手畫的蒸汽機(jī)原理圖，是最原始的單缸立式蒸汽機(jī)。而且，只畫了蒸汽機(jī)缸體部分和簡(jiǎn)單注釋了活塞運(yùn)動(dòng)的原理。其余部分，都沒有涉及。估計(jì)，有阿達(dá)煩惱的。
果然，當(dāng)馬林趕到達(dá)芬奇的實(shí)驗(yàn)室時(shí)，看到的是一個(gè)上下?lián)u擺的很土鱉的蒸汽機(jī)，而且，運(yùn)行速度很慢地在那上下擺動(dòng)。至于什么曲柄齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，那是沒有的。
達(dá)芬奇正緊鎖眉頭，在考慮如何把蒸汽機(jī)運(yùn)行速度變得飛快呢。因?yàn)椋?dāng)初馬林和他過，要讓機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)，而且運(yùn)行速度飛快。
這也是馬林的認(rèn)識(shí)上的問題了，實(shí)際上，在現(xiàn)代，不管是電器還是內(nèi)燃機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度都是飛快的。
然而，在蒸汽機(jī)出現(xiàn)的早期，蒸汽機(jī)的運(yùn)行速度就是很慢的。瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)，效率比紐科門蒸汽機(jī)高多了，但轉(zhuǎn)速也只有每分鐘四五十轉(zhuǎn)。而馬林穿前的現(xiàn)代，一臺(tái)電風(fēng)扇，隨隨便便每分鐘都能轉(zhuǎn)上5到15轉(zhuǎn)，完沒法比的。即使到了世紀(jì)初，蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速也才達(dá)到每分鐘1到3轉(zhuǎn)。所以，是馬林苛求了，而不是達(dá)芬奇做的不夠好。
接著，達(dá)芬奇很詳細(xì)地向馬林講解了他弄出來的蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理……
這臺(tái)蒸汽機(jī)的原理非常簡(jiǎn)單，就是最下面一個(gè)鍋爐，燒的蒸汽，直往上竄。當(dāng)蒸汽達(dá)到一定的濃度，形成一定的氣壓后，會(huì)沖破頂部一個(gè)活動(dòng)閥門，進(jìn)入上面的汽缸內(nèi)，把壓在底部的活塞往上頂。
當(dāng)活塞被頂?shù)揭欢ǜ叨鹊臅r(shí)候，汽缸側(cè)面會(huì)有一個(gè)開口，讓高壓蒸汽泄露掉。這樣，汽缸內(nèi)的氣壓一下子放空了。在重力作用下，活塞會(huì)回落。同時(shí)，鍋爐和汽缸間的閥門也會(huì)閉合。
通過活塞的一起一落，活塞頂部連著的一個(gè)類似平衡桿的一端，會(huì)在活塞的帶動(dòng)下，使得另一端的一根木桿上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，若是有了瓦特發(fā)明的“太陽和行星”曲柄齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，這根連桿就不會(huì)是上下直線運(yùn)動(dòng)了，而是會(huì)通過傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)一個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外，因?yàn)榛钊谏仙巾敳繒r(shí)，會(huì)有一個(gè)開口把蒸汽都釋放掉。而水蒸氣就是水汽化而成的。因此，鍋爐里的水，也隨著水蒸氣的施放而減少了。若是不補(bǔ)充水，可能會(huì)讓鍋爐燒干了，然后發(fā)生爆炸。
因此，達(dá)芬奇在汽缸底部側(cè)邊，設(shè)計(jì)了一個(gè)給水系統(tǒng)。這個(gè)給水系統(tǒng)的管道里，同樣有一個(gè)活動(dòng)閥門。而且，給水系統(tǒng)的水容器，設(shè)置得較高，有一定的水壓。當(dāng)汽缸內(nèi)壓力較大時(shí)，給水系統(tǒng)的閥門是關(guān)閉的。但是，當(dāng)活塞升到最高，汽缸里的蒸汽忽然被施放時(shí)，汽缸李的氣壓急劇降低。這時(shí)，給水系統(tǒng)的水壓超過汽缸的氣壓，然后，閥門松動(dòng)，會(huì)噴出少量的水進(jìn)入汽缸，之后被活塞壓入鍋爐里，算是加了水。
馬林聽了整個(gè)結(jié)構(gòu)的介紹后，發(fā)現(xiàn)——這么特么就是一個(gè)紐科門蒸汽機(jī)啊……
雖然，這個(gè)設(shè)計(jì)的確巧妙。但是，有個(gè)問題，就是給鍋爐加水，其實(shí)不能在上面加。因?yàn)椋仩t里的蒸汽，都是水面形成的。從上面加水，必然會(huì)讓鍋爐里的水上層表面的溫度被降低，影響蒸汽的生成。
所以，馬林記得，后世的蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，一般都是在鍋爐側(cè)下位置，給鍋爐加水的。這樣，不會(huì)降低鍋爐里水的最上層的溫度，不影響水蒸氣的大量生成。
而紐科門蒸汽機(jī)的缺點(diǎn)就在于此，從上面加水，會(huì)降低表層熱水的溫度，減少水蒸氣的生成。這樣一來，蒸汽機(jī)的水蒸氣量受到了影響，功率和運(yùn)行速度就都降低了。
而后來搞出來的從側(cè)下面加水，不但可以避免表層水溫度降低的問題。而且，把冷水加入下面，更加靠近燃燒室，也更能快速地被加熱。
“對(duì)啊，水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)……”馬林一拍腦袋，想起了這個(gè)蒸汽機(jī)的缺點(diǎn)在哪兒了。
瓦特改造紐科門蒸汽機(jī)，最重要的就是兩點(diǎn)——第一是添加了“太陽和行星”曲柄齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，使得蒸汽機(jī)的運(yùn)行，從往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成了實(shí)用的轉(zhuǎn)動(dòng)；第二就是，添加了一個(gè)帶有分離式冷凝器的水循環(huán)系統(tǒng)。
當(dāng)蒸汽機(jī)上端的水蒸氣泄露出去后，不是直接排到空氣中，而是通過一個(gè)管道，進(jìn)入一個(gè)管道周圍是冷水的冷凝器里。為了增加冷卻接觸面積，浸泡在冷凝器水中的管道，一般設(shè)計(jì)成彎曲的，以強(qiáng)化冷凝器的冷凝效果。而且，冷凝器里的水，是經(jīng)常更換的。一旦熱了，就會(huì)換成冷水。而且，冷凝用水，要求不高，啥水都可以，海水也成。不像鍋爐里的水，為了防止結(jié)垢影響效率，一般都使用潔凈的淡水。
水蒸氣在冷凝器里凝結(jié)成水后，會(huì)通過一個(gè)管道，連通鍋爐側(cè)下方，將冷卻好的水，送入鍋爐里，形成一個(gè)循環(huán)。這樣一來，鍋爐里的水，基就不怎么損耗了。而鍋爐，也不需要經(jīng)常從外面加水。畢竟，從外部加水，很容易讓熱起來的鍋爐冷卻下去，影響蒸汽機(jī)效率。
不過，也不是有了這個(gè)冷凝循環(huán)系統(tǒng)后，就不用加水了。因?yàn)椋椎幕钊皇前俜职倜芊獾摹Ｗ龉Φ臅r(shí)候，也會(huì)有少部分蒸汽，從汽缸和活塞間的空隙里逸散出去。
所以，即使有了冷凝循環(huán)系統(tǒng)。過一段時(shí)間，鍋爐還是要從外部加一次水的。就像當(dāng)初的綠皮老火車，靠站的時(shí)候，就經(jīng)常要加水。鍋爐的水要加，冷卻水同樣要加。
因此，為了鍋爐安不爆炸，鍋爐側(cè)壁，一般會(huì)使用耐高溫的玻璃，或者其他儀器，顯示鍋爐里的水位。一旦鍋爐里的水位降低到了危險(xiǎn)程度，為了防止爆炸，就需要暫時(shí)停機(jī)，把鍋爐里的水加滿。
馬林把以前初中時(shí)物理老師給講的瓦特蒸汽機(jī)的兩個(gè)重要改進(jìn)講給了達(dá)芬奇聽，把達(dá)芬奇聽傻了。然后，這老頭仰天長嘆：
“老夫一直以為自己是世界上最聰明的人，沒想到啊，那個(gè)叫瓦特的家伙，居然比老夫還牛……”著，達(dá)芬奇眼眶居然濕潤了。顯然，這貨被打擊到了。
馬林忍著笑，對(duì)達(dá)芬奇道：
“好了，阿達(dá)，別灰心。每個(gè)人都有自己的特長，那個(gè)瓦特，也就是蒸汽機(jī)上比你厲害罷了。比畫畫，你肯定比他強(qiáng)的！”
聽馬林這么一，備受打擊的達(dá)芬奇，才好受一些。然后，根據(jù)馬林的思路，對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行了“瓦特”化……
不過，馬林清楚地記得，瓦特蒸汽機(jī)上，還有一個(gè)離心式調(diào)速器的，是用來控制蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的。
但是，馬林上輩子的初中物理老師沒有講這個(gè)原理，所以，馬林也不懂。畢竟，他又不是機(jī)械系畢業(yè)的，只是個(gè)物理學(xué)的還不錯(cuò)的文科生而已。
這樣一來，蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速，可能有些不穩(wěn)定。但管他呢，蒸汽機(jī)要求來就不高，速度不穩(wěn)就不穩(wěn)吧。
但著“能做好最好”的原則，馬林簡(jiǎn)單地向達(dá)芬奇闡述了離心式調(diào)速器的原理，大概就是一個(gè)錐擺，連接蒸汽閥門，以控制蒸汽輸出的速度……反正，馬林把這個(gè)難題留給達(dá)芬奇了……上位者嘛，就要學(xué)會(huì)把問題丟給臣屬……要是自己啥都干，鐵定是諸葛亮過勞死的下場(chǎng)……
等到瓦特式蒸汽機(jī)面世了，那么，用來抽水就容易了。到時(shí)候，馬林再把阿基米德螺旋拿出來，弄成螺旋式抽水泵，用來抽塔拉鉛鋅礦的地下水，不要太實(shí)用哦……8)
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