「工業一號」試航歸來后,馬鞍山鋼鐵廠內蒸汽彌漫,鐵軌上掛著白霜與煤煙混合而成的淡淡黑痕,像是一條尚未醒來的巨獸之脊。
在工廠西南角的試車工棚,方夢華與湯鐵牛、湯思退三人正圍著一輛蒸汽機車殼原型忙碌。這臺車廂由現有鐵軌馬車的底盤拼裝而成,車廂本體仍是木架包皮,只是車頭位置開辟了一個鍋爐位與傳動裝置的艙體,看上去像是被斧頭鑿開嘴巴的木獸。
馬鞍山鋼鐵廠的中庭此刻一片嘈雜,鐵匠的錘聲與蒸汽管道的呼嘶交織如戰鼓。他們剛才才經歷一次慘烈的測試:將鍋爐蒸汽引入機體,一瞬間車體猛然一震,傳動齒輪如豆腐般被掰裂,車廂甚至被震出原位。
「不是鍋爐不夠力,是這車根本馱不住這種力!」湯思退面紅耳赤地對父親湯鐵牛吼道,「像是給驢安上虎心臟——不爆才怪!」
方夢華未語先笑。她已經換下了便于巡視的勘測服,穿著一襲藏青短袍,腰間掛著一只簡化過的速記本與鉛筆,沾了些鐵灰,但神情自若。
她站在那顫抖的車廂前,靜靜看了片刻。
「一點火就像瘋馬發癲。」湯思退憋著氣說,一旁的齒輪片早被打得變形脫落。他從鐵箱中抓出另一組新鑄的齒輪,轉向方夢華:「這一組我們已經加厚了,結果還是被震脫了。」
方夢華蹲下來,看著鍋爐氣壓表緩慢升高至工作區域,然后起身拉了拉傳動桿,嘗試輕啟機器。鍋爐一聲低鳴,蒸汽閥微啟,動力軸像被巨力敲打般猛地一震,帶動整臺車殼抖如寒鴉。她即刻關閉閥門,回頭點點頭:「是動力沖擊太猛。」
湯鐵牛皺眉:「可鍋爐能推船,為何不能推車?水上都能穩,陸地反而不行?」
方夢華伸手在空中比劃著:「船是浮的,船殼包住螺旋槳,螺旋槳在水里轉動,受到阻力反而穩定。而車廂是死鐵,在地上,沒有緩沖。加上你們這傳動軸,完全沒有緩沖結構,一上蒸汽就是死推,像拿鐵錘敲瓷盤,一錘就碎。」
湯鐵牛眉頭緊鎖:「俺就不明白,船上那套螺旋槳推動比這重得多的東西都穩穩地,這車怎么一碰就碎?」
「因為傳動結構不同。」方夢華抬手在車廂側板上寫了幾個字,「船用螺旋槳轉力從一個方向持續輸出,不需要頻繁加減速;但火車啟動時需要瞬時大扭力,沒有緩沖的話——就像你讓馬一下從站立跳成全速奔馳,它也會傷腿。」
湯思退眼睛一亮:「是沒有『緩沖』……那該加什么?」
方夢華微微一笑,指著鍋爐與車軸之間空著的幾個掛位:「飛輪,還有離合器與過速保護裝置。先造一個重飛輪,穩定動能輸出。再加一套離合器,把鍋爐的力先儲存在飛輪里,等穩定轉速后再慢慢導入齒輪。這樣才不會震斷它。」
她轉身在隨身攜帶的竹簡上畫下飛輪結構的草圖與離合器的原理圖。
湯鐵牛一邊看一邊咕噥:「飛輪俺也聽說過,但俺只見過織布機上那種,不曾想還能接這么大力氣的活……」他撓頭笑了:「不過妳說怎樣就怎樣,反正妳說蒸汽機能拉船,那船就真拉起來了。」
「飛輪這東西,重,是關鍵。」方夢華點頭,「鋼鐵廠造得出嗎?」
湯鐵牛立刻咧嘴:「你放心,叫俺造飛天馬俺還真不會,但造個千斤輪子,俺保證給你鏨得滴水不漏!」
鍋爐咕咕作響,如同沉睡巨獸微微咆哮。方夢華站在車廂與蒸汽機之間,揮手示意湯鐵牛暫停點火。
「你們想讓它一發動就拉著車廂跑,可你們知道它得推多大一個力嗎?」
湯思退愣了一下:「俺只知道得把鍋爐壓上來,汽開了齒輪就會轉。」
吳淑姬握著筆,微微皺眉,隱隱覺得有什么關鍵之處沒明白。
方夢華不急,轉身在墻邊的黑板上寫下兩行字:
ㄈㄊ=ㄉㄆ
ㄆ=ㄇㄩ
她轉過頭來,慢慢解釋:「你們現在讓鍋爐開了,直接把飛輪連上車輪,希望它帶動整輛車跑起來。問題是——車現在是靜止的,速度是零;你要它在一瞬間達到飛輪的轉速,那是要『改變動量』,就是ㄉㄆ,要靠力乘時間來完成。」
她舉起右手食指:「可是你們沒留時間,直接啟動——那這個力有多大?」
吳淑姬眸光一震,立刻低頭在筆記本上刷刷演算起來。她用車輪半徑估算角速度、再換算線速度、用一節車廂估質量,再計算動量變化。筆尖一頓,她倒抽一口氣。
「……若要在一瞬間推動,一節車廂初始靜止到飛輪兩百轉每分的等速運行,所需沖量相當于——」她抬頭看著方夢華,「五百人全力撞擊!還是同時撞擊!」
方夢華點點頭,轉身拍了拍剛剛被震裂的齒輪:「所以這不是齒輪問題,是你們沒給車子一個起步的節奏——哪怕是拉板車,也得先喊一聲『一、二、走』吧?」
湯思退頓時恍然:「就像拉纜船,也得先『松』,然后慢慢拉緊!」
方夢華微笑點頭,補充說道:「飛輪就是給蒸汽機一個『平穩轉速』,離合器則是給車廂一個『平穩起步』。這兩者都缺了,就像一匹馬突然被鞭子抽跑,前腿快了后腿沒跟上,自己都會摔倒!」
吳淑姬眼神炙熱,喃喃自語:「這是『動能調節』……我們不是只有造出動力,而是要學會『駕馭』它!」
她立刻將剛才演算的數據補成一張圖表:「照這數據推算,若使用八百斤重的飛輪,搭配離合器啟動,起步的受力可以減到原來的三分之一,而且能延長車輪受力時間到十秒以上——這樣齒輪就不會崩!」
夜色更沈,車棚燈火通明,工人們重新集結,爐火再燃。鍋爐旁傳來吳淑姬清脆的聲音:「我來算飛輪的轉速與重心位置,思退你畫草圖,鐵牛叔你盯鑄造!」
這一次,他們要讓鐵軌上的野獸,學會溫順起步,奔馳如風。
棚內幾張草圖紙攤開在地,吳淑姬的筆跡還未干,而湯思退正抹著汗,一邊畫著初步飛輪架構。這時,一直在旁邊聽得目瞪口呆的舟山木工首領——葉大春,忽然像是被什么擊中了一般站直了身子。
「哎哎哎!」他大聲嚷道:「我想起來了!」
眾人一愣,方夢華轉頭看他。
葉大春滿臉激動,雙手一攤:「大當家,您記得八年前在咱舟山修風車磨坊時,您畫給我那個『變速齒輪組』嗎?說是讓風大時可以減速磨面,風小時再調高轉速補上,還說『離合器』要像人拉牛軛一樣能隨時脫開,讓磨子停下!」
方夢華點頭微笑:「記得,那是咱們舟山的第一座自動風磨坊。」
葉大春眼睛發亮:「那時您就說了,風、水、人、牛,都是『輸入力』,但真正讓磨子轉的,是中間那套『齒輪』。輸入變、輸出變,可是齒輪轉動的道理不變!」
他伸出手,比劃著:「若是飛輪是第一輪,車軸是最后一輪,中間插幾個不同齒數的齒輪,用來緩沖力量、分攤轉速,不就是變速了?再裝個咱那時用的木式離合器,把飛輪和車軸分開來——」
「……先讓飛輪跑起來,再讓齒輪咬合,不就穩穩當當起步了?」
湯思退猛地一拍大腿:「對啊!我們一直就想讓蒸汽一開就推動車輪,可飛輪自己還沒站穩,車輪又死沉沉地不動,這不是找打嗎!」
吳淑姬立即補上:「若用三級齒輪組,初級小齒接飛輪、中級大齒再連小齒,最后才接大齒到車軸,這樣不僅轉速可調,還能讓車身的震動遞減分散……咱們可以按那個風磨坊原理做個縮小模型來試!」
方夢華目光含笑,轉身從文件袋中抽出幾頁舊草圖,正是當年風車磨坊設計圖。她攤在木桌上,指著其中一個角落的注記:「機械能之道,不在于力之來源,而在于力之安排。」
「你們都記住了。」她說,「這個世界上沒有完美的動力,只有善用的機械結構。風、火、水、人都不是重點,重點是你們怎么讓它們聽話。」
葉大春忍不住笑起來:「俺就是個打木頭的,還以為這種話一輩子用不上,沒想到八年后竟然能拿來裝火車頭!」
方夢華拍拍他肩:「你們這一代的工匠,注定要超過前人。因為你們學的不只是手藝,還學會了思考。」
風自長江吹來,棚外試車軌道幽幽蜿蜒,如一條等待甦醒的巨龍。齒輪與飛輪的模型已在草圖與腦海中成形,這一列鋼鐵車隊,終將帶著「舟山風車」的記憶,駛向更遠的地平線。