第二章 “大发明” 第四十七节 提水机、抛石车
目录：初级春秋| 作者：法拉第| 类别：历史军事
//7kankan.com// 姜海涛看到这一情况后，立刻把记忆中的翻车结构讲给轸老头他们听。去看看小说网 www.7kaNKan.com。。说白了，它就是一个木板造的斜坡水槽，然后在它上面通过转轴安一圈木制链条，每节链条上固定一块木板。人在高处通过踏板转动转轴，那一块块木板就可以把水从水槽下面刮到上面。
轸老头对这个结构很欣赏，因为它比较简单。特别是从姜海涛的描述看，刮水板不需要和木槽很吻合，左右和下面只要简单地固定上几块皮革就行，也经得起磨损。井提出把木制链条改成绳索，这样加工起来更容易。结果这办法遭到豫的反对，因为他觉得绳索长期泡在水里后很容易损坏，还是木头更耐用些。
受这个结构的启发，井和几名小工匠又提出干脆把刮板换成竹筒，从下面舀水后转到上面一翻转，不就倒出来了吗？大家一听都觉得这办法也不错，于是分两种结构开始具体设计和制造。
三天后，两台新的提水机造完了。于是三台不同结构的提水机被放到一起试验，归豹还特意来参观视察。
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真空抽水机在更换活塞皮革、竹管后，也重新完成了两天的试验。工匠对皮革的尺寸、质地进行了改进，也通过试验发现它提水越高、速度越快，磨损得就越快。
姜海涛发现真空抽水机的性能和自己预计的一样，提水高度超过6米就不行了，效率不到20%，皮革磨损比较快，几乎没有实用价值。不过有些工匠还是很喜欢这东西，觉得它如果只提水5米的话，就可以用到矿井里。
归豹听到真空抽水机有这能力后很高兴。现在胡国唯一的小铜矿就是因为渗水，还有通风问题而废弃的，姜海涛的真空抽水机和鼓风机都可以解决这个问题——在矿井里增加两条竹管，分别抽水与送风。这让归豹感到恢复采矿很有希望。有铜矿，那才有和其他诸侯打打杀杀的资本呀。
而且现在，养敖已经为他的步卒们选定了武器，需要更多的铜。
在几名甲士的提议下，他采用了一种缩短木柄长度的铍，来代替长剑。(去看看小说网 www.7kankan.com)每一什前面的5个人，左手持盾，右手持铍。他们既可以反握铍杆，从木盾上扎刺前面的敌人，也可以正握铍杆，后段挟在腋下，从木盾的缝隙中刺击。当然为了防止木盾和铍的损坏，他们还将配备短剑，作为最后的自卫武器。姜海涛也觉得这个办法好。他对于剑、铍的用法没什么心得，但从直观上感觉现在这个铍，和后世的枪用法近似，还有罗巴军团的大盾标枪加短剑。后面一排5人，就继续使用最熟悉的戈，经过更多训练的甲士还可以用戟。
于是现在步卒们的标准装备将是大木盾、铍、短剑、戈或戟。养敖觉得以现在的大约1000名甲士为基础，然后从国人中的将近18000人青壮里征召，最多可以组织起500个什，5000人的兵力。在他们中间，可以选出200人使用踏张弩，组成20个弩什游击。最后面是100辆砲弩，除了100名甲士担任什长，还需要征召900名国人，但要求不高。
这一新的编制，对青铜兵器的需求量比过去大了，因此重新开发铜矿对归豹来说显得更加重要。
不过对于霍那个地方的铜矿到底怎样，归豹也不太了解，于是问姜海涛能否找时间去那里看看。姜海涛不敢预测矿井那会有什么问题、改怎么解决，自然也不放心交给哪位工匠代劳，于是答应下来。
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另外两台抽水机，分别叫做翻车和转筒提水机，试验效果也非常好。
它们的效率都能达到50%以上，提水高度只有1米时甚至能达到70%。特别是用脚踏动转轴，可以让提水人发出更大的功率。井他们经过模拟试验和计算后，认为一个普通人用双腿蹬踏发出的功率可以达到70瓦，比胳膊高75%。而且在短时间内，双腿的功率可以达到250瓦。这种蹬踏方法还可以用到真空抽水机上，但现在由于试验竹管太高，没办法演示。
当然，这两种抽水机也有几个缺点。一是结构、体积稍微有点大，需要一块十多平方米的平地。去看看小说网 www.7kaNKan.com。二是提水高度无法超过3米，最好只在2米以下。高了以后，翻车的结构更大，而且从刮水板缝隙中漏下的水会太多。转筒提水机则是太费力了，因为水太多。减少转筒数量虽然有效果，但木链条的重量、摩擦跟着提水高度大幅度增加，所以总计效率就降低了。不过这都不是大问题。
对于农田灌溉来说，翻车和转筒提水机的综合性能无疑是很好的。十多平米的平地不难找，2米的高度对灌溉来说也足够了。归豹让姜海涛立刻把这两种抽水机的结构规范一下，交给归通负责的大工场制造。外面也需要根据水源地、农田高度情况修一些蓄水池、水渠，这相对来说更费力，归豹让薳书去物色合适的人负责。
保密问题也被提了出来，但归豹、薳书都觉得为了提高产量、扩大耕种面积，这点风险值得冒。只要框锯、卡尺等工具尽量不泄露出去，他们还是能占一点便宜的。
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当晚归豹专门组织了一场庆功宴，养敖、薳书等亲信，甚至姬妃、归苓都来参加了。姜海涛在宴会上受到了特殊待遇——归豹专门把他安排在右手第一席，比养敖还高。姜海涛虽然也很得意，但螺旋桨毕竟失败了，而且自己和养敖差了一辈呢，死活不敢坐过去。他可知道自己在这里怎么都算外来户，时间又短，千万不能太特殊了。俗话说枪打出头鸟，自己设计这抽水机，还有砲弩什么的，早晚会被归章、归贝他们知道，没准会憋着坏害自己。自己的小命可全赖归豹、养敖他们了。
推辞到最后，他以抛石车失败为由，说了一通自己“工作做得还不够，还需要努力，花费不少，但实效还不算多”等等，总算坐在了养敖之下。
谁知道第二天，井就向他汇报了一点抛石车的改进结果，效果有点出乎他的预料，但也带来更多疑问。
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原先的抛石车都是按照尺、丈、钧、步等老单位计量的。换成新单位后，井他们用四根直径10厘米的竹杆制造杠杆，然后不断调整两边的长度，寻找射程、效率之间的规律。可是这个规律似乎非常复杂，他们怎么都没办法总结成姜海涛想要的什么“公式”。在不断截短杠杆的过程中，他们好歹发现了两种射程最大的抛石车。
第一种抛石车用人拉绳，拉杆这头长0.35米，抛杆那头长1.9米，整个杠杆自重22.8公斤。按照姜海涛的限制，他们最多只用了50个人拉绳，结果1公斤的石弹可以飞出69米左右；5公斤的石弹可以飞54米左右；20公斤石弹只能飞29米，基本没用了。抛杆长一点，射程就会变小。姜海涛很容易就想到这是因为抛杆长了后，费重量变大，所以射程变小。不过抛杆再短一些，射程却基本没有增加了。姜海涛觉得有点奇怪，于是井告诉他，这抛杆再短以后，很多拉绳人都反映自己使不上劲，因为拉动速度太快。井还据此算出来，拉绳的最大速度大概只能有5米/秒，超过这速度后，每个人就很难保证30公斤的拉力，而且50个人协调起来不容易了。他们在试验1.8米的抛杆时，射程就不稳定，时远时近。综合起来，还是1.9米最好。增加人数，倒是能明显提高射程，比如50人的射程要比25人高一倍多点。但超过50人后，很难排列和指挥了，抛出的石弹也时远时近，有时还不如50人。
第二种抛石车用配重，姜海涛规定最大在2000公斤，这和70个人的拉力差不多。可是井他们却发现，这抛石车的最大射程还不如50个人。拉杆长0.5米，他们没有改变，因为短了后重物可以提供的能量必然变小，影响射程；长了后抛石车下面的空间不够，重物都要砸到地上了。这么大的重量，拉杆又比拉绳式长，重物提供的能量应该更多。但是它的最大射程只有41米，比拉绳式小多了。抛杆最好的长度是3.5米，整个杠杆重42公斤。井他们开始怕自己哪里弄错了，就造了第二根杠杆试，结果还是这个长度，这个射程。41米，实用价值就很小了，刚刚飞过城墙。不过在石弹增加到20公斤后，它和拉绳式抛石车的性能差距缩小，能抛出27米。姜海涛不明白这是为什么，只能朦胧中感觉到这配重式抛石车大概更适合抛射重型石弹。
计算两种抛石车的能量转换效率时，井他们为了更好地了解抛杆长短对效率的影响，把抛杆的重量也考虑进来了。也就是说，他们计算出的有效能量，是抛杆和射弹重量之和后的动能。抛杆的有效重量，他们根据以前试验的结果总结，认为基本上是抛杆自重的三分之二。第一种抛石车的抛杆重22.8公斤，基本上相当于15.3公斤的射弹。第二种抛杆重42公斤，相当于28公斤的射弹。
这样算下来，拉绳式上有70%～75%的能量传递给了石弹和抛杆，很不错了。而在配重式上，重物轻的时候，能有46%的能量传递给石弹，可射程只有二十多米，基本无用。重物超过1200公斤后，抛1公斤石弹，能量转换效率开始降低到30%；抛20公斤石弹时倒是还可以保持在46%左右，这也证实了姜海涛认为配重式更适合抛射重石弹的感觉。
后来井他们按照姜海涛的指示，想方设法降低杠杆的重量。根据姜海涛教的力的分析方法，杠杆上方的竹竿承受拉力，下方承受压力。豫马上就告诉井，这竹竿承受拉力的能力要比承受压力强，因此井把上面两根竹竿变成了一根，而且直径缩小到6厘米，一口气把杠杆的自重减少了三分之一。这一下效果很明显。
拉绳式的抛杆从1.9米增加到了2.2米，因为要保证拉绳的速度不超过5米/秒。这时最大射程提高到了88米，已经可以隔着城墙攻击敌人。配重式抛石车却提高不大：抛杆4米时射程最远，有54米，勉强可以用。姜海涛听到这个汇报后，立刻指示井把这两台抛石车保留下来，分别命名为一型和二型抛石车。
井他们并没有就此止步，又把杠杆下面的竹竿减少了一根，加上去掉的一些捆扎绳索，自重又降了一半。三型抛石车，拉绳式的，拉杆长0.35米，抛杆长2.8米，1公斤的石弹可以抛出134米，有点可观了。四型抛石车，配重式的，抛杆加长到4米，能把1公斤石弹抛出79米，而且10公斤石弹还能抛出57米远。不过三型、四型抛石车有一个致命缺点，那就是杠杆不结实，抛上四五十次后，下面的10厘米竹竿就开始出现裂纹。有时杠杆甚至在抛射过程中变形。
改进和试验进行到这一步，遇到了瓶颈，因为杠杆的重量实在是无法再降低了。井倒是还有一个想法，那就是在一型、二型抛石车的基础上，把杠杆上面的竹竿换成丝绳，下面的两根竹竿换成轻一些的6厘米直径的，这样能把它们的杠杆自重降低一半，达到三型、四型抛石车那样的射程，同时又更加耐用。不过他也知道，这里要用丝绳可就很奢侈了。姜海涛也觉得这办法不太可行，可自己也想不出什么办法。
最后他只好让井暂时把这四台抛石车放在工场里，和自己先去看一看船。
轸老头对这个结构很欣赏，因为它比较简单。特别是从姜海涛的描述看，刮水板不需要和木槽很吻合，左右和下面只要简单地固定上几块皮革就行，也经得起磨损。井提出把木制链条改成绳索，这样加工起来更容易。结果这办法遭到豫的反对，因为他觉得绳索长期泡在水里后很容易损坏，还是木头更耐用些。
受这个结构的启发，井和几名小工匠又提出干脆把刮板换成竹筒，从下面舀水后转到上面一翻转，不就倒出来了吗？大家一听都觉得这办法也不错，于是分两种结构开始具体设计和制造。
三天后，两台新的提水机造完了。于是三台不同结构的提水机被放到一起试验，归豹还特意来参观视察。
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真空抽水机在更换活塞皮革、竹管后，也重新完成了两天的试验。工匠对皮革的尺寸、质地进行了改进，也通过试验发现它提水越高、速度越快，磨损得就越快。
姜海涛发现真空抽水机的性能和自己预计的一样，提水高度超过6米就不行了，效率不到20%，皮革磨损比较快，几乎没有实用价值。不过有些工匠还是很喜欢这东西，觉得它如果只提水5米的话，就可以用到矿井里。
归豹听到真空抽水机有这能力后很高兴。现在胡国唯一的小铜矿就是因为渗水，还有通风问题而废弃的，姜海涛的真空抽水机和鼓风机都可以解决这个问题——在矿井里增加两条竹管，分别抽水与送风。这让归豹感到恢复采矿很有希望。有铜矿，那才有和其他诸侯打打杀杀的资本呀。
而且现在，养敖已经为他的步卒们选定了武器，需要更多的铜。
在几名甲士的提议下，他采用了一种缩短木柄长度的铍，来代替长剑。(去看看小说网 www.7kankan.com)每一什前面的5个人，左手持盾，右手持铍。他们既可以反握铍杆，从木盾上扎刺前面的敌人，也可以正握铍杆，后段挟在腋下，从木盾的缝隙中刺击。当然为了防止木盾和铍的损坏，他们还将配备短剑，作为最后的自卫武器。姜海涛也觉得这个办法好。他对于剑、铍的用法没什么心得，但从直观上感觉现在这个铍，和后世的枪用法近似，还有罗巴军团的大盾标枪加短剑。后面一排5人，就继续使用最熟悉的戈，经过更多训练的甲士还可以用戟。
于是现在步卒们的标准装备将是大木盾、铍、短剑、戈或戟。养敖觉得以现在的大约1000名甲士为基础，然后从国人中的将近18000人青壮里征召，最多可以组织起500个什，5000人的兵力。在他们中间，可以选出200人使用踏张弩，组成20个弩什游击。最后面是100辆砲弩，除了100名甲士担任什长，还需要征召900名国人，但要求不高。
这一新的编制，对青铜兵器的需求量比过去大了，因此重新开发铜矿对归豹来说显得更加重要。
不过对于霍那个地方的铜矿到底怎样，归豹也不太了解，于是问姜海涛能否找时间去那里看看。姜海涛不敢预测矿井那会有什么问题、改怎么解决，自然也不放心交给哪位工匠代劳，于是答应下来。
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另外两台抽水机，分别叫做翻车和转筒提水机，试验效果也非常好。
它们的效率都能达到50%以上，提水高度只有1米时甚至能达到70%。特别是用脚踏动转轴，可以让提水人发出更大的功率。井他们经过模拟试验和计算后，认为一个普通人用双腿蹬踏发出的功率可以达到70瓦，比胳膊高75%。而且在短时间内，双腿的功率可以达到250瓦。这种蹬踏方法还可以用到真空抽水机上，但现在由于试验竹管太高，没办法演示。
当然，这两种抽水机也有几个缺点。一是结构、体积稍微有点大，需要一块十多平方米的平地。去看看小说网 www.7kaNKan.com。二是提水高度无法超过3米，最好只在2米以下。高了以后，翻车的结构更大，而且从刮水板缝隙中漏下的水会太多。转筒提水机则是太费力了，因为水太多。减少转筒数量虽然有效果，但木链条的重量、摩擦跟着提水高度大幅度增加，所以总计效率就降低了。不过这都不是大问题。
对于农田灌溉来说，翻车和转筒提水机的综合性能无疑是很好的。十多平米的平地不难找，2米的高度对灌溉来说也足够了。归豹让姜海涛立刻把这两种抽水机的结构规范一下，交给归通负责的大工场制造。外面也需要根据水源地、农田高度情况修一些蓄水池、水渠，这相对来说更费力，归豹让薳书去物色合适的人负责。
保密问题也被提了出来，但归豹、薳书都觉得为了提高产量、扩大耕种面积，这点风险值得冒。只要框锯、卡尺等工具尽量不泄露出去，他们还是能占一点便宜的。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
当晚归豹专门组织了一场庆功宴，养敖、薳书等亲信，甚至姬妃、归苓都来参加了。姜海涛在宴会上受到了特殊待遇——归豹专门把他安排在右手第一席，比养敖还高。姜海涛虽然也很得意，但螺旋桨毕竟失败了，而且自己和养敖差了一辈呢，死活不敢坐过去。他可知道自己在这里怎么都算外来户，时间又短，千万不能太特殊了。俗话说枪打出头鸟，自己设计这抽水机，还有砲弩什么的，早晚会被归章、归贝他们知道，没准会憋着坏害自己。自己的小命可全赖归豹、养敖他们了。
推辞到最后，他以抛石车失败为由，说了一通自己“工作做得还不够，还需要努力，花费不少，但实效还不算多”等等，总算坐在了养敖之下。
谁知道第二天，井就向他汇报了一点抛石车的改进结果，效果有点出乎他的预料，但也带来更多疑问。
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原先的抛石车都是按照尺、丈、钧、步等老单位计量的。换成新单位后，井他们用四根直径10厘米的竹杆制造杠杆，然后不断调整两边的长度，寻找射程、效率之间的规律。可是这个规律似乎非常复杂，他们怎么都没办法总结成姜海涛想要的什么“公式”。在不断截短杠杆的过程中，他们好歹发现了两种射程最大的抛石车。
第一种抛石车用人拉绳，拉杆这头长0.35米，抛杆那头长1.9米，整个杠杆自重22.8公斤。按照姜海涛的限制，他们最多只用了50个人拉绳，结果1公斤的石弹可以飞出69米左右；5公斤的石弹可以飞54米左右；20公斤石弹只能飞29米，基本没用了。抛杆长一点，射程就会变小。姜海涛很容易就想到这是因为抛杆长了后，费重量变大，所以射程变小。不过抛杆再短一些，射程却基本没有增加了。姜海涛觉得有点奇怪，于是井告诉他，这抛杆再短以后，很多拉绳人都反映自己使不上劲，因为拉动速度太快。井还据此算出来，拉绳的最大速度大概只能有5米/秒，超过这速度后，每个人就很难保证30公斤的拉力，而且50个人协调起来不容易了。他们在试验1.8米的抛杆时，射程就不稳定，时远时近。综合起来，还是1.9米最好。增加人数，倒是能明显提高射程，比如50人的射程要比25人高一倍多点。但超过50人后，很难排列和指挥了，抛出的石弹也时远时近，有时还不如50人。
第二种抛石车用配重，姜海涛规定最大在2000公斤，这和70个人的拉力差不多。可是井他们却发现，这抛石车的最大射程还不如50个人。拉杆长0.5米，他们没有改变，因为短了后重物可以提供的能量必然变小，影响射程；长了后抛石车下面的空间不够，重物都要砸到地上了。这么大的重量，拉杆又比拉绳式长，重物提供的能量应该更多。但是它的最大射程只有41米，比拉绳式小多了。抛杆最好的长度是3.5米，整个杠杆重42公斤。井他们开始怕自己哪里弄错了，就造了第二根杠杆试，结果还是这个长度，这个射程。41米，实用价值就很小了，刚刚飞过城墙。不过在石弹增加到20公斤后，它和拉绳式抛石车的性能差距缩小，能抛出27米。姜海涛不明白这是为什么，只能朦胧中感觉到这配重式抛石车大概更适合抛射重型石弹。
计算两种抛石车的能量转换效率时，井他们为了更好地了解抛杆长短对效率的影响，把抛杆的重量也考虑进来了。也就是说，他们计算出的有效能量，是抛杆和射弹重量之和后的动能。抛杆的有效重量，他们根据以前试验的结果总结，认为基本上是抛杆自重的三分之二。第一种抛石车的抛杆重22.8公斤，基本上相当于15.3公斤的射弹。第二种抛杆重42公斤，相当于28公斤的射弹。
这样算下来，拉绳式上有70%～75%的能量传递给了石弹和抛杆，很不错了。而在配重式上，重物轻的时候，能有46%的能量传递给石弹，可射程只有二十多米，基本无用。重物超过1200公斤后，抛1公斤石弹，能量转换效率开始降低到30%；抛20公斤石弹时倒是还可以保持在46%左右，这也证实了姜海涛认为配重式更适合抛射重石弹的感觉。
后来井他们按照姜海涛的指示，想方设法降低杠杆的重量。根据姜海涛教的力的分析方法，杠杆上方的竹竿承受拉力，下方承受压力。豫马上就告诉井，这竹竿承受拉力的能力要比承受压力强，因此井把上面两根竹竿变成了一根，而且直径缩小到6厘米，一口气把杠杆的自重减少了三分之一。这一下效果很明显。
拉绳式的抛杆从1.9米增加到了2.2米，因为要保证拉绳的速度不超过5米/秒。这时最大射程提高到了88米，已经可以隔着城墙攻击敌人。配重式抛石车却提高不大：抛杆4米时射程最远，有54米，勉强可以用。姜海涛听到这个汇报后，立刻指示井把这两台抛石车保留下来，分别命名为一型和二型抛石车。
井他们并没有就此止步，又把杠杆下面的竹竿减少了一根，加上去掉的一些捆扎绳索，自重又降了一半。三型抛石车，拉绳式的，拉杆长0.35米，抛杆长2.8米，1公斤的石弹可以抛出134米，有点可观了。四型抛石车，配重式的，抛杆加长到4米，能把1公斤石弹抛出79米，而且10公斤石弹还能抛出57米远。不过三型、四型抛石车有一个致命缺点，那就是杠杆不结实，抛上四五十次后，下面的10厘米竹竿就开始出现裂纹。有时杠杆甚至在抛射过程中变形。
改进和试验进行到这一步，遇到了瓶颈，因为杠杆的重量实在是无法再降低了。井倒是还有一个想法，那就是在一型、二型抛石车的基础上，把杠杆上面的竹竿换成丝绳，下面的两根竹竿换成轻一些的6厘米直径的，这样能把它们的杠杆自重降低一半，达到三型、四型抛石车那样的射程，同时又更加耐用。不过他也知道，这里要用丝绳可就很奢侈了。姜海涛也觉得这办法不太可行，可自己也想不出什么办法。
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