第八十七章 陳元英
趙朗把許貫忠叫來，把平底沙船的營造圖紙交給了他，按對李俊的那一套說詞也對許貫忠說了一遍，由他負責監督廂軍那一邊的二十艘平底沙船的建造。許貫忠看著那些圖紙，讚歎師尊學究天人之學識，心裏對又掌握了一門絕學興奮不已。
休息了兩天，趙朗又空閑了起來，盤算著既然決定製造滑膛炮，那就趁現在方臘還沒作亂，先把這玩意兒搗鼓出來，裝在船上，待那方臘來犯時，揍得他哭爹喊娘。
造炮是一項巨大的工程，涉及到材料學與理論力學，對於趙朗這個900多年後的物理學霸來說，說難不難，說易卻不易。理論他有，但在這宋代，卻沒人才，沒技術，沒鋼材，要啥沒啥，所有事情都要從頭來，萬事也是開頭難呐，好象不知從何下手，一時頭緒淩亂。
思忖了良久，趙朗決定先從材料入手。曆史上第一門大炮是青銅炮，原因是青銅可塑性高，承壓力也高，但趙朗棄用青銅作為材料，原因很簡單，一方麵是北宋缺銅，人們都喜歡把銅錢藏地窯裏去了，造成市麵上的銅錢流通緊張，用銅材製炮成本太大；二者是銅炮由於其材料的特性，炮膛要很厚才能不炸膛，那就比鋼炮重很多，不利於運輸和安裝。
他認真地迴憶無縫鋼管的鋼材質中的碳元素與矽元素含量。火炮的炮管材料他沒有研究過，因而他的頭腦信息中沒有這一方麵的資料，但他有無縫鋼管的鋼材資料呀，以黑火藥爆炸力來說，用後世的無縫鋼管標準來作為鑄造滑膛炮的鋼材應是綽綽有餘。
控製碳含量與矽含量，就可以提高鋼材的強度、塑性與韌性，使其能承受住炮膛所受的巨大壓力。根據資料，無縫鋼材的含碳量應不超過0.22%，以0.15%到0.22%為最佳，含矽量則在0.15%到0.3%之間，用吹氧法加矽晶體攪拌，多試驗幾次，應可煉出合格的鋼材，最大的難題是沒有測量工具，隻能靠經驗。鐵器作坊的管事陳元英是個善於鑽研之人，希望他能盡快煉出合格的鋼材。
至於鑄炮法，作為在米國留學與工作的物理高材生，趙朗當然知道托馬斯.j.羅德曼的“內模灌水冷卻鑄造法”。在1860年美國南北戰爭時期，由美聯邦陸軍少校托馬斯.j.羅德曼發明，故又稱羅德曼法。其方法本身非常簡單，實際上是把鑄造炮管時，用來作炮管內模的鐵模具換成空心的，中間加上冷卻水管道，然後往裏麵注冷卻水就行了。當然這冷卻水管道必須要作成可循環樣式來保證內膜溫度穩定，譬如采用u型管模式從裏麵開始注水，這樣持續循環冷卻，適當的控製水循環速度。羅德曼用了10年時間實驗論證出科學合理的技術參數，使這種“內模水冷技術”可以大幅降低火炮尤其是大口徑火炮鑄造時的廢品率，並一舉將炮管壽命提升五倍之多。這項技術及參數，趙朗都曾瀏覽過，因此他腦中的資料庫裏就有了這個羅德曼的“內模灌水冷卻鑄造法”。
趙朗來到了江心島的鐵器作坊，陳元英見師父到來，連忙上前施禮，趙朗拿起造好的射魚槍，高興地說：“元英啊，為師這幾個弟子之中，單以工藝材料這一項來說，你的手藝天賦最高，這彈簧的材料，就算是我，也不一定能在兩個月內試驗出來。”
這是真心話，他對陳元英這位弟子非常滿意，無論是手雷的生鐵外殼、紡紗機以及織布機的彈簧片、軸承，至後來的鐵絲網，再到這個高彈性的彈簧，沒有一定的天賦和刻苦鑽研的性子，是不可能取得這樣的成就的。趙朗在學院裏教授的隻是初步的數學、物理、化學知識，材料學、高等化學等課程還沒寫出教材呢。趙朗暗下決心，這下來有空餘時間，一定要把力學與化學等高中教材寫出來，逐步教授予學院裏的學子，擴大科學格物的影響，培養真正有用的人才。
何鐵匠與另外幾名學院出來的學子一同來拜見趙朗，此時的鐵器作坊已有十幾人，由陳元英作管事，何鐵匠為副，三名學院學子也管著幾名手下。
按照技術定位，鐵器作坊的月薪比其他廠子都要高，工作量也不算很大，以供應潯陽商行內部使用為主。各廠子的機械鐵部件、建房用的鋼材、開荒用的農具、商行運輸馬車的鐵部件、甚至飛魚幫和揭陽嶺的船隻上的撞角，都從鐵器作坊製造。這使得鐵器作坊的人員很是自豪，工作幹勁很大。
趙朗跟眾人打了招唿，與陳元英一同走進了他的專用研究室。趙朗道：“今天我過來，主要是有一項技術要傳授於你。”
陳元英一聽，大喜，跪地磕頭：“多謝師父！”
趙朗扶起了他，說道：“這一套技術叫‘內模灌水冷卻鑄造法”，分兩部分，一是研製所需材料，二是鑄造一種叫火炮的方法。此物非同小可，材料的配比隻能是你一個人掌握，其鑄造方法隻能是少數參與之人掌握，你要切記，切記！”
陳元英恭敬道：“弟子謹記師尊吩咐。”
趙朗把無縫鋼管的鋼材碳比例與矽元素比例告訴了陳元英，把“內模灌水冷卻鑄造法”的注解冊子交給他，並再一次叮囑保密事項。不由得趙朗不謹慎，這東西若是被外人掌握，真的就是放大魔鬼進了凡間。
陳元英是個孤兒，隻有一個妹妹，社會關係簡單，沒有過多的羈絆，當初在人牙所救了他，他就會用多上工來報恩，可見是個懂報恩之人。這一年的時間裏，趙朗知道這位弟子是一個少說多做之人，能保守秘密，因而把這一項非常重要的技術傳授與他。
鐵器作坊內儲存了二十多萬斤的生鐵，聽起來很多，其實也就是十來噸而已，但足夠鋼材試驗與火炮鑄造之用。趙朗的計劃是先製造9磅的滑膛炮（也有人稱為酒瓶炮）和後世著名的“佛朗機”小口徑炮。9磅的滑膛炮約900斤，口徑11.4厘米，發射8斤的圓石實心彈，射程500米到1000米，每船裝6門，一側3門；“佛朗機”小口徑炮每門重約300斤，發射霰彈，射程300米，母銃長1米，配3個子銃，每船裝4門，一側2門。遠用9磅滑膛炮轟，近則滑膛炮與“佛朗機”小口徑炮一齊轟，在這個冷兵器時代應該是足夠了。
對著圖紙，向陳元英詳細講解了鋼材料和“內模灌水冷卻鑄造法”的每一個細節，直到陳元英完全明白為止。趙朗放下炭筆，一抬頭，看到江邊的水車和水力機床，心中一動，動力！既然已經有了橡膠樹種子，何不趁橡膠產出之機把蒸汽機也弄出來？若用蒸汽機驅動船隻，這飛魚幫的船隻就可橫行江河與大海了。
後世第一台蒸汽機是1679年法國物理學家丹尼斯·帕潘發明製造的。蒸汽機需要一個使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐，這個鍋爐可以使用木頭、煤甚至可燃垃圾作為燃料。通過燃燒把水沸騰為蒸汽，經管道蒸汽被送到汽缸。閥門控製蒸汽到達汽缸的時間，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控製交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。
原理十分簡單，但結構卻很是複雜。蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽結構、調速結構和飛輪等部分組成。
趙朗依照記憶，把蒸汽機的各個部件一一畫了出來，站在巨人的肩膀上，辦起事情來就是快，不一會，就把各個部件的結構圖畫了出來。這玩意兒需要密封材料，也就是橡膠，所以也不急於製造出來，現有畫出來，隻是順手為之，讓陳元英有空之餘以作研究。
趙朗畫出的這個蒸汽機已是小型化的型號，經過了無數的物理科學家的改進，具有實用性的蒸汽機，真真的是站在了巨大人的肩膀上。至於燃料，開化縣發現的那個煤礦正好派上用場。
趙朗對陳元英道：“這東西叫蒸汽機，是把蒸汽轉化為動力的機械，蒸汽做功的原理我在課堂上已經跟你們講解過了，這機械就是把原理實用化。”
陳元英眼睛一亮，這又是一神器啊，在學院修學之時，這原理他是學習過的，現在見到實物設計圖，心裏一陣熾熱，對比那個叫“炮”卻不知為何物的東西，這蒸汽機他更為上心。
趙朗見此，便道：“先把鋼材料與火炮鑄出來，然後再研製蒸汽機，這做事要分先後。”
“是，師父。”陳元英連忙應道，並把圖紙小心地收起來，放進了櫃子裏鎖好。
趙朗把許貫忠叫來，把平底沙船的營造圖紙交給了他，按對李俊的那一套說詞也對許貫忠說了一遍，由他負責監督廂軍那一邊的二十艘平底沙船的建造。許貫忠看著那些圖紙，讚歎師尊學究天人之學識，心裏對又掌握了一門絕學興奮不已。
休息了兩天，趙朗又空閑了起來，盤算著既然決定製造滑膛炮，那就趁現在方臘還沒作亂，先把這玩意兒搗鼓出來，裝在船上，待那方臘來犯時，揍得他哭爹喊娘。
造炮是一項巨大的工程，涉及到材料學與理論力學，對於趙朗這個900多年後的物理學霸來說，說難不難，說易卻不易。理論他有，但在這宋代，卻沒人才，沒技術，沒鋼材，要啥沒啥，所有事情都要從頭來，萬事也是開頭難呐，好象不知從何下手，一時頭緒淩亂。
思忖了良久，趙朗決定先從材料入手。曆史上第一門大炮是青銅炮，原因是青銅可塑性高，承壓力也高，但趙朗棄用青銅作為材料，原因很簡單，一方麵是北宋缺銅，人們都喜歡把銅錢藏地窯裏去了，造成市麵上的銅錢流通緊張，用銅材製炮成本太大；二者是銅炮由於其材料的特性，炮膛要很厚才能不炸膛，那就比鋼炮重很多，不利於運輸和安裝。
他認真地迴憶無縫鋼管的鋼材質中的碳元素與矽元素含量。火炮的炮管材料他沒有研究過，因而他的頭腦信息中沒有這一方麵的資料，但他有無縫鋼管的鋼材資料呀，以黑火藥爆炸力來說，用後世的無縫鋼管標準來作為鑄造滑膛炮的鋼材應是綽綽有餘。
控製碳含量與矽含量，就可以提高鋼材的強度、塑性與韌性，使其能承受住炮膛所受的巨大壓力。根據資料，無縫鋼材的含碳量應不超過0.22%，以0.15%到0.22%為最佳，含矽量則在0.15%到0.3%之間，用吹氧法加矽晶體攪拌，多試驗幾次，應可煉出合格的鋼材，最大的難題是沒有測量工具，隻能靠經驗。鐵器作坊的管事陳元英是個善於鑽研之人，希望他能盡快煉出合格的鋼材。
至於鑄炮法，作為在米國留學與工作的物理高材生，趙朗當然知道托馬斯.j.羅德曼的“內模灌水冷卻鑄造法”。在1860年美國南北戰爭時期，由美聯邦陸軍少校托馬斯.j.羅德曼發明，故又稱羅德曼法。其方法本身非常簡單，實際上是把鑄造炮管時，用來作炮管內模的鐵模具換成空心的，中間加上冷卻水管道，然後往裏麵注冷卻水就行了。當然這冷卻水管道必須要作成可循環樣式來保證內膜溫度穩定，譬如采用u型管模式從裏麵開始注水，這樣持續循環冷卻，適當的控製水循環速度。羅德曼用了10年時間實驗論證出科學合理的技術參數，使這種“內模水冷技術”可以大幅降低火炮尤其是大口徑火炮鑄造時的廢品率，並一舉將炮管壽命提升五倍之多。這項技術及參數，趙朗都曾瀏覽過，因此他腦中的資料庫裏就有了這個羅德曼的“內模灌水冷卻鑄造法”。
趙朗來到了江心島的鐵器作坊，陳元英見師父到來，連忙上前施禮，趙朗拿起造好的射魚槍，高興地說：“元英啊，為師這幾個弟子之中，單以工藝材料這一項來說，你的手藝天賦最高，這彈簧的材料，就算是我，也不一定能在兩個月內試驗出來。”
這是真心話，他對陳元英這位弟子非常滿意，無論是手雷的生鐵外殼、紡紗機以及織布機的彈簧片、軸承，至後來的鐵絲網，再到這個高彈性的彈簧，沒有一定的天賦和刻苦鑽研的性子，是不可能取得這樣的成就的。趙朗在學院裏教授的隻是初步的數學、物理、化學知識，材料學、高等化學等課程還沒寫出教材呢。趙朗暗下決心，這下來有空餘時間，一定要把力學與化學等高中教材寫出來，逐步教授予學院裏的學子，擴大科學格物的影響，培養真正有用的人才。
何鐵匠與另外幾名學院出來的學子一同來拜見趙朗，此時的鐵器作坊已有十幾人，由陳元英作管事，何鐵匠為副，三名學院學子也管著幾名手下。
按照技術定位，鐵器作坊的月薪比其他廠子都要高，工作量也不算很大，以供應潯陽商行內部使用為主。各廠子的機械鐵部件、建房用的鋼材、開荒用的農具、商行運輸馬車的鐵部件、甚至飛魚幫和揭陽嶺的船隻上的撞角，都從鐵器作坊製造。這使得鐵器作坊的人員很是自豪，工作幹勁很大。
趙朗跟眾人打了招唿，與陳元英一同走進了他的專用研究室。趙朗道：“今天我過來，主要是有一項技術要傳授於你。”
陳元英一聽，大喜，跪地磕頭：“多謝師父！”
趙朗扶起了他，說道：“這一套技術叫‘內模灌水冷卻鑄造法”，分兩部分，一是研製所需材料，二是鑄造一種叫火炮的方法。此物非同小可，材料的配比隻能是你一個人掌握，其鑄造方法隻能是少數參與之人掌握，你要切記，切記！”
陳元英恭敬道：“弟子謹記師尊吩咐。”
趙朗把無縫鋼管的鋼材碳比例與矽元素比例告訴了陳元英，把“內模灌水冷卻鑄造法”的注解冊子交給他，並再一次叮囑保密事項。不由得趙朗不謹慎，這東西若是被外人掌握，真的就是放大魔鬼進了凡間。
陳元英是個孤兒，隻有一個妹妹，社會關係簡單，沒有過多的羈絆，當初在人牙所救了他，他就會用多上工來報恩，可見是個懂報恩之人。這一年的時間裏，趙朗知道這位弟子是一個少說多做之人，能保守秘密，因而把這一項非常重要的技術傳授與他。
鐵器作坊內儲存了二十多萬斤的生鐵，聽起來很多，其實也就是十來噸而已，但足夠鋼材試驗與火炮鑄造之用。趙朗的計劃是先製造9磅的滑膛炮（也有人稱為酒瓶炮）和後世著名的“佛朗機”小口徑炮。9磅的滑膛炮約900斤，口徑11.4厘米，發射8斤的圓石實心彈，射程500米到1000米，每船裝6門，一側3門；“佛朗機”小口徑炮每門重約300斤，發射霰彈，射程300米，母銃長1米，配3個子銃，每船裝4門，一側2門。遠用9磅滑膛炮轟，近則滑膛炮與“佛朗機”小口徑炮一齊轟，在這個冷兵器時代應該是足夠了。
對著圖紙，向陳元英詳細講解了鋼材料和“內模灌水冷卻鑄造法”的每一個細節，直到陳元英完全明白為止。趙朗放下炭筆，一抬頭，看到江邊的水車和水力機床，心中一動，動力！既然已經有了橡膠樹種子，何不趁橡膠產出之機把蒸汽機也弄出來？若用蒸汽機驅動船隻，這飛魚幫的船隻就可橫行江河與大海了。
後世第一台蒸汽機是1679年法國物理學家丹尼斯·帕潘發明製造的。蒸汽機需要一個使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐，這個鍋爐可以使用木頭、煤甚至可燃垃圾作為燃料。通過燃燒把水沸騰為蒸汽，經管道蒸汽被送到汽缸。閥門控製蒸汽到達汽缸的時間，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控製交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。
原理十分簡單，但結構卻很是複雜。蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽結構、調速結構和飛輪等部分組成。
趙朗依照記憶，把蒸汽機的各個部件一一畫了出來，站在巨人的肩膀上，辦起事情來就是快，不一會，就把各個部件的結構圖畫了出來。這玩意兒需要密封材料，也就是橡膠，所以也不急於製造出來，現有畫出來，隻是順手為之，讓陳元英有空之餘以作研究。
趙朗畫出的這個蒸汽機已是小型化的型號，經過了無數的物理科學家的改進，具有實用性的蒸汽機，真真的是站在了巨大人的肩膀上。至於燃料，開化縣發現的那個煤礦正好派上用場。
趙朗對陳元英道：“這東西叫蒸汽機，是把蒸汽轉化為動力的機械，蒸汽做功的原理我在課堂上已經跟你們講解過了，這機械就是把原理實用化。”
陳元英眼睛一亮，這又是一神器啊，在學院修學之時，這原理他是學習過的，現在見到實物設計圖，心裏一陣熾熱，對比那個叫“炮”卻不知為何物的東西，這蒸汽機他更為上心。
趙朗見此，便道：“先把鋼材料與火炮鑄出來，然後再研製蒸汽機，這做事要分先後。”
“是，師父。”陳元英連忙應道，並把圖紙小心地收起來，放進了櫃子裏鎖好。