2.58 弹簧

    “新宋社七月二十二日报道，大宋皇帝今日上午在西湖国宾馆会见了大食国国王胡马尔乌七麻黑，皇上说，欢迎乌七麻黑国王访问大宋。乌七麻黑说，非常高兴再次见到大宋皇上，并有机会听听皇上对世界局势的看法。宾主双方在愉快的气氛中结束了会谈。临安新闻电台报道。”李不伟听得摇了摇头，心想这种新闻总是一些套话，不如换一个电台试试。随手将那个西瓜般大小的双联电容转了一个角度，传来一阵优美的女声：“临安音乐台，今日为大家奉献的是一曲古筝演奏的《笑傲江湖》。”正是香儿的声音。又听周依依的声音说道：“是啊，这首曲子我听了多遍，果然是不同凡响，其曲风与那首《十五面埋伏》颇有类似，但其中更多了一些侠骨柔肠的感觉，希望大家喜欢。”李不伟点了点头，心想红袖已将古琴改为古筝，又练了多遍，此时听听古筝的版本也不错。正如此想着，忽然又觉得有些困意，刚刚合上眼，便听周依依大声道：“不伟哥哥，快醒醒了，要迟到了！”

    李不伟猛地一醒，睁开了眼，却见周依依不知何时已站在一旁，正笑嘻嘻地看着自己。李不伟愣了一下，略为环顾四周，笑道：“没想到我竟然睡着了。”又问道：“依依，你知道《十五面埋伏》么？”周依依听得一愣，摇头道：“没听过，我听过有《十面埋伏》这一说。不伟哥哥，你在吃早饭的时候也能睡着，显然这几天太累了。”李不伟道：“倒不是太累，而是昨天晚上一直没怎么睡着，我在想一件事呢。听说范大人已有了一批小型的加工机械，又有几家新厂成立，因此我昨晚一直在想着此事，又觉得要制作出简单的电路，竟然是极为困难，看来要等到明年才会有所进展吧。”如此说着，伸开了双臂。周依依拿起衣架上的外套，为李不伟穿上之后，道：“既然太累了，今日就早此回来吧。”李不伟随口应了一声，早已走出了门。

    几日之前，火炮营又有了一个新的问题。这个问题就是：当侦察兵有了敌人位置后，如何能够尽快地将具体位置报与炮兵部队，而不需要用望远镜看着旗语来回传递信息，同时还要使炮兵实现精确打击。李不伟听了郁闷之极，心想如果现在就能造出这种东西，那后年就能造出导弹了。不过话说回来，如果有了远距离通讯手段，在战场上简单是如虎添翼，尤其是对于炮兵部队来说，远距离即时通讯显得尤为重要。更何况，如今的迫击炮已能打出一公里远，虽然比起后世的几公里，甚至十几公里有很大的差距，但在目前来说已是相当不错了。如此看来，难道要试着造无线发报机了？

    其实关于通讯的问题，李不伟早已考虑过多次。他一直认为，电学的发展必须循序渐进，例如先要造出发电机，再有整流电路或可充电的电池，然后是各种电阻、电容、电感、变压器、以及放大用的三极管了。

    早在两日之前，李不伟已开始计划电子元件厂的事情了。但目前首先要解决的问题是，基本的测量仪表是必须要具备的，否则又如何知道电阻的阻值，或是电容的容量呢？说起电表，李不伟不由得想起范文进所设计的那种巨型电流表。这种电流表采用地磁与磁针进行定位，后来虽然将地磁改为外置磁场，但其体积却是不小，不仅测量结果不太准确，而且还容易受到周围环境的影响。如果能制造出游丝式的电表，岂不是方便许多？

    昨天晚上，他翻开《大百科全书》到介绍游丝的章节时，只见上面是这样描述的：‘游丝，是钟表里的弹性元件，用以控制摆轮做等时往复运动，是表的核心部件之一，是表的动力来源。’对于游丝的制作方法，书中介绍道：游丝大都是采用铜系材料，使用数控方式进行生产，也有通过电生长的方式制作。总而言之，这些制作方法目前都无法实现。李不伟当时看得头大，心想怎么书中就没写第一根游丝是怎么制作出来的呢？是铸造还是锻压呢？采用哪种材料能使其热飘移降到最低呢？他想了一夜，早上起床时仍未睡醒，这才会在吃早饭时伏在桌上睡着了。

    然而此时想来，李不伟忽然又觉得自己有些过于担心了。所谓游丝，无非是一种矩型截面的螺旋型结构，再考虑一下其螺距与热漂移，便能制作出最简单的游丝了。至于如何制作法，只管交给实验室便是。更何况，范东来在前些日子已着手试验，李不伟又觉得自己有些过于心急了。

    李不伟赶到实验室时，遍寻范东来不见，后又听说其正在机加工车间，便折了回来。刚刚走进车间的大门，便看到范东来正在一台车床上忙碌着。李不伟微觉惊讶，远远地问道：“范大人，车床不是由车工来cao作的么，为何你要亲自上手？”范东来笑道：“校长有所不知。我这几日正在试着制作一种更小型的摆钟，因此需先造出一种小型的铣床，用于加工一些小零件。小型车床目前已造好，用起来极为顺手。”李不伟奇道：“小型摆钟？范大人可有制作好的样品？”范东来道：“目前已有一台铜制的样品。这种新式摆钟已不再是重物下坠的驱动方式了，而是采用了螺旋弹簧，正是按校长所给的方法进行设计与加工的。”如此说着，范东来已加工完了最后一个工件，略为收拾一下，又道：“校长不妨与我前去看看新摆钟的样品。”李不伟喜道：“如此甚好，现在就去看看范大人设计的新式摆钟。不过，看范大人脸色不太好，可是最近太累了？还是要多多注意身体才是。”范东来道：“多谢校长关心。其实谁都知道，实验室中最忙的便是校长您了。”

    说着，两人已走出了车间大门，范东来道：“工部近日又成立了三家新的工厂，校长可知道此事？”李不伟点头道：“我知道成立了三家工厂，其中一家是生产杜仲胶与紫胶的，专门为电线厂提供绝缘材料。另外，听说也制作一些胶管，这种胶管如果加入帆布，便可以耐高压了。至于另外两家工厂，我倒还真不知道是生产什么的，听杨先生说已经报了过来，不过我这几日太忙，还未来得及细看。”范东来道：“校长日理万机，自然是没有时间过问这些小工厂之事了。第二家工厂用于生产煤油灯，也是实验室设计出的玻璃罩煤油灯。煤油是设在萧山的炼油厂提供的，目前的煤油产量为每天两百二十升。”李不伟笑道：“煤油灯的用处是极大的，民间百姓最需要的便是照明用具了。至于煤油的产量，应该不是问题，因为新的炼油设备即将安装，到时产量会以十倍的增长，倒是原油的供应是个问题了，只是原油又多在江北一带……”说到此时，李不伟又想到了山西陕西一带的露天煤矿，这要比江南的煤好上许多，几乎遇火即着，显然最适合用于蒸汽机了。范东来也默然不语，心想江南虽然盛产粮食，但按李校长所说，江北才是资源聚集之地，倘若过得几年，大宋军队能够北定中原，恐怕江北又有许多工厂要开始建造了。李不伟又道：“那第三家工厂呢？”范东来道：“第三家工厂，主要制作一些结合件或紧固件，例如门窗上的合页、角铁、自攻木锣钉等。”李不伟喜道：“如果能制作合页，那可是剪板机已生产出来了？”范东来笑道：“正是。前几日，第一台剪板机刚刚完成最后调试，已能切割近三毫米厚的铁板了。不过由于轧板机尚未开始运转，因此眼下的铁板都是手工打造的。等到大型机械安装之后，恐怕剪板机的许多零件也要更换了。”李不伟笑道：“不止如此吧，到时恐怕一些车床的零件也要换代了。不过话说回来，倒也不急于马上更换，毕竟新设计出的第四代车床才是以后的发展方向。”

    两人如此说着，已到了范东来自己的实验室。刚一进门，李不伟一眼便看到一台摆钟正放在桌上。这摆钟的下面支了一个很大的木制支架，显然是为了让摆臂能够自由摆动了，然而李不伟并未发现用于驱动摆钟的重锤，想必范东来已使用了螺旋弹簧了吧。等走到摆钟的后面再一观察，只见钟表的背后安装了一个铁制的弹簧，只是这个弹簧看起来极大，足足占了摆钟的整个后壳。范东来道：“校长，这种弹簧采用棘轮方式上紧，等弹簧复原时，便可驱动摆钟了。目前这种弹簧上紧后有二十二圈，完全松开时有十一圈，上紧一次能够让摆钟连续工作五天。不过，眼下还未进行过疲劳测试，也不知道用上一段时间会不会失效。”

    李不伟刚才已听说了弹簧驱动摆钟，此时见到了实物，又是另一番感受了。他没想到范东来竟然凭借一已之力，设计出了弹簧驱动的摆钟，连声赞道：“了不起！了不起！范大人竟然制作出了螺旋弹簧。我记得当时只是简单提过一些其中的原理，没想到范大人已造出了实物。不知道这种弹簧是如何制作的？”范东来微微笑道：“校长过奖了。其实要制作这种弹簧也不是很难。先是将铁皮压成细条状，然后在加热的情况下圈成螺旋型，再进行回火，最后做一些调质处理，便是现在的样子。”说着，范东来又指着墙角的另一张桌子道：“这是实验室设计的小型轧机，对于烧红的熟铁条与铜条都能进行轧制与切割，校长不妨过去看看。

    李不伟顺着范东来的手势望去，果然有两台小型的机器摆在墙角的桌上，忙走过去仔细一看，不由得呆立在当地。这两台机器简直与压面机一般无二，只不过其滚轴不太一样罢了。第一台压面机也有两根滚轴，其中一根滚轴上有着不同宽度与深度的槽，另一根却是凸起的台阶，两个轴一咬合，台阶正好压入槽内，刚好形成一个矩形截面。第二台压面机却要简单一些，看来是用于卷制弹簧了。李不伟正看得惊讶，又听范东来指着第一台压面机道：“这两根轴是用车床加工出来的，然后经过调质渗炭处理，其强度已能满足铁皮与铜带的切割了。至于其驱动方式，则是采用手摇的方法，经过几级齿轮减速后，便可以轻松地制作弹簧了。”

    说着，范东来拿起铁夹子，夹起一根已准备好的铜条，在酒精灯上加热之后，又将其一端放入最大的那个槽内，然后摇动手柄。这块铜条的截面刚好比槽稍大一些，经过这一压，其横截面已变得与槽截面一样了。随后，范东来又将铜条其放入另一个槽中。这个槽做得极深，却并不太宽，范东来放置铜条的方向也转了90度，显然这次不是往薄轧制，而是要改变其宽度了。如此经过多次加热与轧制，这根原先只有五厘米的铜条已较原行长了近十倍，范东来在完成最后一道轧制后，又重新进行加热，然后放在旁边自然冷却。

    李不伟早已看得目瞪口呆。过了一会儿，范东来又拿起这根已冷却下来的铜条，将矩形截面的铜丝放在另一台机器上。李不伟这才又仔细观察了一下这台卷制机，却发现这台机器也是做得极为精致，为了不使铜丝产生钮曲现象，专门设计了限定宽度的卡环，并且在其卷套上设有压紧装置。范东来将这根铜条的一端插入到卷套的中缝孔中，便开始摇动手柄，铜条也被卷到了卷套之上。等到整个铜条完全卷好之后，又将卷套从卷轴上退了下来。此时，刚才那一段五厘米长短的铜条已变成了近二十卷的螺旋弹簧。范东来道：“校长，眼下这个弹簧已卷好了，再经过调质处理之后，便能实现摆钟的驱动了。不过，刚才做的是一根极细的铜质弹簧，只是为校长演示一下而已，实际中并无多大用处。”

    李不伟看得激动万分，此时听范东来如此一说，忙道：“不，不，这种东西用处太大了！只是再改变一下其加工过程，考虑到退火与定型便是了。来，来，来，咱们再将这摆钟仔细研究一下!”说着，也不待范东来有所反应，便拿起笔与纸，画了摆钟的原理图，然后问道：“范大人，你可知道为什么钟摆能够按一定的间隔摆动么？”范东来听得一怔，道：“校长曾讲过，这是由于重力加速度的原因，又因为摆臂长度固定，因此钟摆才会以一定的频率摆动。”李不伟笑道：“正是如此。既然这钟摆有其频率，那弹簧不也有其固有频率吗？”范东来道：“当然有了，弹簧也有其自振频率，这与钟摆是一个道理。”说到这处，范东来不由得“啊”了一声，忽然两眼放光，忙问道：“校长，难道您是说……”

    李不伟也不答话，微笑着点了点头。范东来大喜道：“如此看来，这摆钟驱动方式也要进行一次彻底的变革了。”李不伟笑道：“既然不使用钟摆，恐怕其名字也不该叫做摆钟了。例如放在桌上的可以叫台钟，如果做得更小一些，能装入怀中，则可叫做怀表。”李不伟本来还准备提及手表，但一想到其加工难度，又有些退却，改口问道：“不知范大人是否还记得，弹簧总共有哪些分类？”范东来不假思索地道：“当然记得。按照其受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为环形弹簧、直板弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等等。”李不伟听他一字不着地背出，不由得暗暗称赞，心想范大人虽然有四十岁了，但以他这年纪竟然还记得如此清楚，显然平日是用了极大的心了，当下说道：“范大人说得没错，弹簧的种类也因其用途而不同。实验室前些天设计的枪械，其撞针机构便需要用到弹簧。另外，火炮制退器上也要用到弹簧，就连摆钟的驱动也要用到弹簧。不过为了便于区分，代替钟摆的那种轻型弹簧，可以先称其为游丝吧。范大人，咱们是否该考虑成立专门的弹簧厂了？”范东来听得连连点头，道：“校长说得极是。如果有了批量生产的各种弹簧，便可以将水银气压计完全替换，阀门的回位也不需要专门的回位装置了。如此一来，影响的不单是兵器制造一个行业了。”

    李不伟点头道：“范大人说的没错。有了各种弹簧之后，自然可以使机械有不少改进。不过，眼下我需要范大人帮着制作几个游丝，这种游丝极为重要，其参数为……”说着，李不伟便将游丝如何用于电流表的原理大概讲了一下。范东来马上便明白了李不伟的意思，当下道：“校长请放心，我这便开始制作，一定不会耽误校长的计划！”

    ……

    既然搞定了游丝，接下来的计划便是成立电子元件厂了。

    以目前情况来看，要制造出简单的元件倒不是很难。高功率的电阻可以采用绕线的水泥电阻，普通的电阻则可以用金属氧化物来制造，甚至炭膜电阻。电感是最好制造的元件，而且电感量可以通过计算获取，不过加入磁芯，显然要计算又比较麻烦了，不过又可以在电路中通电测量，或是多次试验了。至于电容的制作，李不伟一直未想到好的办法，他知道老式收音机的单联或双联可调电容的原理，就是用若干块一定间隔的金属板，通过改变其重叠面积来改变电容量。当然，另一种方法就是制作纸介电容了，以目前的技术，这种电容应该可以制作，只是体积要大上许多了。

    但李不伟最犯愁的是放大电路的制作。硅管或锗管无异是天方夜谭了，看来只有尝试电子管了。不过要制作电子管，又有两大问题。一是电热丝的选材，二是真空的抽制。以前制作温度计时，使用的是水银柱抽空法，但对于真空电子管来说，这种方法却有些不太合适，毕竟会留有一些水银蒸汽吧。如此看来，只有等发电机制作好后，再一一进行试验了。

    有了各种电子元件，便可以试着制作一些简单的电路了。不管无线通讯能否行得通，至少有线通讯是没问题了。过上两年，有了电子通讯设备，恐怕军队的侦察能力又是一次质的提升吧。想到此处，李不伟又开始计划在军中装备通讯器材了。

    然而李不伟没想到的是，仅仅过了不到半年，便有人急着计划北伐之事。当然他更没有想到的是，大宋军队虽然在数年后拥有了无线通讯设备，却是以另一种方式获得的了。

    （注：1、目前原油炼制仍然采用土法炼油，也无催化或裂化设备。不过原油种类与煤油质量有关系，文中制取的煤油质量并不高，无法用于ZIPPO打火机，但用于照明或做饭是没问题的。去硫方法暂不采用，石油工业的发展在以后才正式开始。2、谁有好的抽气办法，请介绍一下。3、以目前的材料，造变压器合适么？20公里的传输距离，大约一百多伏，线损与变损哪个更大些？假设是铜线或镀铜线，同时未有硅铁。）