興明六年七月,盛夏的暑氣籠罩著北京城。
在西郊熱火朝天的大明皇家科學院裡,三年前那台半人高的初代低壓蒸汽機早已不再是院士們的「寵兒」。
如今取而代之的,是科學院耗時三載、歷經上千次實驗改良的第二代雙向高壓蒸汽機。
而這三年裡所有的技術攻堅,最終都指向今日——北京至天津鐵路的全線通車試車。
自興明三年七月初代蒸汽機完成十里軌道牽引實驗後,朱慈烺當即就下旨劃撥內帑、調配工匠物資全力推進蒸汽機的進一步改良。
徐壽辰領著科學院一眾院士和工匠一頭扎進蒸汽動力的深度改良與長距離軌道的實驗鋪設中。
這三年來,他所有的精力都傾注在機械引數的最佳化和動力效率的提升上,無一日停歇,可謂是嘔心瀝血的鑽研工作。
到如今,此事成與不成,他徐壽辰是否能把自己的名字留在史冊上,就全看試車結果了!
試車當天早上,徐壽辰全然沒了往日的緊張。
因為他在路上看到了如今北京城的巨大變化。
而一想起自己這三年科研成果給大明的工業發展所帶來的貢獻,徐壽辰便覺得自己的付出都是值得的。
哪怕今天通車失敗,他也無怨無悔。
總共三項核心技術的突破外加數十項小的工藝改良,讓第二代雙向高壓蒸汽機徹底擺脫了實驗品屬性,具備了大規模應用的條件。
而在這三年裡,這些技術也並非只停留在實驗室,而是同步落地到了各個領域。
北京城的皇家兵工廠里,蒸汽鍛錘已經取代了人工,每分鐘鍛打數十次,槍管和炮管的精密度因此大幅提升,槍管的沙眼率也從兩成五降至一成以下。
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京郊的煤礦、鐵礦,蒸汽抽水機日夜運轉,將礦井深處的積水抽出,開採深度增加兩丈,礦石日產量翻番。
天津港的蒸汽槳輪船依靠同款蒸汽動力,無風時也能以每小時十里的速度航行,目前已有數艘試驗船投入運營。
不過,這些應用終歸都是為鐵路運輸積累技術資料,所有研發的最終目標也都是為這條聯接北京與天津的鐵路能夠成功通車。
再看京津鐵路的修建,從規劃到竣工,這條鐵路也都凝聚了科學院的心血與智慧。
興明三年年末,徐壽辰便奉命帶著勘測隊沿著北京至天津的路線實地丈量,避開低洼濕地與河道溝渠,選擇地勢平坦、土質堅實的區域作為施工路線。
最終他們確定的京津鐵路全長二百四十里。
這一長度是結合機車續航能力、行駛速度與兩地實際運輸需求測算的最優距離。
既不會因過長導致機車動力不足、中途故障頻發,也不會因過短失去長距離運輸的意義。
而軌距方面,初代實驗軌道為三尺,經多次載重測試,發現三尺軌距過窄,過載時車廂易側翻。
於是科學院又重新測算,結合機車輪距、車廂寬度,將軌距定為三尺六寸。
這一軌距既能保證車廂穩定性,又不會因過寬增加軌道建設成本與耗材,因此暫被定為大明鐵路的標準軌距。
軌道材質也摒棄了初代的熟鐵,改用科學院委託北京鋼鐵廠新煉的鋼軌。
每根鋼軌長一丈,厚一寸五分,兩端設榫卯介面,拼接後極為貼合。
枕木選用北方堅硬的榆木與槐木,每根長六尺、寬一尺、厚半尺,間距統一為三尺,深埋地下一尺。
路基先夯實黃土,再鋪三層碎石,防止雨季泥濘塌陷。
全程僅設三處平緩彎道,彎道半徑均在五十丈以上,避免機車過彎時離心力過大導致脫軌,軌道兩側還設有限位木柱,應對突發狀況。
這條鐵路修建耗時一年零八個月,工部僅徵調熟練工匠就多達兩千人,民夫苦役更是無算。
科學院全程派駐技術人員駐守工地,每一段軌道、每一根枕木、每一節鋼軌都要經技術人員核驗。
不合格的立刻返工,光是鋼軌拼接的縫隙誤差就控制在一分以內,路基夯實程度也有統一標準,確保全程路面平整,無高低起伏。
也正是如此嚴苛的工藝要求才讓這條鐵路具備了承載蒸汽機車行駛的條件。
試車當日清晨,天剛蒙蒙亮,京城南郊的鐵路始發站便已忙碌起來。
沒有盛大的儀仗,更沒有冗餘的慶典,朱慈烺僅帶了諸位內閣大臣和科學院的核心院士身著便服抵達站台。
此刻所有人的目光都集中在站台中央的蒸汽機車上,眼中帶著期待與緊張。
這台蒸汽機車是科學院專為京津鐵路打造的首台實用機車,定名「馳明號」。
它高九尺、長兩丈四尺,臥式鍋爐占據車身大半,爐門敞開,焦炭已備好,煙囪高兩尺,車身兩側設操控室,閥門、調速杆、壓力表一應俱全。
車身上無多餘紋飾,僅鑄有「馳明」二字與興明六年造的紀年。
機車後方連線六節車廂,前三節為客車廂,每節長一丈五尺,寬六尺,內設四排木質座椅,可容納三十人,車廂頂部設通風窗,兩側有小窗。
後三節為貨車廂,無頂棚,欄板高四尺,空載可載重五千斤,滿載可達六千斤,所有車廂車輪均為包鐵鑄鐵輪,與鋼軌完美契合。
徐壽辰站在機車旁,一身粗布工匠服,袖口磨破,手上沾著機油與炭灰,全然不顧官身儀態,正拿著卡尺,最後一遍檢查機車的汽缸介面、閥門密封、輪軸軸承。
在他身旁的工匠也是各司其職,一人檢查鍋爐密封性,一人除錯離心調速器,一人測算鋼軌平整度,無人交頭接耳,全程靜默操作,嚴謹到了極致。
朱慈烺走到機車旁,俯身看著壓力表、閥門結構,開口問道:「各項引數都覆核完畢了吧?還有沒有什麼問題?」
徐壽辰聞言立刻遞上一本線裝測算冊,上面密密麻麻寫滿了算學公式、實驗資料,字跡工整,標註清晰。
他恭謹回稟道:「陛下,全部覆核完畢了。
馳明號機車採用第二代雙向高壓蒸汽機,鍋爐承壓上限每平方寸十二斤,正常運轉承壓八斤,雙向汽缸直徑一尺二寸,活塞行程一尺,離心調速器轉速控制在每分鐘六十轉。
單車牽引六節車廂(空載),標準時速定為每時辰二十里,極限時速可達二十五里。
滿載五千斤時,時速穩定在十八里,鍋爐加滿水、備足焦炭,可連續行駛一百二十里,中途需補水添煤一次。
全程二百四十里,單程耗時約十二個時辰,往返二十四個時辰,軌道全程平整度誤差不超過二分,彎道、直道均經測試,機車行駛無側傾、無脫軌風險,汽缸密封、閥門開合、動力傳輸,均經三百次台架測試,故障機率不足一成。」
朱慈烺翻開測算冊,看著上面的汽缸壓力變化曲線、燃料消耗資料、軌道承重測算,微微點頭,沒有多餘廢話,只道:「那就開始試車吧,全程記錄資料,不得作假。」
徐壽辰領命,轉身走向操控室,親自坐鎮操控。
兩名資深工匠一左一右負責添煤、把控鍋爐壓力。
隨著一聲令下,添煤工匠將焦炭一鏟鏟填入爐膛,爐火瞬間燃起,火焰舔舐著臥式鍋爐的內壁,鍋爐內的水以肉眼可見的速度升溫。
白色蒸汽從排氣閥緩緩冒出,發出「嘶嘶」的聲響,起初聲音微弱,隨著蒸汽量增多,聲響變得低沉渾厚,壓力表的指標緩緩攀升,從一斤、五斤,最終穩定在八斤的標準承壓值。
徐壽辰緊盯壓力表,雙手緩緩轉動進氣閥門,蒸汽順著管道交替湧入汽缸兩端,活塞開始前後往復運動,帶動齒輪與傳動軸飛速旋轉。
鐵製車輪緩緩轉動,與鋼軌摩擦發出「哐當、哐當」的聲響。
起初轉速緩慢,帶著些許滯澀,隨著離心調速器自動調節閥門開度,蒸汽供給穩定,車輪轉速逐漸加快。
機車逐漸的不再有滯澀感,平穩地向前移動,六節車廂被牢牢牽引,順著鋼軌筆直前行,沒有絲毫晃動。
站台之上,測算官員立刻拿起沙漏與測距杆,開始記錄行駛時間與距離。
兩名兵卒騎著快馬,沿鐵路旁的驛道隨行,每隔一里,便記錄一次時速與機車狀態。
朱慈烺與一眾官員站在站台邊緣,看著機車逐漸加速,最終穩定在每小時二十里的標準時速前行。
車輪與鋼軌的咬合聲規律而有力,蒸汽從煙囪緩緩排出,沒有濃煙滾滾,只有淡淡的白霧,車身平穩,沒有顛簸,沒有異響,一切運轉正常!
機車駛出始發站五里,測算官高聲報數:「時速二十里,行駛平穩,汽缸無漏氣,鍋爐壓力正常!」
駛出十里,隨行快馬傳回訊息:「過平緩彎道,時速降至十八里,過彎後恢復二十里,無側傾,輪軸無卡頓!」
駛出三十里,機車行至第一個補水添煤點,此處是鐵路修建時預設的中途驛站,設有蓄水池與焦炭儲備庫。
當機車緩緩停下後,工匠立刻操作補水裝置,利用蒸汽壓力將水注入鍋爐,同時新增焦炭。
整個過程耗時兩刻鐘,一氣呵成,徐壽辰在操控室檢查各項資料,確認無異常後,再次啟動機車,繼續向天津方向行駛。
行駛途中,徐壽辰始終緊盯操控裝置,根據路面細微起伏,微調離心調速器,保持時速穩定。
遇到路基稍軟的路段,便略微降低車速,避免鋼軌受壓變形。
全程他都沒有半點疏忽,科學院的技術人員隨車而行,記錄下每一段路程的燃料消耗、蒸汽壓力、轉速變化。
這些資料都將成為後續鐵路修建、機車改良的核心依據,寶貴無比。
與此同時,機車內部的運轉也毫無差錯。
雙向汽缸交替做功,活塞往複流暢,齒輪傳動無卡頓,包鐵車輪牢牢卡在鋼軌上。
即便經過鋼軌拼接處,也只有輕微的震動,沒有顛簸感,客車廂內的隨行試驗人員端坐如常,沒有晃動之感,貨車廂空載,欄板穩固,全程無位移。
從清晨到日暮,再到次日清晨,整整十二個時辰,馳明號蒸汽機車平穩行駛二百四十里,順利抵達天津鐵路終點站。
沿途沒有出現一次故障,沒有一次中途停擺,所有技術引數均達到預設標準!
天津終點站的駐守工匠和院士早已等候多時,待機車停穩後,立刻上前檢查機車狀態,測量鋼軌磨損程度。
在確認鍋爐、汽缸、輪軸均無損傷後,他們隨即點燃訊號狼煙,沿途向京城傳回試車順利的訊息!
又過十二個時辰,徐壽辰操控機車,按原路線返回京城南郊始發站。
往返共計四百八十里,全程耗時二十四個時辰。
當馳明號穩穩停在始發站台,爐火漸熄,蒸汽漸散,車輪緩緩停轉時,現場所有的工匠、技術人員和官員都圍了上來,歡聲雷動!
徐壽辰從操控室走出,臉上沾著炭灰,眼神卻無比清亮。
他拿著全程記錄的厚厚一沓資料冊,走到休息充分的朱慈烺面前,躬身呈上,聲音帶著疲憊,卻又無比興奮。
「陛下,京津鐵路試車全程結束,往返二百四十里,標準時速二十里,滿載測試載重五千斤,時速十八里,鍋爐承壓穩定,汽缸無漏氣,輪軸無磨損,軌道無變形、無鬆動,所有技術指標均達標,無任何故障,京津鐵路,試車成功了!」
朱慈烺接過資料冊,翻看著全程的實時記錄,從出發到抵達,每一里的時速、壓力、燃料消耗,都記錄得清清楚楚。
他合上冊子,看向徐壽辰與在場的工匠、院士,最終只說了一句:「辛苦你們了,我代表大明,感謝你們!」
現場眾人紛紛叩首連稱不敢。
朱慈烺也知道現在以他的聲望不可表現得太失分寸,便又當即把話題引到對眾人的嘉賞上來。
在場眾人這下才算是喜笑顏開,沒了此前的惶恐拘謹,再次叩首謝恩。
不過一次試車成功可不就代表著萬事大吉了。
嘉賞完眾人後,朱慈烺又下令讓他們整理資料,著手上馬下一條鐵路的建設計劃,同時還要進一步改良蒸汽機。
眾人紛紛領命,立刻開始整理機車、核算資料,將試車過程中發現的細微問題一一記錄。
比如鋼軌介面處的輕微磨損、鍋爐補水的耗時最佳化,都將被列入後續改良清單,為下一代機車的研發和下一條鐵路的建設做準備。