和往常一样,沈方又不知不觉间给诸位大工带来了新的研究方向和任务。除了发电机、电动机和蒸汽机以外,仅这一天,沈方便带了数字符号、钢笔、铅笔、新式风车(风力发电机)、水库储能、潮汐能等多处值得大工们花时间钻研的和识。
一时间,连陪着沈方来岱山的匠头们也忘记了此行的目的,是要安排大工们先把织布机和纺纱机制造出来。金樾的脑海中,并没有跟着沈方的节奏思考潮汐能如何使用,而是一直在想着新式风车如何与远洋轮船结合。此时,见沈方停了下来,便提出了自己的设想,“二公子,刚才我一直在想,如果把新式风车装到远洋轮船上面,岂不是再也不用有风帆,也不用操到风帆,四面八方的风均可以转化为滚轮的转动。”
沈方一听便愣住了,金樾的设想听起来颇为可行,但在历史上从来没有出现过。他要求昌国船坊改动的那十条远航船只,结合了后世的滚轮船和西班牙盖伦帆船的特点,毕竟是有现成的成功案例可以参考,但金樾的设想犹如天马行空,让他也叹为观止。
“而且,整艘船的甲板之下,都可以绕着船安装一圈风道,只需加高船楼即可。无论是哪个方向的风,都可以通过收口强化风力,并转化为更大的前进推力。而这些吹过转叶的风,还可以通过管道输出到船尾,向后方排出,也可以增加一部分推力。如果有需要,部分风还可以吹向各个楼层,使甲板底下各船舱保持新鲜的换风。”
“金团长,我觉得颇为可行,你可以安排手下船匠试一下。以昌国现在的钢材和轴承工艺,应该可以把样船制好。我觉得有两个问题可能无法回避,一个是这些风道必然会占用船舱的空间,让本来就捉襟见肘的空间更加狭小;第二个就是没有风的时候,同样会失去作用。在蒸汽船出现之前,可以做几条大船试验一下。如果确实可靠,那便可将沈氏所有的近海船只先进行更换。”
“二公子,我倒是觉得金团长的想法颇为实用。”金樾的竞争对手张船首思索了一下,“如果我们只是为了追求速度,而不求多拉货物,金团长的设计可以用来制造各式快船,而且操作也简单,也更加安全。可以用来当斥候船或者专门运送商旅。”
“张船首,既然你也认为可行,那么就交由你与金团长共同设计,由你来监督施工。金团长近期要迎娶冯岛主,下个月还要带领海军出海打仗,也没有多少精力一直关注此事。”
张船首、金樾同时应道,“遵命!”
“各位大工,其实我今天来,也是为海军新改造的船只而来,金团长和张船首他们设计的新船是否好用暂且不论,现在在昌国船坊里面改造的船只却被几张船帆难住了。以现在昌国织机所织棉布的强度,还不能够直接作为帆布供航海所用。我今天给大家讲解一下新式织机和新式纺纱机的原理,请各位大工在这一两日先把新型织机和纺纱机研发出来。”
物理系的大工由李老黑、张小五、顾弘章从自己工坊优秀坊工中选取,张小五、顾弘章的手下自然都亲手制作过无数台织布机、纺纱机,既便是李老黑的手下,长期为张小五、顾弘章的工坊提供铁制器件,对织布机、纺纱机的原理工艺同样了如指掌。
传统织布机的飞梭需要织工在奇偶数经线之间的空隙来回投掷,织布的速度取决于织工的熟练度水平,而且所织的布匹不可以太宽,否则织工无法操作。而沈方计划让各大工制作的是十八世纪早期钟表匠约翰·凯伊发明的飞梭织布机,以及约翰的儿子罗伯特·凯伊发明的自动飞梭织布机。作为后来工业化生产的无梭织布机,以当前的技术能力可以实现的剑杆织机,沈方准备把原理介绍出来,然后供大工们自己研发。剑杆织机虽然大幅提高的织布的效率,但是后世都是采用电力驱动,对动力的稳定性有很高要求,在电动机、蒸汽机发明之前,还是以飞梭织布机为主。
岱山岛上已经建有几个织坊,顾弘章让手下几个大工去织坊找了一台空闲的织布机抬了过来。沈方将飞梭织布机所需要使用的木架、导轨、绳索等用房间里面可以找到的材料,放到织布机上做了示范。导轨两端有两个小抽屉,与木架上两端的绳索相连,可以同时左右移动,飞梭在右边时,将绳索往左边一拉,右边的小抽屉便会把飞梭弹出,通过导轨碰到左边的小抽屉;飞梭往右边时,将绳索往右边一拉,便会同理反复运行。
“飞梭织布机很简单,只是用导轨取代了普通织机的飞梭,只要拉动绳索,便会让飞梭从一边到了另一边。”沈方操作了几下,只见飞梭在织布机两端来回穿梭。
大工们眼睛一亮,不由得发出惊叹声。
“原理很简单,制作也不难,比原来的织布机多了几道工序,但是大家刚才肯定也看到了,因为不需要用手来接触飞梭,所以织布机的宽度不受限制,只要导轨能让飞梭滑过去,多宽也可以,不过大家先制作四尺的织机为好。”
此时的织机只能织两尺宽的布匹,做衣裳时前后片,每一片都需要三尺宽,所以必须用一幅半的布匹进行拼接。(注:南宋周瑀墓出土的皂纱衫,六幅(其中袖端两幅不完整)拼合后的通袖长是269厘米。南宋黄升墓出土的两片裙,每片由一幅半布料缝合成,每片的宽度均为90厘米。)如果改用四尺幅宽的布匹,便可以少了中间那道尴尬的拼接线。当然,大周能工巧匠颇多,有缝补匠人可以将不同的布匹依经线、纬线续接起来,看不出痕迹,但是一般的百姓哪能为了做一件衣裳,请得起这样的缝补匠人?
在场的匠人都是行家,一眼就看出飞梭织布机的好处,顾弘章更是亲身拉动绳索,看到飞梭在导轨上快速地移动,他暗中计算了一下,“不说幅面的宽带,单说织一匹布的速度也比普通织机快了两到三倍,而且新织工上手也很快,能大量地扩大织布厂的生产规模,而不用担心熟练织工的不足。”
这么算下来,飞梭织布机的织布效率至少是普通织布机的四倍以上。
“大家不要高兴地太早,如果是做这么一台织布机,你们两家木工坊,随便来个普通匠人都可以制造,何必要讲给大家。”沈方笑了笑,指着飞梭织布机的原型机说道,“现在交给大家的任务,是如何把飞梭的来回穿梭、经线的上下交错,统一起来,使得只要踩下踏板,飞梭便可以来回穿梭,而不用手来拉动绳索。”
“这只是第一个改进,然后你们再想想,如何能将踏板的踩动动作,转化为齿轮的转动。只需要转动把手,织布机便可以自动运行。当然,这里的把手也可以做成自行车的踏板,织工就象骑自行车一样,一边锻炼身体,布也织好了。”
“这是第二个改进,最终还是要连接上水力车机、风力车机,以及后面的蒸汽机、电动机。只要加大转速,织布的速度也会同时加快。到时候,就看这木制的自动织布机能经受多快的速度而不散架。”
“二公子,我怎么觉得这最后面的改进,便不再需要织工了?”刘四问道。
沈方笑道,“四叔你说的没错,只要织布机正常工作,就不要织工干预,即使是需要干预,也是需要能处理了机器故障的高级织工。只要能保证经线和纬线不停地供应,那么布匹便可以不断地生产,一个厂房四五台大型织布机,有一两个人看管即可。”
“可是,省下的人干什么?”
刘四提的问题是任何处在工业革命早期的人都会提出的问题,机器夺了人的饭碗,那么人该做什么?
“建设新的家园、开拓大周市场、开设店铺提供服务,这些都需要人;而且以后的电力、自来水、昌国的卫生及保卫、只要服从沈氏产业的安排,总能给所有人都找个差使来干。”
“二公子,我有一个疑问,如果飞梭织布机投入运行,既使是最初级的,也需要大量的棉纱,可是现在哪有这么多棉纱供应。”顾弘章问道。
“这是另外一个问题了,如何提供纺纱的速度。一会儿,我再给大家讲另外新纺纱机。大家注意到刚才的飞梭织布机有什么缺点没有?”
所有人都被飞梭织布机,特别是通过水力车机等自动运行,不需要人来参与的全自动织布机所震撼,哪里还能挑得到一点缺点。
“大家想想,一个飞梭来回穿梭,既容易磨损,而且噪音也大,时间长了便容易出差错,不适合连续工作。”
沈方提到的虽然也是事实,但这些小毛病在大工们看来全部是可以忽略不计的。
“大家试想一下,如何将飞梭的移动变得可控,或者如何减少飞梭的移动时间?”沈方看到大工们一片茫然的神色,“如果取消飞梭呢?”
“通过某种力量,比如说气流、水流,将纬线穿过去,而省去了飞梭的移动。这个实现起来难度颇大,但是如果在织机的两头,各同时伸出一根铁杆,在中间交接时,通过各自的挂钩,将纬线以接力的形式穿过来。这个铁杆只需要移动一半的幅面,而且可以通过齿轮来精确控制走位。完全可以达到振动小、噪音低、车速快、效率高的目标。”
“这种无梭织机叫做剑杆织机,专门为电动机、蒸汽机量身定做,可以达到极快的速度,应该比全自动飞梭织布机还快五到十倍。”
“二公子,这剑杆织机根本用不着,”王寿光苦笑道,“大周现在生产的棉花加起来,也不够这样的织机使用。”
“是啊。现在棉花的产量还是不行,棉花需要大量的阳光日晒,最好的产区其实是在回鹘一带,可是那地方现在也没有大规模生产。而且,我们所用的棉花品种源自于大食及天竺,产量低、纤维短,等金团长他们几年后从太东洲引入新的长毛棉品种,棉花的产量便会成倍地增加,这个时候,才能做到人人有棉衣,家家有棉被。”
“二公子,如果真能如此,全天下人无不感念我们沈氏产业的恩德,大周也将开辟千古未有之盛世。”王寿光听了慷慨激昂地说道。
“那是朝廷和官家的事儿,我们还是想想怎么赚钱,想想怎么让坊工们过得更舒服吧。”沈方摇了摇头,王寿光也会过意来,连忙叉开话题。
“二公子,自动飞梭织布机研制还要一段时间,要不先做一批飞梭织布机试试?四尺幅宽的布匹从古至今也没有出现过,一定可以卖个好价钱。这些飞梭织布机先把昌国各织坊的织机替换下来。”
“行,王院长你安排吧,布匹本就是利润极薄的产品,咱们一匹布顶别人两匹,正常卖一贯两百文,就算是新品加个两三百文也意义不大,反而让百姓认为我们沈家贪这点小利。还是按正常价卖吧。”沈方突然想起了什么,“有这个工夫,多造几把火枪,一把枪的利润能抵得上三百匹布的利润。如果再遇见几个象武志、牛立江这样的海盗,那就发财了。要想富,果然还是得卖军火。”
沈方所提到的武志、牛立江两人现在正在昌国海域的一艘四千料的大船之上。为了练习射击,整个船队都在离一座无名小岛不远的地方抛下锚,放了一条舢板下海,固定在离大船一百步左右的地方,上面绑了两个木头假人。
射击的方法,沈府的管事早已传授给两人,两人瞄了瞄,觉得没有那么难,便倒入定装火装,放入铅丸,在火门处倒了点火药,盖好火门片。两人相互看了一眼,牛立江笑道,“武大当家,你先请!”
武志也不谦让,瞄准一百步外的假人,等熟悉了大船的晃动后,抽准机会扣下扳机,一声巨大的轰鸣响过,一片白烟把两人笼罩,只见那假人被拦腰打断。
旁边的兄弟们纷纷喝彩叫好,等喝彩声停歇下来,牛立江也如武志般瞄了好一会儿,当他开枪时,大船却突然摇晃了一下,巨响白烟过后,虽然没有打中另一个假人,但是却击中了舢板,打出了一个巨洞。
又是满堂的喝彩,牛立江稍有些不满,但也没有继续尝试,把枪扔给旁边的亲卫,“武大当家,沈家这火枪果然威猛,只怕再强的江湖高手也抵不住数枪齐射。”
“怎么,牛兄弟,你可是有什么想法?”
“兄弟能有什么想法,这泉州一带群雄并立,陈大当家和吴大当家以为招了几个会武功的二当家就万事大吉,这次回去就让他们好看。”牛立江恶狠狠地说道。
“还好让我们兄弟先得知火枪的消息,若是让别人抢了先,只怕挨子弹的便是我们两个。看沈方那架势,只要给的钱多,谁也能买到火枪。”武志有些庆幸。
“这个沈方好生狂妄,竟敢当面恐吓我等。”牛立江想起在沈府受到沈方的威胁便觉得心中有无名怒火。
“牛兄弟你最好不要有非份之想,”武志冷眼瞧了牛立江一眼,冷冷地说道,“武某和你一样,也认识不少铁匠、木匠,但你觉得沈家既然敢借给我们火枪,还会担心我们仿造?你看看这枪管所用钢铁,除非我们搞到沈家的钢铁配方,不然便造不出这样的枪管,就算是造出来,估计也没有这些火枪的威力。而且,我们能仿造多少?现在沈家已经成势,依武某所见,还是乖乖地向沈家服软,让沈家找不到动手的借口为好。”