第132章堅船利炮

齊國人對鐵甲艦的研究進(jìn)行了差不多二三十年時間，也就是在蒸汽動力船初步得到應(yīng)用后，就開始投入大量的人力和物力，對此展開可行性研究。

據(jù)說，研究和制造鐵甲艦的構(gòu)想，最早源自漢興九年（1679年）太祖皇帝出席的一場皇家科學(xué)院大會上對未來科技的若干展望和設(shè)想。

太祖皇帝陛下言及，鋼鐵雖然浮力小于木頭，入水即沉。但若是將鋼鐵建造成一個空心構(gòu)造，里面中空，則它的重量就會比同體積的實(shí)心的鐵重量要小多了，隨之浮力便會增大。需知，任何物體在水中都會受到水的浮力，浮力隨著物體浸入水中的體積的增大而增大。根據(jù)多年來總結(jié)出來的浮力原理可以得出，物體在水中受到的浮力等于它所排開水的重力。

若是用鋼鐵制造的船只所排開水的重力足以與它自身的重力平衡，那么，在理論上，用鋼鐵制造的船舶就能漂浮在水面上。

為了驗(yàn)證這個說法，太祖皇帝陛下還讓人現(xiàn)場制作了一個鐵皮罐，成功地讓它漂浮在水盆中。

漢興十年（1680年），一艘全鐵板建造的長8米的駁船“鐵鯊2號”在大興河（今澳洲布里斯班河）上放下，在蒸汽拖船的拖拽下，成功航行了十余公里。

紹寧六年（1691年），一艘排水量為70噸、安裝了蒸汽動力的鐵船“鐵鯊9號”在大興軍港下水，沿著海岸線，順利地行駛至南面的郢州（今澳洲紐卡斯?fàn)柺校A(yù)示著人類船舶發(fā)展歷史揭開了一個新的篇章。

隨后，實(shí)驗(yàn)下水的鋼鐵船的噸位逐漸增大，200噸、500噸、800噸……，至紹寧十七年（1702年），大興特種造船廠已能成功建造出排水量達(dá)1100噸的“大家伙”。

不過，在這個時候，蒸汽動力的不足卻影響了鐵船噸位的繼續(xù)增加。沒辦法，鋼鐵造出來的玩意，自身重量就不輕，若是再裝滿貨物，就有些為難動力不怎么夠的蒸汽機(jī)了。

齊國最早使用的蒸汽機(jī)都是大氣活塞式，但它有一個致命的缺陷，即效率太低。

稍微分析一下就能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大氣活塞式蒸汽機(jī)結(jié)束一個動力沖程后，汽缸壁的溫度依然保持在相對較低的水平。而當(dāng)下一個沖程開始時，大量高溫蒸汽涌入汽缸，但它們首先要做的卻并不是推動活塞上移，而是在發(fā)冷的汽缸壁上凝結(jié)，同時使汽缸壁升溫，于是，那么一大部分用煤辛辛苦苦燒出來的熱不是用來做功，而是以加熱汽缸壁的形式白白浪費(fèi)掉了。而這，也就注定了大氣活塞式蒸汽機(jī)的效率不會太高。

后來，通過工程師的不斷改良和重新設(shè)計，試著將汽缸同冷凝器分開，兩者之間用一根帶閥門的管道相連。當(dāng)活塞運(yùn)動到最高點(diǎn)時，閥門同樣會打開，但接下來的過程卻與大氣活塞式蒸汽機(jī)內(nèi)發(fā)生的完全不同：膨脹過后的蒸汽會涌入冷凝器，在那里降溫凝結(jié)，產(chǎn)生巨大的負(fù)壓力——而這個負(fù)壓力又會使得汽缸內(nèi)剩余的蒸汽被抽進(jìn)冷凝器。

由此，汽缸內(nèi)同樣會形成局部真空，活塞也會在大氣壓的作用下往下移動。但是，由于汽缸壁沒有被灑上冷水，接下來沖入汽缸的蒸汽完全不用在汽缸壁上凝結(jié)，只需要專心地推動活塞。就這樣，將蒸汽機(jī)的效率提高到了原來的三倍。

然而，效率依然太低。

即使后來又對蒸汽機(jī)進(jìn)行了進(jìn)一步的改良，讓活塞的上下移動均由蒸汽推動，蒸汽機(jī)的效率依舊上不去。不僅動力不足，而且消耗燃煤甚巨。

皇家科學(xué)院動力研究所的專家和技術(shù)人員琢磨著，問題是不是就出在那些流入冷凝器的蒸汽上。

我們設(shè)想一下，把蒸汽機(jī)的冷凝器去掉，讓膨脹過的蒸汽直接排入大氣，那我們會看到什么樣的畫面呢？

其實(shí)，這個畫面并不難想象。

老式的蒸汽機(jī)車并沒有冷凝器，從汽缸中流出的蒸汽便會直接朝車體兩側(cè)噴射。因此，我們就能在在鐵路上看到，一個巨大的車頭呼嘯而來，一邊轟隆轟隆地沖過鐵軌，一邊呼哧呼哧地直喘氣，車頭兩邊拖著兩道沖出去老遠(yuǎn)的白霧。

注意，這是沖出去老遠(yuǎn)。有時甚至?xí)姷借F路兩邊的灌木上，就像是灑水車向兩邊射出的水柱。

顯然，在經(jīng)過了一次蒸汽機(jī)之后，蒸汽的能量還沒有被完全榨干，這些能量隨著沖出汽缸的蒸汽一起流進(jìn)了冷凝器，也就是說，“跑掉了”。而這部分跑掉的能量，本來可以繼續(xù)推動引擎，產(chǎn)生動力的。

想到這里，總算是要到點(diǎn)子上了。

既然沖出汽缸的蒸汽中依然含有能量，那么，我們自然可以讓這股蒸汽繼續(xù)推動引擎，流經(jīng)一個汽缸、兩個汽缸、三個氣缸，直至內(nèi)部蘊(yùn)含的能量無限接近于水的初始能量。

嗯，這就是后世的三脹機(jī)的工作原理。

在三脹式蒸汽機(jī)中，蒸汽流過的并不是一個而是三個或是四個汽缸。經(jīng)過三段膨脹做功之后，蒸汽內(nèi)的能量顯然得到了更進(jìn)一步的有效利用。說得通俗點(diǎn)呢，就是流入冷凝器的蒸汽被榨得更干了，甚至沒法像在單缸蒸汽機(jī)中那樣哧哧地沖過管道。