第二章 “大发明” 第四十九节 抄纸、帆船
目录:初级春秋| 作者:法拉第| 类别:历史军事
//7kankan.com// 近一个多月来,轸老头他们已经可以批量造一些纸。(去看看小说网 www.7kankan.com)质量上基本能用来写字,也比竹简轻多了、大多了,但还是不能折,只能用作临时性的书写,不适合长期保存。造纸方法上也基本是:舂、碾破布以及剁烂的渔网,一直捣成糊状,然后加水搅拌稀释,最后刷到板上晾干碾压。轸老头他们通过反复试验后,只在干燥过程上有了比较大的改进。
当初是刷在铜板上自然晾干。后来发现不必等纸在铜板上完全晾干,半干状态下就可以碾压一下然后揭下,放到一些石板、木板上继续晾干,这样可以提高铜板的利用率,快点出纸。于是他们又试着用火加热铜板,希望能加快纸干燥的速度。结果发现这火候比较难掌握,稍微大一点,纸就容易起皱。后来在一名工匠的提议下,他们磨制了一块光滑的大石板,架到一个小火塘上,温度就容易控制了。姜海涛当时一听汇报,就明白这应该是因为石头的传热能力比铜差。这样,纸的干燥速度大大加快。工匠们还磨制了几块光滑的石头代替昂贵的铜棍,用它们在石板上碾压一下纸面,就可以让纸不那么毛糙了。他们还发现,碾得太光滑或者不均匀的纸反倒不适合写字。
不过破布、渔网也不是很丰富的材料。姜海涛曾让大家把用过的纸都交还给轸老头,重新捣成纸浆造纸。轸老头后来告诉他,这些纸上因为有墨,重新造几次后就需要用清水浸泡漂洗一遍,而且也会因为再造、使用过程中的损耗而越造越少。用刨花造纸,却一直没成功,哪怕他们用新发明的高压锅煮刨花。煮过的刨花倒是也能舂、碾成糊状,但稀释刷浆后,干燥而成的东西总是质量不高,很容易折断。轸老头一度认为这刨花、木头肯定造不了纸,但姜海涛根据后世的见识,认定这应该能成。
他前几天曾经看过轸老头的试验记录,发现了两个问题。一是轸老头试验的次数还是太少,因为原料并不算丰富。二是轸老头没有对各种条件进行细分,试验工作不是很有条理。比如他既用普通的陶罐煮过,也用高压锅煮过,但前者只煮过1、2小时,后者也只煮过1、2小时。他让轸老头每5分钟分一级,多试验几次,而且把高压锅的时间缩短一些,最短可以到开锅后5分钟,间隔也缩小到1分钟。因为姜海涛凭直觉认为,刨花煮的时间长短,大概也会对造纸质量有很大影响。他还让轸老头把刨花按照厚薄、长短分一下类,因为那和需要煮的时间大概也有关系。这些要求当时可把轸老头吓了一大跳,心说这得多大工作量!好在姜海涛告诉他不必太着急,慢慢试就行。
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今天给姜海涛打开一扇窗户的是水槽,让他回忆起一个介绍中国造纸术的电视节目,里面有这样一段场景:造纸工人把一个大框,或者是大板,浸到一水池纸浆里晃一晃摇一摇,然后提起来,上面似乎就有了一层水淋淋的纸,然后再揭下来,放到一边。回忆起这个片段时,又勾起了一个模糊的词——“抄纸”,好像就是指这种在水里捞纸浆的过程。这大概是从“抄手”那里演变来的。
不过姜海涛也有一些疑问。首先是这个东西应该像簸箕、筛子之类的,否则水从旁边流,肯定会把纸浆冲乱,成不了纸。但这东西到底是什么做的,他怎么也想不起来。第二,就是这玩意上的纸浆,到底要过多久才揭下来。当然不必等到全干了再揭,就像在铜板上刷浆一样,否则很容易撕破,也浪费时间。但是刚捞起来后立刻就揭,似乎也不太可能。
虽然记忆里的东西只有这么多,但已经很有用了。姜海涛把这个所谓的“抄纸”思路告诉轸老头,让他进行尝试。讨论、解释了半天,轸老头还是似懂非懂,但他还是听明白了自己下一步的工作,是立刻着手造两种抄纸的工具:第一种是编一个又平又扁的竹簸箕,第二种是在木框上绷一块麻布。橹的工作被完全交给了豫负责。
不料几天后轸老头给姜海涛带来一个坏消息:竹簸箕、麻布抄纸不太成功。它们倒是都可以抄出纸浆,但前者不够薄,厚度和刷浆差不多,而且还不平整。去看看小说网 www.7kaNKan.com。后者和纸浆常常粘合在一起,很不容易揭不下来。姜海涛问他是否把纸浆稀释了,轸老头说这样试过,但很容易从簸箕眼里漏下去,而且平整问题解决不了。他建议还是用刷浆、碾压的方法。
姜海涛从内心觉得,这刷浆法肯定只是一个权益之计,不是最好的办法,关键还是要找到抄纸的好工具。麻布不行,就用更光滑细致的布。于是他跑到归苓那要来几块丝帛,交给轸老头去造抄纸工具。轸老头拿到丝帛时吓了一跳,因为这么贵重的东西居然被姜海涛拿来在“脏水”里泡!姜海涛也觉得这很浪费,于是告诉他先作实验,看能不能抄出纸,里面有什么规律,需要把纸浆稀释到什么程度,然后再看可以用什么东西代替丝帛。
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这时,井那一组已经完成了船帆的很多试验,开始和木匠们一起制造新的小帆船。帆面不大,也就3米宽、3米高,因此破例采用了麻布。结构上的改动不算大,只是多了一套控制其角度的绳索系统。新木船也造好了一条,只有5米长,1米宽,准备坐三个人进行试验。其中一人将负责控制船尾的新型开孔舵。
豫按照姜海涛的描述和要求,也设计制造了一支橹。它像一支长桨,但在三个地方有明显变化。第一是柄的端头,有30多厘米长的部分被煣制弯了,和长柄的主体形成30度左右的夹角,顶端还有一个环形槽;第二是柄的中部变粗了,中间还挖了一个洞;第三是桨叶更宽了一些。
姜海涛立刻带着豫,还有新加入这个集体的两名船工来到了上次试验螺旋桨的湖泊。两名船工对于姜海涛提出的反过来划桨感到不理解,因为他们认为那样不容易出力。姜海涛不太明白他们为什么这样说,但也没时间细究,于是都留到这一天和橹一起试验了。
湖里已经准备好了两条小船,都可以划桨。其中一条的船尾上增加了一个小木柱。豫把橹搬上去,中部的洞套在木柱上,这样就能以它为支点转动了。橹柄顶端的环形槽上被绑了一根麻绳,绳的另一端系到下面船板的一个木洞里。姜海涛不等豫下来,就亲自登船,握住了橹柄。
他左手抓着橹柄上的弯折部位,右手抓住麻绳上靠近柄端的地方。左手一推,右手却不动,橹柄立刻稍微旋转了一点。扭头向左一看,本来垂直于水面的橹叶现在已经扭转了,上沿偏向左舷。姜海涛接着推动左手,橹叶就开始向右舷摆动,斜斜地拨动水面。他明显感觉到手里的橹柄在上翘,因为橹叶在水的作用下往下压,这自然也会对船产生反作用力。双手推开后再一回拉,还是左手先动,右手慢一些,橹柄就变成向这边扭转,橹叶换了个倾斜方向。
姜海涛满意地点点头,然后跳下了船。随后的对比试验完全在意料之中,因为豫一个人摇橹前进的速度,要比两名船工划桨的另一条船快一些。在起步阶段,划桨船要比摇橹船加速快,但后者很快就达到了更高速度,慢慢追上并超过了对方。两名船工们对这橹的能力非常惊讶,因为他们不理解左右摆动的桨,怎么能把船推得向前走。俩人围着橹看了半天,又轮流上去摇动。开始不得要领,豫只好给他们示范和讲解,顺便教给他们一些力学概念和知识。
不过姜海涛也从对比试验中发现了一点问题,那就是橹的极限速度大概不高。双方都按照事先的要求,只使出了普通大小的力气。这时,豫摇橹的速度已经比较快了,似乎没有太高的加快余地。所以就算豫想全力快速划船,也有点不便。而划桨的人还可以大大提高频率和速度,全力冲刺。
询问了豫和船工的感觉后,他们都表示这个橹叶还可以加宽。姜海涛根据力的分析,还提出把绳索系点和杻(就是船尾的小木柱)之间的距离缩短,绳索加长,让橹叶更加垂直地**水中。按照他的理解,垂直**的橹叶效率最高。去看看小说网 www.7kaNKan.com。豫也这样认为,但觉得太直了以后不易操作,还容易碰到水底。他打算今后造一支叶和柄之间也弯曲的橹,这样橹柄还是和现在的角度差不多,橹叶却可以更垂直地入水。
细节改动和测量,姜海涛觉得以后可以交给豫和那两名船工负责了。反正他已经基本确定,这橹的推进效率要比桨高,特别是在不要求太高航速的情况下。它至少能在运输船上代替桨,节省一半的人力。要说战船,胡国并不像楚、吴那样有强大的水师,所以姜海涛还没见过,但也可以确定那玩意对速度要求比较高,橹未必好过桨。一条战船上,可以布置的长桨数量肯定能比橹多,而且桨手更容易使出爆发力。
随后进行的试验,是正面划桨与反面划桨的对比。船刚刚离岸,姜海涛就看出自己原先的预测确实错了,船工们是对的。他们正面划桨的两条船,要比反面划桨的对手快很多。看着两条船上四个人的划桨动作,姜海涛发现错误的原因是自己把坐着划桨和站着划桨弄混了。现在船上的桨手都是站立的,因此在正面划桨时,可以利用弓腿的力量向前使劲推桨。如果反过来拉桨,他们的腿反倒使不上劲,除非降低桨柄的高度,把身体坐下来。在姜海涛看的奥运会比赛上,皮划艇就是非常低的,桨都贴近水面,运动员也是坐,那自然是拉桨比推桨有力。
看到这结果,姜海涛心想自己是不是把桨手也安排成坐姿?想到皮划艇,姜海涛又回想起一个细节。当年北京奥运会期间,有同学注意到运动员划皮划艇,拉桨时还在蹬腿,然后好像坐在垫子上往后滑,增加了划桨的距离。后来在班上聊天后,大家七嘴八舌,终于知道运动员的**下确实有一个可以滑动的坐垫,这样划桨时不仅能利用胳膊和背部的肌肉,还能利用大腿的肌肉。
姜海涛立刻把船工和豫叫过来,向他们描述了自己的设想:用竹和皮革造一种又窄又长的小艇,只有一人宽,但有10米长,中间坐着三四人划动两侧的长长木桨。他还在地上,参照记忆中的奥运皮划艇划出了结构图,包括那种滑动的坐垫。不料他这个设想立刻被两名船工否定了,理由也很简单:船舷这么矮,稍微有点浪就进船舱了,怎么可能航行?
这下又弄得姜海涛很不好意思。不过他立刻就找到了一个台阶,提出了改进:在船员腰间套一种皮裙,让他们和船舱之间密封起来。这是他参照漂流运动想出来的,里面用的那种单人小艇即使翻了,也不会沉入水下。可惜这想法很难实现,因为船工和豫都觉得这么大面积的皮革简直太昂贵了。
豫针对姜海涛的设计缺陷提出了一些改动。首先就是把材料还原成木板,把船舷加高。然后是把姜海涛设计的长划桨弯曲一点,以便桨叶还能入水。两名船工提出这么窄的船,高了后容易侧翻,姜海涛立刻根据双体船的记忆,在两侧伸展开的划桨支架下增加了两个浮体。经过这些改动后,这船基本得到了船工的认可,觉得它可以下水航行,速度也肯定很快。因为在现在的船中,还没有这么细长的。特别是姜海涛设计的刀尖样船首,和常用的船差别很大。可是这时候两名船工和豫也萌生了一个疑问:造这船干什么?
豫可以算是跟随姜海涛的老人了,所以没有顾忌地马上提出这个问题。这一下还真把姜海涛问住了。是呀?造这船干什么,难道自己要创办奥运会吗?要说实用价值,恐怕只能是送个信什么的。这可不算大。不过他随后就想到,自己要去霍重开铜矿,水路上离胡城至少250公里,届时和胡城之间的通信联络可以用这种船。
想到这,他告诉豫和船工,自己今后会需要这种快船送信,它的设计思想就是快,不需要运送什么人员、货物。姜海涛随后还告诉他们,橹也要仔细设计和试验一下,一定要找到效率最高,也就是最节省人力,同时速度又不是太慢的结构。因为今后他们可能需要频繁地在两地之间进行水路运输,这时降低成本就很重要了。
要说运输,新式的船帆自然是比橹还好。两天后,那艘5米的小帆船就造好了。当然,有一些对船的寿命有影响的工序,比如木材风干、捻缝后的时间等,他们都简化了。宫城里有河流穿过,东西面都有一个小水门。为了保密,养敖带人协助姜海涛他们,天不亮就把小帆船悄悄划出了西水门,顺小河进入了颖河。两艘大船已经等在这里,因为归豹准备亲自看一看这可以迎风前进的新帆船。
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天亮后,井带人给小帆船插上桅杆,装好船帆。老天也挺帮忙,有平稳的西北风,顺着颖河流向。姜海涛和井已经在水槽里用船模进行过顶风航行的试验,但由于水槽宽度限制,那个之字形走不大,又需要不断改变帆和舵的方向,因此航行过程很不连续。现在到河里后,还能不能实现这一步,他们没有完全把握。好在河面还比较宽,有50多米,姜海涛让井先横渡颖河,看看在实际的横风中航行情况如何。另外一条传统的小木船停在附近,上面有4名桨手、1名舵手,准备跟随小帆船划行,进行对比试验。
井和另外一名工匠立刻开始转动船体前后的两个滑轮。它们都绕着一圈丝绳,两端分别系在船帆的横竿上,一根连着上面的,一根连着下面的。转动滑轮,改变两边丝绳的长度,就可以控制横竿的角度。造船时,井他们最初是把两个滑轮都固定在船尾,这样也许一个人就可以操作,同时控制帆的底部和顶部。但是他们随即发现这滑轮不能固定住,否则无法张紧丝绳,适应不同的角度。特别是有人提出,船帆在风大时可能不需要全部升起,这时上部那根丝绳就会长了。于是他们把滑轮座制成了一个Y字形,用绳索连在船面的一根横梁上,这样就能前后移动滑轮,把帆张紧。可是两个滑轮在控制帆的过程中会有点摆动,互相干扰,船尾还有舵,于是空间显得拥挤了。他们最后只好把一个滑轮移到船首,先进行试验,可以航行后再根据情况改进这套绳索控制系统。
俩人把船帆调整到64度角,与右侧来的西北风有32度左右的夹角。船体也被船尾的舵手用一根槁撑开,摆成朝向对岸的架势。随着船帆上的麻布开始振动,船体慢慢向河心加速。当它离开河岸十多米时,速度已经不低了,一旁的划桨小木船正在用俩人划桨。看风的情况,姜海涛觉得小帆船似乎还会再快一些。不过在风的作用下,小帆船已经出现两个特有的现象。一是船体在向左微微倾斜,井他们三人都坐在了右舷以保持平衡。第二就是船在前进的同时,还在往左慢慢地漂移。虽然河水也在往左流,但和那艘划桨木船相比,小帆船向左移动的速度显然更快一点,不完全是水流引起的。小帆船上的三个人也发现了这个问题。看他们交头接耳的样子,似乎正在讨论怎么办,但最后也没采取什么措施。划桨木船上的人看了看岸上,于是姜海涛示意他们跟上去。
两艘船很快就到了河心,这时小帆船开始右转,稍微迎着风向上游斜驶过去。虽然速度慢了些,但归豹和其他人还是都看出来:这艘小帆船可以迎风前进。他们不禁交头接耳起来。姜海涛没有管他们的议论,因为后面将是最重要的事情——迎风转向。过了河心,平稳地航行了一段距离后,小帆船突然向右转弯,随后大家看到井和另外一人在使劲地转动滑轮,船帆开始转动。当船头迎风时,船帆正好也迎风了,于是小帆船在风力和水流的作用下停了下来,然后居然开始向下游漂去。井他们还在转动船帆,舵手则拿出了一支木桨在船尾划动,让船继续转向。岸边人的议论更加热闹了,姜海涛甚至可以听见一个人说:“你看,不行了吧?”
不过船上的三个人忙活了一阵后,终于重新摆好了船头和船帆的角度,完成了一个之字形转向,开始向这边迎风驶来。岸边的赞叹声重新占了上风。姜海涛却从这里发现了一个比较大的问题,那就是船帆的调整还是不够灵活。刚才如果他们不采用丝绳滑轮系统,而是直接由俩人拉着绳索控制船帆,就可以顺风转动船帆,不让它与风向垂直,避免那个减速过程。现在这么一耽误,小帆船的速度可就比划桨船慢多了。
两条船靠岸后,姜海涛立刻来到船边,让他们把丝绳从滑轮上解下来,准备再试航一次。井说刚才他们三个人忙得一头大汗,差点想把吊船帆的绳索砍断。幸亏船上留了三支备用的桨,这才完成了转弯。对于用人手直接拉动丝绳,井觉得对这小船来说确实更合适,但他觉得今后在大船上肯定不能这样,不然船帆会乱转,很难固定住。
姜海涛看着两名工匠在那里解开丝绳,心想:按道理说,这风对船帆的力应该是作用在中间的,在旋转中心轴上,属于接近平衡的状态,那转动船帆时应该不需要太大的力;井觉得船帆会乱转,是不是因为这个力现在不在中间呢?于是他问井,刚才转动船帆时,感觉船帆自己要往哪边旋转?井愣了一下,说自己刚才没顾得上注意,这次用人拉绳,应该能明显地感觉出来。
第二次航行果然顺利多了,小帆船斜冲向对岸驶去,速度不比俩人划桨的木船慢。快到对岸后,随着舵手操纵船转弯,船帆也在俩人的控制下旋转。最后船头右转了大约90度,船帆则相对于船体左转了60度。随着上游来的风吹到船帆上,然后偏向船尾,小帆船继续向这边的河岸斜驶过来。看它前进的目标点,明显地是上游了。姜海涛立刻从岸边绕过归豹站立的那两艘大船,等着井他们靠岸。归豹和养敖也从船上下来,走到了他的跟前。
“海涛,你这船还真神奇啊!这样,我们是不是能一直借着风力开到霍,再开回来,不用划桨了?”养敖首先开腔。归豹也笑着看向姜海涛。姜海涛笑了笑:“应该能这样,只要有风。咱们去的时候基本顺风,应该能快一些。回来时就慢点了,大概得像这条船一样,不断转弯地走。”“去的时候到淮河那一段,也有点逆风。我们要向西开,现在风向大多是西北的。不过我觉得你这帆小了些。”“这只是试验的。等我找到控制帆的更好办法,可以在船上立两三根桅杆,用多点帆。”“哦?那后面的帆不会挡住前面的吗?哎!你看我,还把你这当过去的帆呢。你这样用帆,应该不会。如果真是完全顺风航行,那用一面帆也够快了。公子,你看呢?”养敖大概发现自己说得太多了,没给归豹留下机会,于是最后一句问向归豹。
归豹看到井他们把船靠岸后放下船帆,然后点头说:“是很快呀。不过这船上还是要准备不少桨手,如果没风了怎么办?嗯,我看也可以用海涛你刚刚造的那种橹,它和这船帆都挺省力的。”养敖点点头。归豹接着说:“不过你今后的船帆不会都要用布吧?那可很贵啊。”姜海涛摸了摸头:“能用布当然最好了。不过我想用竹篾编也行。要从航行上看,这俩效果差不多,只不过用布的话能把帆造得更高更大一些。”“哈哈,那你要是能让我们每年多织出几丈布,我就给你几丈布造帆。”
嘿,姜海涛心说这船帆怎么说得好像是给我造的,你这家伙还真抠门。这时井已经走过来了,给归豹他们行过礼后立刻告诉姜海涛,他已经发现侧风、迎风航行时,风作用在船帆上的力不在正中心,而是靠前一些。因为在刚才的航行中,他们俩都得用手顶住船帆上竹竿的两头,防止它变成迎风的状态。这让姜海涛感到有点奇怪,因为按照他的理解,这帆在风的作用下应该会顺过来。怎么会这样呢?
看他皱起眉头,养敖问他有什么问题。姜海涛感觉细说起来很复杂,于是简单地告诉他们,自己回去后还需要用船模再试一试,看怎么布置船帆更合适。养敖接着问他要多少时间才能把现在的船帆改成这样,因为这关系到他们什么时间去霍。归豹显然也很着急,希望尽快恢复铜矿开采。于是姜海涛告诉他们,现在这新式船帆只是被证明原理上可行,具体的结构和操作上恐怕还有很多问题需要在试验中发现和解决,因此他打算只改装两艘帆船,估计几天就能弄好。归豹也觉得这样更好,然后问他,是不是那个橹也会改到船上试一试。姜海涛说不仅是橹,还有代替碇的锚,新造的一条木船,以及曾经失败的螺旋桨。
归豹他们听说他还想造什么螺旋桨,都感到有点惊讶。养敖问他是不是有了什么新点子,姜海涛说自己还不确定,等到船队出发时再告诉他。于是三个人把出发日期确定在了2月1日,离现在还有十天。
这十天中,姜海涛又完成了三项“发明”。其中头两项都和农业生产有关,也非常重要。
当初是刷在铜板上自然晾干。后来发现不必等纸在铜板上完全晾干,半干状态下就可以碾压一下然后揭下,放到一些石板、木板上继续晾干,这样可以提高铜板的利用率,快点出纸。于是他们又试着用火加热铜板,希望能加快纸干燥的速度。结果发现这火候比较难掌握,稍微大一点,纸就容易起皱。后来在一名工匠的提议下,他们磨制了一块光滑的大石板,架到一个小火塘上,温度就容易控制了。姜海涛当时一听汇报,就明白这应该是因为石头的传热能力比铜差。这样,纸的干燥速度大大加快。工匠们还磨制了几块光滑的石头代替昂贵的铜棍,用它们在石板上碾压一下纸面,就可以让纸不那么毛糙了。他们还发现,碾得太光滑或者不均匀的纸反倒不适合写字。
不过破布、渔网也不是很丰富的材料。姜海涛曾让大家把用过的纸都交还给轸老头,重新捣成纸浆造纸。轸老头后来告诉他,这些纸上因为有墨,重新造几次后就需要用清水浸泡漂洗一遍,而且也会因为再造、使用过程中的损耗而越造越少。用刨花造纸,却一直没成功,哪怕他们用新发明的高压锅煮刨花。煮过的刨花倒是也能舂、碾成糊状,但稀释刷浆后,干燥而成的东西总是质量不高,很容易折断。轸老头一度认为这刨花、木头肯定造不了纸,但姜海涛根据后世的见识,认定这应该能成。
他前几天曾经看过轸老头的试验记录,发现了两个问题。一是轸老头试验的次数还是太少,因为原料并不算丰富。二是轸老头没有对各种条件进行细分,试验工作不是很有条理。比如他既用普通的陶罐煮过,也用高压锅煮过,但前者只煮过1、2小时,后者也只煮过1、2小时。他让轸老头每5分钟分一级,多试验几次,而且把高压锅的时间缩短一些,最短可以到开锅后5分钟,间隔也缩小到1分钟。因为姜海涛凭直觉认为,刨花煮的时间长短,大概也会对造纸质量有很大影响。他还让轸老头把刨花按照厚薄、长短分一下类,因为那和需要煮的时间大概也有关系。这些要求当时可把轸老头吓了一大跳,心说这得多大工作量!好在姜海涛告诉他不必太着急,慢慢试就行。
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今天给姜海涛打开一扇窗户的是水槽,让他回忆起一个介绍中国造纸术的电视节目,里面有这样一段场景:造纸工人把一个大框,或者是大板,浸到一水池纸浆里晃一晃摇一摇,然后提起来,上面似乎就有了一层水淋淋的纸,然后再揭下来,放到一边。回忆起这个片段时,又勾起了一个模糊的词——“抄纸”,好像就是指这种在水里捞纸浆的过程。这大概是从“抄手”那里演变来的。
不过姜海涛也有一些疑问。首先是这个东西应该像簸箕、筛子之类的,否则水从旁边流,肯定会把纸浆冲乱,成不了纸。但这东西到底是什么做的,他怎么也想不起来。第二,就是这玩意上的纸浆,到底要过多久才揭下来。当然不必等到全干了再揭,就像在铜板上刷浆一样,否则很容易撕破,也浪费时间。但是刚捞起来后立刻就揭,似乎也不太可能。
虽然记忆里的东西只有这么多,但已经很有用了。姜海涛把这个所谓的“抄纸”思路告诉轸老头,让他进行尝试。讨论、解释了半天,轸老头还是似懂非懂,但他还是听明白了自己下一步的工作,是立刻着手造两种抄纸的工具:第一种是编一个又平又扁的竹簸箕,第二种是在木框上绷一块麻布。橹的工作被完全交给了豫负责。
不料几天后轸老头给姜海涛带来一个坏消息:竹簸箕、麻布抄纸不太成功。它们倒是都可以抄出纸浆,但前者不够薄,厚度和刷浆差不多,而且还不平整。去看看小说网 www.7kaNKan.com。后者和纸浆常常粘合在一起,很不容易揭不下来。姜海涛问他是否把纸浆稀释了,轸老头说这样试过,但很容易从簸箕眼里漏下去,而且平整问题解决不了。他建议还是用刷浆、碾压的方法。
姜海涛从内心觉得,这刷浆法肯定只是一个权益之计,不是最好的办法,关键还是要找到抄纸的好工具。麻布不行,就用更光滑细致的布。于是他跑到归苓那要来几块丝帛,交给轸老头去造抄纸工具。轸老头拿到丝帛时吓了一跳,因为这么贵重的东西居然被姜海涛拿来在“脏水”里泡!姜海涛也觉得这很浪费,于是告诉他先作实验,看能不能抄出纸,里面有什么规律,需要把纸浆稀释到什么程度,然后再看可以用什么东西代替丝帛。
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这时,井那一组已经完成了船帆的很多试验,开始和木匠们一起制造新的小帆船。帆面不大,也就3米宽、3米高,因此破例采用了麻布。结构上的改动不算大,只是多了一套控制其角度的绳索系统。新木船也造好了一条,只有5米长,1米宽,准备坐三个人进行试验。其中一人将负责控制船尾的新型开孔舵。
豫按照姜海涛的描述和要求,也设计制造了一支橹。它像一支长桨,但在三个地方有明显变化。第一是柄的端头,有30多厘米长的部分被煣制弯了,和长柄的主体形成30度左右的夹角,顶端还有一个环形槽;第二是柄的中部变粗了,中间还挖了一个洞;第三是桨叶更宽了一些。
姜海涛立刻带着豫,还有新加入这个集体的两名船工来到了上次试验螺旋桨的湖泊。两名船工对于姜海涛提出的反过来划桨感到不理解,因为他们认为那样不容易出力。姜海涛不太明白他们为什么这样说,但也没时间细究,于是都留到这一天和橹一起试验了。
湖里已经准备好了两条小船,都可以划桨。其中一条的船尾上增加了一个小木柱。豫把橹搬上去,中部的洞套在木柱上,这样就能以它为支点转动了。橹柄顶端的环形槽上被绑了一根麻绳,绳的另一端系到下面船板的一个木洞里。姜海涛不等豫下来,就亲自登船,握住了橹柄。
他左手抓着橹柄上的弯折部位,右手抓住麻绳上靠近柄端的地方。左手一推,右手却不动,橹柄立刻稍微旋转了一点。扭头向左一看,本来垂直于水面的橹叶现在已经扭转了,上沿偏向左舷。姜海涛接着推动左手,橹叶就开始向右舷摆动,斜斜地拨动水面。他明显感觉到手里的橹柄在上翘,因为橹叶在水的作用下往下压,这自然也会对船产生反作用力。双手推开后再一回拉,还是左手先动,右手慢一些,橹柄就变成向这边扭转,橹叶换了个倾斜方向。
姜海涛满意地点点头,然后跳下了船。随后的对比试验完全在意料之中,因为豫一个人摇橹前进的速度,要比两名船工划桨的另一条船快一些。在起步阶段,划桨船要比摇橹船加速快,但后者很快就达到了更高速度,慢慢追上并超过了对方。两名船工们对这橹的能力非常惊讶,因为他们不理解左右摆动的桨,怎么能把船推得向前走。俩人围着橹看了半天,又轮流上去摇动。开始不得要领,豫只好给他们示范和讲解,顺便教给他们一些力学概念和知识。
不过姜海涛也从对比试验中发现了一点问题,那就是橹的极限速度大概不高。双方都按照事先的要求,只使出了普通大小的力气。这时,豫摇橹的速度已经比较快了,似乎没有太高的加快余地。所以就算豫想全力快速划船,也有点不便。而划桨的人还可以大大提高频率和速度,全力冲刺。
询问了豫和船工的感觉后,他们都表示这个橹叶还可以加宽。姜海涛根据力的分析,还提出把绳索系点和杻(就是船尾的小木柱)之间的距离缩短,绳索加长,让橹叶更加垂直地**水中。按照他的理解,垂直**的橹叶效率最高。去看看小说网 www.7kaNKan.com。豫也这样认为,但觉得太直了以后不易操作,还容易碰到水底。他打算今后造一支叶和柄之间也弯曲的橹,这样橹柄还是和现在的角度差不多,橹叶却可以更垂直地入水。
细节改动和测量,姜海涛觉得以后可以交给豫和那两名船工负责了。反正他已经基本确定,这橹的推进效率要比桨高,特别是在不要求太高航速的情况下。它至少能在运输船上代替桨,节省一半的人力。要说战船,胡国并不像楚、吴那样有强大的水师,所以姜海涛还没见过,但也可以确定那玩意对速度要求比较高,橹未必好过桨。一条战船上,可以布置的长桨数量肯定能比橹多,而且桨手更容易使出爆发力。
随后进行的试验,是正面划桨与反面划桨的对比。船刚刚离岸,姜海涛就看出自己原先的预测确实错了,船工们是对的。他们正面划桨的两条船,要比反面划桨的对手快很多。看着两条船上四个人的划桨动作,姜海涛发现错误的原因是自己把坐着划桨和站着划桨弄混了。现在船上的桨手都是站立的,因此在正面划桨时,可以利用弓腿的力量向前使劲推桨。如果反过来拉桨,他们的腿反倒使不上劲,除非降低桨柄的高度,把身体坐下来。在姜海涛看的奥运会比赛上,皮划艇就是非常低的,桨都贴近水面,运动员也是坐,那自然是拉桨比推桨有力。
看到这结果,姜海涛心想自己是不是把桨手也安排成坐姿?想到皮划艇,姜海涛又回想起一个细节。当年北京奥运会期间,有同学注意到运动员划皮划艇,拉桨时还在蹬腿,然后好像坐在垫子上往后滑,增加了划桨的距离。后来在班上聊天后,大家七嘴八舌,终于知道运动员的**下确实有一个可以滑动的坐垫,这样划桨时不仅能利用胳膊和背部的肌肉,还能利用大腿的肌肉。
姜海涛立刻把船工和豫叫过来,向他们描述了自己的设想:用竹和皮革造一种又窄又长的小艇,只有一人宽,但有10米长,中间坐着三四人划动两侧的长长木桨。他还在地上,参照记忆中的奥运皮划艇划出了结构图,包括那种滑动的坐垫。不料他这个设想立刻被两名船工否定了,理由也很简单:船舷这么矮,稍微有点浪就进船舱了,怎么可能航行?
这下又弄得姜海涛很不好意思。不过他立刻就找到了一个台阶,提出了改进:在船员腰间套一种皮裙,让他们和船舱之间密封起来。这是他参照漂流运动想出来的,里面用的那种单人小艇即使翻了,也不会沉入水下。可惜这想法很难实现,因为船工和豫都觉得这么大面积的皮革简直太昂贵了。
豫针对姜海涛的设计缺陷提出了一些改动。首先就是把材料还原成木板,把船舷加高。然后是把姜海涛设计的长划桨弯曲一点,以便桨叶还能入水。两名船工提出这么窄的船,高了后容易侧翻,姜海涛立刻根据双体船的记忆,在两侧伸展开的划桨支架下增加了两个浮体。经过这些改动后,这船基本得到了船工的认可,觉得它可以下水航行,速度也肯定很快。因为在现在的船中,还没有这么细长的。特别是姜海涛设计的刀尖样船首,和常用的船差别很大。可是这时候两名船工和豫也萌生了一个疑问:造这船干什么?
豫可以算是跟随姜海涛的老人了,所以没有顾忌地马上提出这个问题。这一下还真把姜海涛问住了。是呀?造这船干什么,难道自己要创办奥运会吗?要说实用价值,恐怕只能是送个信什么的。这可不算大。不过他随后就想到,自己要去霍重开铜矿,水路上离胡城至少250公里,届时和胡城之间的通信联络可以用这种船。
想到这,他告诉豫和船工,自己今后会需要这种快船送信,它的设计思想就是快,不需要运送什么人员、货物。姜海涛随后还告诉他们,橹也要仔细设计和试验一下,一定要找到效率最高,也就是最节省人力,同时速度又不是太慢的结构。因为今后他们可能需要频繁地在两地之间进行水路运输,这时降低成本就很重要了。
要说运输,新式的船帆自然是比橹还好。两天后,那艘5米的小帆船就造好了。当然,有一些对船的寿命有影响的工序,比如木材风干、捻缝后的时间等,他们都简化了。宫城里有河流穿过,东西面都有一个小水门。为了保密,养敖带人协助姜海涛他们,天不亮就把小帆船悄悄划出了西水门,顺小河进入了颖河。两艘大船已经等在这里,因为归豹准备亲自看一看这可以迎风前进的新帆船。
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天亮后,井带人给小帆船插上桅杆,装好船帆。老天也挺帮忙,有平稳的西北风,顺着颖河流向。姜海涛和井已经在水槽里用船模进行过顶风航行的试验,但由于水槽宽度限制,那个之字形走不大,又需要不断改变帆和舵的方向,因此航行过程很不连续。现在到河里后,还能不能实现这一步,他们没有完全把握。好在河面还比较宽,有50多米,姜海涛让井先横渡颖河,看看在实际的横风中航行情况如何。另外一条传统的小木船停在附近,上面有4名桨手、1名舵手,准备跟随小帆船划行,进行对比试验。
井和另外一名工匠立刻开始转动船体前后的两个滑轮。它们都绕着一圈丝绳,两端分别系在船帆的横竿上,一根连着上面的,一根连着下面的。转动滑轮,改变两边丝绳的长度,就可以控制横竿的角度。造船时,井他们最初是把两个滑轮都固定在船尾,这样也许一个人就可以操作,同时控制帆的底部和顶部。但是他们随即发现这滑轮不能固定住,否则无法张紧丝绳,适应不同的角度。特别是有人提出,船帆在风大时可能不需要全部升起,这时上部那根丝绳就会长了。于是他们把滑轮座制成了一个Y字形,用绳索连在船面的一根横梁上,这样就能前后移动滑轮,把帆张紧。可是两个滑轮在控制帆的过程中会有点摆动,互相干扰,船尾还有舵,于是空间显得拥挤了。他们最后只好把一个滑轮移到船首,先进行试验,可以航行后再根据情况改进这套绳索控制系统。
俩人把船帆调整到64度角,与右侧来的西北风有32度左右的夹角。船体也被船尾的舵手用一根槁撑开,摆成朝向对岸的架势。随着船帆上的麻布开始振动,船体慢慢向河心加速。当它离开河岸十多米时,速度已经不低了,一旁的划桨小木船正在用俩人划桨。看风的情况,姜海涛觉得小帆船似乎还会再快一些。不过在风的作用下,小帆船已经出现两个特有的现象。一是船体在向左微微倾斜,井他们三人都坐在了右舷以保持平衡。第二就是船在前进的同时,还在往左慢慢地漂移。虽然河水也在往左流,但和那艘划桨木船相比,小帆船向左移动的速度显然更快一点,不完全是水流引起的。小帆船上的三个人也发现了这个问题。看他们交头接耳的样子,似乎正在讨论怎么办,但最后也没采取什么措施。划桨木船上的人看了看岸上,于是姜海涛示意他们跟上去。
两艘船很快就到了河心,这时小帆船开始右转,稍微迎着风向上游斜驶过去。虽然速度慢了些,但归豹和其他人还是都看出来:这艘小帆船可以迎风前进。他们不禁交头接耳起来。姜海涛没有管他们的议论,因为后面将是最重要的事情——迎风转向。过了河心,平稳地航行了一段距离后,小帆船突然向右转弯,随后大家看到井和另外一人在使劲地转动滑轮,船帆开始转动。当船头迎风时,船帆正好也迎风了,于是小帆船在风力和水流的作用下停了下来,然后居然开始向下游漂去。井他们还在转动船帆,舵手则拿出了一支木桨在船尾划动,让船继续转向。岸边人的议论更加热闹了,姜海涛甚至可以听见一个人说:“你看,不行了吧?”
不过船上的三个人忙活了一阵后,终于重新摆好了船头和船帆的角度,完成了一个之字形转向,开始向这边迎风驶来。岸边的赞叹声重新占了上风。姜海涛却从这里发现了一个比较大的问题,那就是船帆的调整还是不够灵活。刚才如果他们不采用丝绳滑轮系统,而是直接由俩人拉着绳索控制船帆,就可以顺风转动船帆,不让它与风向垂直,避免那个减速过程。现在这么一耽误,小帆船的速度可就比划桨船慢多了。
两条船靠岸后,姜海涛立刻来到船边,让他们把丝绳从滑轮上解下来,准备再试航一次。井说刚才他们三个人忙得一头大汗,差点想把吊船帆的绳索砍断。幸亏船上留了三支备用的桨,这才完成了转弯。对于用人手直接拉动丝绳,井觉得对这小船来说确实更合适,但他觉得今后在大船上肯定不能这样,不然船帆会乱转,很难固定住。
姜海涛看着两名工匠在那里解开丝绳,心想:按道理说,这风对船帆的力应该是作用在中间的,在旋转中心轴上,属于接近平衡的状态,那转动船帆时应该不需要太大的力;井觉得船帆会乱转,是不是因为这个力现在不在中间呢?于是他问井,刚才转动船帆时,感觉船帆自己要往哪边旋转?井愣了一下,说自己刚才没顾得上注意,这次用人拉绳,应该能明显地感觉出来。
第二次航行果然顺利多了,小帆船斜冲向对岸驶去,速度不比俩人划桨的木船慢。快到对岸后,随着舵手操纵船转弯,船帆也在俩人的控制下旋转。最后船头右转了大约90度,船帆则相对于船体左转了60度。随着上游来的风吹到船帆上,然后偏向船尾,小帆船继续向这边的河岸斜驶过来。看它前进的目标点,明显地是上游了。姜海涛立刻从岸边绕过归豹站立的那两艘大船,等着井他们靠岸。归豹和养敖也从船上下来,走到了他的跟前。
“海涛,你这船还真神奇啊!这样,我们是不是能一直借着风力开到霍,再开回来,不用划桨了?”养敖首先开腔。归豹也笑着看向姜海涛。姜海涛笑了笑:“应该能这样,只要有风。咱们去的时候基本顺风,应该能快一些。回来时就慢点了,大概得像这条船一样,不断转弯地走。”“去的时候到淮河那一段,也有点逆风。我们要向西开,现在风向大多是西北的。不过我觉得你这帆小了些。”“这只是试验的。等我找到控制帆的更好办法,可以在船上立两三根桅杆,用多点帆。”“哦?那后面的帆不会挡住前面的吗?哎!你看我,还把你这当过去的帆呢。你这样用帆,应该不会。如果真是完全顺风航行,那用一面帆也够快了。公子,你看呢?”养敖大概发现自己说得太多了,没给归豹留下机会,于是最后一句问向归豹。
归豹看到井他们把船靠岸后放下船帆,然后点头说:“是很快呀。不过这船上还是要准备不少桨手,如果没风了怎么办?嗯,我看也可以用海涛你刚刚造的那种橹,它和这船帆都挺省力的。”养敖点点头。归豹接着说:“不过你今后的船帆不会都要用布吧?那可很贵啊。”姜海涛摸了摸头:“能用布当然最好了。不过我想用竹篾编也行。要从航行上看,这俩效果差不多,只不过用布的话能把帆造得更高更大一些。”“哈哈,那你要是能让我们每年多织出几丈布,我就给你几丈布造帆。”
嘿,姜海涛心说这船帆怎么说得好像是给我造的,你这家伙还真抠门。这时井已经走过来了,给归豹他们行过礼后立刻告诉姜海涛,他已经发现侧风、迎风航行时,风作用在船帆上的力不在正中心,而是靠前一些。因为在刚才的航行中,他们俩都得用手顶住船帆上竹竿的两头,防止它变成迎风的状态。这让姜海涛感到有点奇怪,因为按照他的理解,这帆在风的作用下应该会顺过来。怎么会这样呢?
看他皱起眉头,养敖问他有什么问题。姜海涛感觉细说起来很复杂,于是简单地告诉他们,自己回去后还需要用船模再试一试,看怎么布置船帆更合适。养敖接着问他要多少时间才能把现在的船帆改成这样,因为这关系到他们什么时间去霍。归豹显然也很着急,希望尽快恢复铜矿开采。于是姜海涛告诉他们,现在这新式船帆只是被证明原理上可行,具体的结构和操作上恐怕还有很多问题需要在试验中发现和解决,因此他打算只改装两艘帆船,估计几天就能弄好。归豹也觉得这样更好,然后问他,是不是那个橹也会改到船上试一试。姜海涛说不仅是橹,还有代替碇的锚,新造的一条木船,以及曾经失败的螺旋桨。
归豹他们听说他还想造什么螺旋桨,都感到有点惊讶。养敖问他是不是有了什么新点子,姜海涛说自己还不确定,等到船队出发时再告诉他。于是三个人把出发日期确定在了2月1日,离现在还有十天。
这十天中,姜海涛又完成了三项“发明”。其中头两项都和农业生产有关,也非常重要。
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