要使水力转换成机械能,必须通过机械装置来转换,这个装置最简单的应是圆形轮子,这就是“水轮”。横置的水轮在水流冲击下转动,于是便将水的势能转化为机械能而做功,它的诞生是水力进入应用领域的关键环节,再安装适当的齿轮,就能带动石磨转动。
原理看似简单,“糅木为轮”的工匠们一说就懂。但做起来却不容易,鲁班在制作投石器之余带着工匠们钻研,也足足鼓捣了好几个月,才于去年在临漳学宫中制出了第一台水磨,至今也还没推广到民间。
水磨制成后,接下来出现的,自然是前不久安置在漳水沟渠畔的大筒车了。与卧式水轮驱动的水磨不同,筒车则是立式水轮驱动的,或者说,它本身就是一个巨大的立式水轮……
两种不同的水轮相当于是水力机械的前置科技,接下来只需要鲁班脑中闪过一丝电光火石,就能将其复制出更多的新发明来。
这一次,鲁班只花了月余时间,便向赵无恤献上了名为“水排”和“水碓”的两份图纸。
赵无恤对这些东西真的知其然不知其所以然,把自己肚子里的常识教给鲁班后,这才没几年,徒弟对力学的概念,已经远超师傅了。
鲁班是个极为认真的工程派,那图纸画的一丝不苟,描述也详尽,于是在赵无恤看来就是一堆黑乎乎密密麻麻的小字,看得赵无恤头都大了。
他仔细端详了半天,才算看明白,这水排,是一种冶铁用的鼓风装置,其原动力为水力,通过鲁班设置的曲柄装置,将水轮的回转运动转变为连杆的往复运动……
总之,利用水力,可以不用人力畜力,就可使排扇一启一闭,对冶炼的熔炉进行鼓风,这种远超人力的澎湃力量,不但能解放劳动力,还可以加大风量,提高风压,提高冶炼的温度强度。
这也意味着,赵氏可以拥有更好更多的铁!
赵无恤有些心动了,再往下看,名为“水碓”的东西,图纸上的构造看上去比水排要简单得多。
在图纸上,水碓的传动方式是由水流冲动立式水轮,轮轴上的短横木拨动碓梢,促使碓头一起一落进行舂捣。鲁班介绍说,它除传统的加工粮食外,若能加大齿轮的转速,还有捶纸浆、碎矿石等多种用途。
而鲁班更大胆地提出,可以利用类似的装置,对铁块进行锻造……
他在奏报中向赵无恤描绘了这样一个画面:因为水力冲击,在齿轮和皮带带动下高高举起的大锤,猛地砸向铁砧上的铁块!由此反复数千次,平日需要铁匠千锤百炼几天的铁块,也许半个时辰就成型了!
到时候,百锻钢,不再是藏于贵族手中的神兵利器,而会变成军队的制式武器……
“公输班描绘的,不就是水力锻锤么!?”赵无恤愕然。