元末：朕才是真命天子 - 第440章 出征前先称王（求月票）

    第440章 出征前先称王（求月票）
    答应了鲁锦要搞蒸汽机和化工技术，陶广义又疑惑道。
    “可是殿下之前让臣去看码头那艘巨舰，汪先生还说那艘船的96门炮都要由臣监造，难道现在不应该先造炮吗？”
    鲁锦当即解释道，“你说那条船啊，那条船虽然是按照战舰的样子做的，但现在又不用它去打仗，先随便装几门炮用着就行，焕章先生还有其他任务。
    “你来的时候不是看见那艘船快造好了吗，估计再有三个月，到十月底就能彻底完工，然后就要召集水手训练，训练个半年，明年五月准备出航，焕章先生到时要跟着船一起出海，你就算现在开始造炮也不一定来得及。
    “而且海军的炮和陆军的炮是不一样的，需要重新设计开模，你不是知道射程和炮管长度有关吗？”
    陶广义当即点了点头。
    鲁锦这时又道，“那你知道海军的炮和陆军的炮有何区别吗？”
    “更长？”
    “没错，陆军因为要考虑火炮伴随行军的问题，因此不能一味的追求射程和威力，在满足威力和射程的情况下，自然是越轻便越好，这样你过个沟沟坎坎，或者搭浮桥渡河也容易一些。
    “但海军不同，海军的炮都装在船上，不用移动行军，因此应当以满足威力和射程为先，重量反而不用限制的太死，所以就可以把炮管做的更长更重，使用更大口径的炮弹。”
    鲁锦拿着钢笔在手中当成火炮讲解道，“火炮就是一根铁管，用火药燃烧后爆发的气体推动合口炮弹向前运动，装药量越大，炮管越长，就打的越远，但也不能一味的增加装药。
    “比如一门八斤炮，发射八斤重的实心铁弹，如果炮管内壁不够光滑，炮弹打磨的也不够圆润，那就会泄气严重，可能需要装六斤火药，才能打出三里远，但是你装这么多药，炮管壁就不能太薄，否则容易炸膛，可是炮管壁一厚，炮身重量就压不住了，造这么一门炮可能得两千多斤重，八匹马才拉的动。
    “相反，只要你的炮管内壁和炮弹尺寸足够精准，打磨的足够光滑圆润，气密性就会非常高，只需用更少的装药，就能打出相同的射程，相应的装药少了，火药威力变小了，就能把炮管造的更薄更轻便，也不会炸膛，这样造出来可能就只有一千四五百斤，只需六匹马，甚至四匹马就能拖动。
    “以我们铁厂现在的加工工艺，气密性就比较高，所以装药量一般都是炮弹重量的三分之一，比如发射八斤重的炮弹，就用二斤六两六钱的火药。
    “也不需士卒在战场上现秤，直接在火药厂秤好了，缝在一个圆筒形的布包里，这便称作一个标准药包，在炮兵操典中，又可简化为一号装药，军官只需下令几号装药，士卒就可以直接拿过来就装，提高发射速度。
    “元军战场现装火药，他们用碗口铳打一发，我这边可能都打出五发炮弹了。”
    “原来如此，多谢殿下教诲。”陶广义恍然大悟，心中暗道这师傅拜的不亏，刚拜完师就能学到如此机密的东西。
    鲁锦则是继续说道，“所以炮管厚度，装药量，这都不是闭着眼睛瞎定的，而是算出来的，炮管长度也一样。
    “炮弹靠火药燃气推动，火药推动炮弹向前的加速行程越长，炮弹飞出膛口的初速就越大，射程也就越远，就像你扔石头一样，你用力越大，石头就扔的越远。
    “但炮管也并非越长越好，因为黑火药的能量密度是有限的，你知道黑火药燃烧后释放的烟气体积，是火药本身的多少倍吗？”
    “不知道，连这个也有讲究？”陶广义哪知道这玩意，他还是第一次听到设计火炮连火药燃气倍数都要算出来的。
    “当然，不然你怎么知道炮管要造多长？这个我就不让你自己去做实验了，直接告诉你，黑火药燃气膨胀体积是原来的2000到4500倍左右，炮管温度越高，膨胀倍数就越大。
    “在冷炮发射时，也就是第一炮，一般是1800倍，打过两三炮之后，如果没有及时降温，膨胀系数就会成倍增加，这个时候是最容易炸膛的。
    “所以每发射一次，都要及时用蘸水的刷子刷一遍炮膛，一是用来熄灭上一炮还没烧完的布屑和余烬，防止二次装填时提前引燃药包，二是用水给炮膛降温，防止炮管太热导致炸膛。”
    “竟能膨胀数千倍？！”陶广义顿时惊讶道，“可是火药性情暴烈，又不可捉摸，殿下这个数千倍的数字究竟是怎么得来的？”
    鲁锦敲了敲桌子，“这就考验你设计实验的能力了，我举个简单的例子，比如你找个尺寸均匀的竹筒，内部打通，拿一个纸团当作塞子，重量有斤两钱分厘毫丝忽，你可以少秤一点火药，比如一厘，放在竹筒的一端堵死，然后点燃，最后看纸团塞子在竹筒中被推出多远，计算这一段竹筒的容积，不就是火药膨胀的倍数？”
    “还能这样，我怎么没有想到”陶广义直呼长见识了。
    鲁锦又说道，“炮管的长度，通常是以炮弹直径的倍数来算的，也就是几个炮弹那么长，以使用黑火药的火炮为例，最佳倍径是14到22倍，短于14倍径，火药燃烧会不充分，炮弹出膛时火药还未燃尽，炮口就会冒出巨大的火光，还会浪费火药。
    “但如果超过22倍径，火药已经燃尽，且已经膨胀到头了，已经无力继续推动炮弹加速，那么炮管更长的话，剩下的距离只会因为摩擦力抵消掉炮弹的速度，射程反而会变近，所以你知道应该取多少倍径作为火炮的长度吗？”
    陶广义顿时举一反三道，“弟子明白了，陆军火炮应该以短炮管为宜，只要超过14倍径就行，能发挥出火炮的最佳射程，炮管更短也能更加轻便，方便伴随行军，海军炮则以20到22倍径为宜，能发挥出最大的射程和威力。”
    鲁锦满意的点点头，“孺子可教也，不过咱们的陆军野战炮大多是取的16倍径，我让你新造的海军火炮，又叫海军长炮，炮管长度取18到22倍径就行。
    “当然，其他倍径也不是不能用，比如小于14倍径的短炮，既然火药无法燃尽，那也可以继续降低装药量吗，比如10倍径的身管，装炮弹重量六分之一的火药，打重量更轻的开榴弹。
    “这种短管炮因为装药少，可以做的又短又薄，还特别轻便，可能只有二三百斤重，几个人抬着就可以翻山越岭，因此又可以叫做山炮，或短管榴弹炮。
    “超过22倍径的长炮也可以做，但得换用燃烧速度更慢的棕色火药，用以增加炮弹在炮膛内的加速行程，打出更远的距离，比如30倍径，15度仰角，能打出十几里远，不过这种炮太重太长，放在船上都不好操作，只能放在固定炮台使用，比如守卫军港的要塞炮！”
    陶广义顿时听的眼前一亮，“还有这种棕色火药？”
    “火药的种类多着呢，黑色的，棕色的，白色的，黄色的，蓝色的，绿色的，透明的，油状的，肥皂状的，膏状的，能燃起大火，遇水不灭，烧穿钢铁，还能释放毒烟的，比黑火药的威力大出数倍，种类那不有的是。”
    “居然有这么多种火药？！”陶广义都听傻了。
    鲁锦点点头，“不错，但是想造出这些火药，你得先学会化学，先跟着你师兄学习数学基础吧，等我这阵子忙完了，你一边去做蒸汽机，一边跟我学化学。
    “另外我再给你布置个作业，以公输尺为准，从30毫米的口径开始，每五毫米增加一个型号，一直到205毫米，算出各种尺寸的炮弹重量，不同倍径时的炮管重量，回来写一张表格给我，这是八岁的蒙童都会算的东西，你可别跟我说学不会。”
    陶广义顿时压力山大，连忙答应道，“殿下放心，学生一定刻苦学习。”
    “嗯。”鲁锦点了点头又嘱咐道，“好好学数学，算经是公输秘典的基石，数学学不会，后面再给你讲物理和化学，你也是什么都听不懂。
    “尤其是好好学习造炮，这造蒸汽机其实跟造火炮差不多，二者是互通的，炮管就是气缸，炮弹就是活塞，气缸直径和活塞行程决定了蒸汽机的功率和扭矩以及转速，学会造炮你也就会造蒸汽机了。”
    陶广义虽然没太听懂，但也知道了这蒸汽机是个和火炮差不多的东西，于是当即点了点头，“学生一定认真学习。”
    “去吧，先跟你师兄去补习数学。”
    “是，臣等告退。”
    等二人离开后，鲁锦才拿着那张科工两院研究所的列表怔怔出神。
    科学院的那些理论研究所不提，工程院的十几个研究所却都是他精挑细选过的，这里面哪个都不能少，但可以有先后。
    比如蒸汽机、化工、造纸和印刷，这是为了推广基础教育的必需品。
    原历史上，南宋的纸张产量大概每年几百万张，元朝每年200万张左右，明初经历战乱和恢复生产，一直到明初的洪武26年（1393年）的时候，解送给各地官府的纸张有150万张，加上民间使用的，推测可能年产五百万张左右。
    但是就这么点玩意，都不够现代一个造纸厂几个小时的产量，生产力差距就是这么大.
    鲁锦现在的地盘里，大型造纸基地有浙江的竹纸，年产可能有几十万张，然后是安徽的泾县和宣城，这两地是宣纸的发源地，宣纸就是宣城的纸，年产可能也有几十万张。
    如果连即将占领的江西也算上，江西盛产构皮纸，年产大概也有几十万张，可就算把这些都算上，一年也就一百多万张纸。
    全国四百多万小学生，这他妈连一人发一张都不够，还谈个屁的教育
    所以要搞蒸汽机，碎木机，打浆机，蒸汽抄纸机，化工起码要有量产漂白剂的能力，把自然漂白半年的材料准备时间压缩到几天，所以要设造纸研究所，这样才能生产足够多的纸，还有印刷研究所，油墨、制版、机械印刷，这些都要搞出来，否则什么教育，办报纸，都是白扯。
    而想搞这些机器，就得先有机床，所以这是个牵一发动全身的事情。
    还有蒸汽机这东西，在后世穿越者盛行的时代，许多人想过造这玩意，但是鲁锦却经常能看到网上一些，说什么蒸汽机活塞需要橡胶密封的言论，看着就好笑，也不想想气缸这种高温高压的工作环境，你用橡胶密封？还是个活动件，要跟气缸壁来回摩擦，确定橡胶不会融化吗.
    气缸活塞何时靠过橡胶密封了？
    最早的纽科门蒸汽机公差非常大，靠缠麻绳来密封，到了瓦特的往复式蒸汽机时，金属加工技术已经上来了，瓦特的气缸就是那个给英国海军造大口径卡隆炮的卡隆公司，用火炮镗床镗出来的，60厘米直径的气缸，误差能有两毫米，活塞与气缸之间的缝隙，能塞进去一个硬币的厚度。
    那瓦特是怎么密封的？答案是不用密封，那么大直径的气缸，就漏那一点气，根本就不影响运行，而且早期的蒸汽机效率本来就低，也没指望能运行多快。
    再到后来蒸汽机车的时代，人们已经学会了用金属环密封，在活塞侧面车出几道凹槽，然后放几层铸铁或者黄铜的密封环进去，直至今日，内燃机气缸活塞还是用的类似的金属密封环，从来没听说过有用橡胶的，橡胶130c就开始软化，而高压蒸汽足有500多度，工作环境那么热，真不怕烫化了吗？
    其实在鲁锦这个搞机械和材料的工科狗来看，造气缸活塞就是小儿科，相比之下，整个蒸汽机系统内，可能锅炉才是那个最难造的，在搞定焊接工艺之前，怎么用铆钉工艺搞一个不漏水的耐高压容器才是关键。
    这可比造气缸活塞难多了，却从来没见人提起过
    好在鲁锦心中早已有了解决方案，就等陶广义这个工具人弟子给他干活了。
    不过到了七月中旬的时候，鲁锦反而没时间想这事了，大军九月就要出征，现在也不过就剩一个半月的准备时间，他要把精力都放在作战上，而且鲁锦祭天称王的日子也到了！
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    (本章完)