“嗯,”杨建国沉声应道,手指摩挲着铁锭冰冷而粗糙的表面,“杂质不少。主要是硅酸盐矿渣没完全分离干净,还有碳分布不均匀,估计还混了些硫磷…这顶多算块劣质的生铁,太脆,直接锻打容易裂。”他叹了口气,望向疲惫不堪的家人,尤其是珊珊和埃尔克肿胀的手臂,眼神中带着深深的疲惫和一丝懊悔,“想提纯,就得回炉重炼,高温烧掉多余的碳和杂质,甚至可能还得炒炼…但现在,干不动了。”
他直起身,活动了一下依旧酸痛的腰背,声音低沉而坦诚:“亮子,这次…是爸托大了。光想着书上写的1400度能炼出铁,却把这持续鼓风要的人命给算漏了!”他指了指那两个瘫在一边、皮革都有些松垮的风囊,“这活儿,真不是人干的!全家齐上阵,差点没累死!这效率,这成本…炼一次铁,瘫三天,不行,绝对不行!”
“那咋整?”杨亮也感同身受,他的双臂到现在还抬不起来,“总不能把铁锭当摆设吧?或者下次炼铁再这么玩命?”
“玩命?再玩命也玩不起!”杨建国斩钉截铁地摇头,目光却投向了营地旁那条即使在深冬也未曾停歇、淙淙流淌的小溪。“得借力!靠畜力、靠水力!我琢磨了半天。”
“畜力?用驴?”杨亮立刻想到那头宝贵的毛驴。
“想过!”杨建国点头,随即又否定,“让驴子绕着圈拉磨似的驱动传动轴,带动风箱?理论上可行。但!”他加重了语气,“炼一次铁要连续鼓风十几个钟头!驴子不是机器,它扛不住!这么搞,春耕时咱家的‘铁牛’就得累成‘病猫’,甚至累死!风险太大,不值当!”
他走到溪边,蹲下身,掬起一捧冰冷刺骨的溪水,看着水流从指缝间迅速淌下,汇入奔流不息的河道。
“水!这才是取之不尽、用之不竭的力气!”杨建国的眼神重新亮了起来,手指着溪流,“你看,这条支流虽然比不上外面的大河汹涌,但咱在这住了一年多,旱季最枯的时候也没断流过。冬天这水量,我看也足够稳定。”
杨亮揉着依旧酸痛不堪的胳膊肘,眉头紧锁,盯着父亲在石板上勾画的水车草图,尤其是那个标注着“轴承”的脆弱节点,语气充满了疑虑:“爸,这水车…听着是挺美。可光这个轴承,我看就是个大坎儿!咱现在要啥没啥,硬木头磨硬石头?那摩擦力得多大?费劲巴拉造出来,结果水车转得跟老牛拉破车似的,能带得动风箱?别白忙活一场!”
杨建国放下手中的燧石,看着儿子疲惫中带着质疑的眼神,非但没有不悦,反而露出了理解的笑容。他拍了拍杨亮的肩膀:“亮子,有顾虑是好事,说明你动脑子了。但这回,真没你想的那么玄乎!”他的语气重新充满了工程师特有的、基于数据和经验的笃定。
“之前没弄水车,不是因为它难,是投入产出比不划算!”杨建国开始条理清晰地分析,“咱家拢共几口人?之前最耗力的活儿就是拉磨磨面,有那头毛驴就顶天了!为了这点动力,费老大劲去造水车、挖引水渠?不值当!人力得用在刀刃上,开荒、狩猎、盖房、储备…哪样不比这个急?”
他话锋一转,指向那几块粗糙的铁锭和瘫软的风囊:“可现在不一样了!炼铁这活,鼓风就是命门!它要的不是爆发力,是持续、稳定、长时间的输出!人力扛不住,畜力舍不得,那就非水力不可!这条小溪,就是现成的、永不枯竭的‘发动机’!”
“至于你说的轴承…”杨建国眼中闪烁着技术宅的光芒,直接切入核心难点,“咱确实做不出带滚珠的精密轴承。但谁说非得那样?咱们搞个简易滑动轴承,完全够用!”
他拿起一块碎石,在轴承位置详细画起来:
“用咱们炼出来的生铁!虽然杂质多、脆,但铸成个厚实的铁环(轴瓦座)没问题!内圈用燧石和瑞士军刀或者最细的砂岩,一点点磨光滑!精度要求不高,能减少摩擦面粗糙度就行。”
“水车主轴的两端,咱们用之前缴获的维京斧刃碎片或者匕首残骸!这些铁料质量比咱们炼的好得多。把它们锻打、延展、卷曲,包裹在木头主轴的两端,做成铁皮轴套(轴颈)!同样,外表面要尽量打磨光滑。”
“在磨光的铁环内圈和铁皮轴套外表面之间,涂上厚厚一层熬炼过的动物油脂!油脂能形成油膜,把直接摩擦变成液体摩擦!摩擦力能降到非常低!”
“亮子,你别忘了咱们手里的‘王牌’!”杨建国指了指堆在一旁的露营工具,“这些高硬度的斧头、匕首、瑞士军刀,虽然数量少,但质地精良、硬度高、韧性好!用它们来切削木头、打磨金属、锻打铁皮,比咱们光靠石头骨头强百倍!这就是工具代差!造个能用的滑动轴承,绰绰有余!”
看着杨亮依旧半信半疑的神情,杨建国加重了语气:“我知道你在想啥!觉得我上次低估了鼓风的累,这次又在吹牛?但这次不一样!炼铁是冶金工艺,我第一次实操,细节有出入很正常。可造水车、做轴承,这是机械结构、是力与运动的传递、是材料加工和装配——这正是你爸我干了大半辈子的老本行!闭着眼睛都能把摩擦力、扭矩、传动效率算个八九不离十!”
他顿了顿,进一步解释方案选择的理由:“至于那种用藤条当链条传动的简单水车,我也想过。那玩意儿结构是简单,但传动效率太低了!藤条会拉伸、会打滑,每个节点都是摩擦损失点!动力传过去十成,能剩下一两成带动风箱就不错了!费力不讨好!咱们现在有铁、有好工具、有明确需求,为什么不一步到位,做个效率更高的直接驱动?”
杨建国站起身,指着那条在晨光中波光粼粼的小溪,语气斩钉截铁:“相信我,亮子!只要把轴承这关用铁和油脂解决好,再配上咱们手头的工具,造出来的水车,提供的动力绝对够用!持续、稳定、省人力——这就是咱们炼铁大业能坚持下去的关键!等休息几天,这水车工程,就是咱家头号任务!有了它,这些铁疙瘩,”他踢了踢脚边的生铁锭,“才能真正变成有用的家伙什!”
杨亮看着父亲眼中那熟悉的、属于工程师的自信光芒,再想想那些锋利的露营工具,以及父亲对摩擦力和传动效率的分析,心中的疑虑终于消减了大半。
杨亮紧绷的肩线松弛下来,疲惫战胜了疑虑。“成,爹。不过今天肯定不行了,骨头缝都叫唤。再说,”他瞥了一眼父亲手中沾满泥灰的平板,“这玩意儿总得先有个谱吧?没图咋动手?”
“嗯,图纸是根本。”杨建国点点头,指关节在平板边缘无意识地敲击着,发出轻微的嗒嗒声,目光却穿透了简陋的棚屋墙壁,仿佛已落在奔流的河面上。“明天,明天我把它弄出来。你赶紧去歇着,今天这一仗,加上搬运,够呛。”他深知儿子的极限,高强度战斗后的体力透支需要时间恢复,强行上马只会误事。
“亮子!他爹!甭嘀咕了!”杨家老太太的声音带着不容置疑的暖意从篝火边传来。橘红的火光跳跃着,映亮了她布满岁月沟壑却精神矍铄的脸庞。“饭都压桌了!今儿个可得好好犒劳犒劳功臣!”空气中弥漫着久违的、诱人的复合香气——那是油脂、蛋白质和植物辛香在高温下产生的奇妙反应。
老太太今天确实下了血本。长期熏制、色泽深沉的鹿肉干被精心复水炖煮,释放出浓郁的肉香;珍贵的腌鲱鱼切段煎得边缘焦脆,咸鲜扑鼻;新近采集的蕨菜嫩尖焯水凉拌,带着山野的清新;甚至还奢侈地用了一点缴获的劣质麦酒去腥增香。几块烤得金黄、内部松软的混合谷物饼堆在粗陶盘里。这顿“大餐”在物资匮乏的中世纪荒野,无异于一场盛宴,更是对今日清除致命威胁、缴获关键物资、增添人力的无声庆祝。珊珊正小心地将冒着热气的食物分到各人的木碗里,小诺则眼巴巴地看着,小鼻子一抽一抽。埃尔克和弗里茨姐弟局促地坐在篝火外围,捧着分到的食物,眼睛盯着碗里远超预期的分量,喉头滚动,却不敢立刻开动,只是笨拙地模仿着旁人的动作。
接下来的几天,营地进入了短暂而高效的休整与前期准备期。杨亮与弗里茨,在杨亮的简短手势指令和示范下,很快理解了任务——成为了伐木主力。目标明确:砍伐碗口粗细的硬木,主要是橡木和山毛榉,用于水车核心部件;同时,大量收集手臂粗细的树枝、灌木枝条,这些是后续烧制高品质木炭的原料。弗里茨虽显虚弱,但骨子里日耳曼农夫的后代基因和求生欲驱使着他,挥动斧头异常卖力,搬运枝条也毫不惜力。珊珊则带着埃尔克,在营地周围安全区域进行更细致的采集和鞣皮预处理工作,埃尔克学习得很快,手指灵巧,对珊珊的指令反应迅速,这让珊珊紧绷的神经稍感宽慰。
与此同时,杨建国则把自己关进了相对安静的工具棚。这里成了他的临时设计中心。他盘腿坐在粗糙的木墩上,沾满炭灰和铁锈的手指在平板电脑光滑的屏幕上快速滑动、缩放。屏幕的冷光映着他专注而布满皱纹的脸。他调阅着穿越前下载的资料——从古老的水墨线描农用水车图,到现代水利工程学原理动画,再到材料力学基础公式。他强大的工程经验此刻与跨越千年的知识储备激烈碰撞、融合。
设计思路在脑中高速运转:
动力源评估:小河流量稳定但不大,流速中等。否决需要高水头、复杂导流渠的上射式水车。选择结构相对简单、对水流要求低、易于建造和维护的下射式水车,利用水流冲击轮叶底部驱动。
传动效率核心:水车主轴(硬木)→大型木质驱动齿轮(需精密榫卯或铁箍加固)→啮合小型从动齿轮(安装在鼓风室传动轴上)。关键计算:齿轮比!必须保证水车缓慢但有力的旋转,能转化为鼓风皮囊所需的高频往复运动所需的扭矩和速度。他在羊皮纸上快速演算着齿数比。
动力转换难题:皮风囊需要的是直线往复运动,而水车输出的是旋转运动。解决方案:在从动齿轮轴上安装一个凸轮或一个偏心的曲柄销。当轴旋转时,凸轮的突起部分或曲柄销会周期性地推动\/拉动一根连杆,连杆的另一端则直接铰接在皮风囊的压板上!完美转化。
材料限制的妥协艺术:
主体结构:全部木材。水车轮毂、辐条、轮缘、传动轴、大小齿轮,齿还需特别加固、连杆、支撑框架。选用最坚韧、耐水性好的橡木核心部件,次之用山毛榉。
关键承力\/耐磨点:这是消耗那点宝贵“铁鱼料”也就是露营装备残留的钢条、角铁等的地方。必须精打细算:
水车主轴轴承处:嵌入打磨光滑的铁条,但需预留铁质轴套升级空间。
大小齿轮啮合点:优先给小齿轮的齿镶嵌薄铁皮或小铁块,承受主要的磨损冲击。
连杆与凸轮\/曲柄销的连接处:使用最粗壮的铁质螺栓,这是应力集中点。
鼓风室传动轴的轴承:同样优先考虑铁质。
润滑:动物油脂是唯一选择,需定期涂抹,尤其齿轮和轴承处。
与现有设施整合:炉子就在河边不远。传动轴将通过一个简单的木质支架延伸到鼓风室上方,凸轮\/曲柄和连杆机构将悬于两个皮风囊之上。目标明确:一套装置,同时驱动两个风囊,实现持续、强力的鼓风!
维护性与冗余:结构设计上考虑关键木质部件的可更换性。预留未来用铁件逐步替换核心承重\/磨损部件的可能性。图纸上标注了所有榫卯接口的尺寸和角度。
仅仅两天两夜,伴随着篝火的明灭和远处杨亮、弗里茨砍伐树木的“梆梆”声,杨建国完成了设计。