鹿信也說:
“按照這個(gè)筒體和您給的公式計(jì)算,水的浮力大約分成兩部分計(jì)算;
第一部分是直筒子,直筒子的體積是直筒子的面積,就是園算子3.14,乘上直筒子的半徑2尺的平方就是4,再乘上直筒子的長度就是4尺,得到的數(shù)是50.24立方尺,每一立方尺的水大約重72斤,大約是3千6百1十7斤。
第二部分是兩端的圓球球,按照您說的體積是4除以3,再乘上園算子3.14,然后乘上直徑的三次方,直徑是2尺,2尺的三次方是8,所以得到的體積數(shù)是33點(diǎn)5立方尺,也就是大約2千4百1十2斤。
兩下想加,得到排出水的體積重量是6千零3十斤。
這樣,我們需要這樣體積十三倍大的浮筒才能讓潛水艇不掉下去,這是不是太大了?”
林夕突然感覺到似乎有什么不對,連忙對銅鐵大匠劉子明說:“軒轅大匠,你剛才的計(jì)算,有沒有錯(cuò)誤?”
銅鐵大匠劉子明說:“我等三四人都曾驗(yàn)算。”
林夕覺得單憑這個(gè)根本無法判別,于是說:“你們拿紙來,我親自算來?!?br/>
銅鐵大匠劉子明的臉有些漲紅,林夕看在眼里,說:
“鹿信大匠,你們雖然是匠人,但是如今如果項(xiàng)目開動,都是一方工程的指揮,位高權(quán)重,你們制造的武器,都會決定敵人的生死或者我們自己人的生死。
如今,我們還沒有立項(xiàng)的流程,但是,如果你對自己的話很在意,而對責(zé)任很不在意,我覺得很不合適。
至少,今后你們立項(xiàng)書上,要簽字畫押,成功,是你們的功勞,失敗,是你們的責(zé)任。
今后武器出廠,你們項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,指揮使,要親自使用自己負(fù)責(zé)的武器!
這是今后的鐵律!
涂熙才元帥,清虛教宗,姜臣主事,你們要記錄下來,今后與工程院院正,祥訂名目!”
眾人都說諾。
林夕取過紙筆,開始驗(yàn)算:
“筒體的截面積是一個(gè)園,面積公式是園算子3.14,乘以園的半徑的平方;
筒體是一個(gè)大園為外徑,一個(gè)小圓為內(nèi)徑,只有內(nèi)外徑之間的才是桶壁;
所以外圓面積等于3點(diǎn)14乘上2尺的平方等于4,所以面積是12點(diǎn)56平方尺,
內(nèi)圓面積等于3點(diǎn)14,乘上1尺9寸7分的平方等于3點(diǎn)88,所以面積是12點(diǎn)18平方尺,
所以銅截面面積等于12點(diǎn)56減去12點(diǎn)18,那么就等于0點(diǎn)38平方尺;
直筒子的長度是4尺,所以體積是截面積乘上長度,就是1點(diǎn)52立方尺。
每立方尺的銅,大約重量是6百38斤。
所以直筒子處的銅重量大約是9百7十斤。
我們再算算兩端;
兩端是一個(gè)圓球體,圓球體的體積公式是4除以3,再乘上園算子3點(diǎn)14,再乘上半徑的三次方。
壁厚的體積,也約等于大球體與小球體體積的差。
大球體的三次方是2尺的三次方8,小球體的三次方是1尺9寸7分的三次方是7點(diǎn)65,兩者的差是0點(diǎn)35;
再乘上4除以3乘上0點(diǎn)35,大約是1點(diǎn)47立方尺,每立方尺的銅重量大約是6百3十8斤。
所以兩端半球合成一個(gè)圓球,大約耗銅9百3十8斤。
兩項(xiàng)相加就是9百7十斤加9百3十8斤,合1千9百零8斤。
鑄造頗多耗損,我們?nèi)≌?千斤或者略多而已。
方才計(jì)算得到排出水的體積重量是6千零3十斤。
我們?nèi)∑涞財(cái)?shù)六千斤。
可見里面有4千斤的負(fù)載量,裝上1千斤電池,三個(gè)人每人算2百斤,也不過6百斤,還有2千6百斤可以盛放東西。
幾位大匠,你們看看計(jì)算是否妥當(dāng)?”
鹿信、銅鐵大匠劉子明還有幾個(gè)子弟,也開始計(jì)算,不過他們基本用的是算盤,比起林夕徒手計(jì)算,要靈便得多。
。。。。。。
【注:算盤,又作祘盤,珠算盤是我們祖先創(chuàng)造發(fā)明的一種簡便的計(jì)算工具,雖然世界其他國家也有類似的東西,但是中國的算盤最為先進(jìn)。
東漢末年,數(shù)學(xué)家徐岳《數(shù)術(shù)紀(jì)遺》載:“珠算控帶四時(shí),經(jīng)緯三才?!北敝苷琨[注云:“刻板為三分,位各五珠,上一珠與下四珠色別,其上別色之珠當(dāng)五,其下四珠各當(dāng)一?!彼?,漢代即有算盤,但形制與現(xiàn)今不同。
不過,中梁以上一珠當(dāng)五,中梁以下各珠當(dāng)一,則與現(xiàn)代相同,又據(jù)徐岳說,他的老師劉洪曾問學(xué)于道家天目先生,天目先生解釋了14種計(jì)算方法,其中一種就是珠算,可見至遲在東漢已經(jīng)出現(xiàn)算盤。
有些歷史學(xué)家認(rèn)為,算盤的名稱,最早出現(xiàn)于元代學(xué)者劉因(1249——1293年)撰寫的《靜修先生文集》里。在《元曲選》無名氏《龐居士誤放來生債》里也提到算盤。劇中有這樣一句話:“閑著手,去那算盤里撥了我的歲數(shù)?!惫?274年,楊輝在《乘除通變算寶》里,1299年朱世杰在《算學(xué)啟蒙》里都記載了有關(guān)算盤的《九歸除法》。公元1450年,吳敬在《九章詳注比類算法大全》里,對算盤的用法記述較為詳細(xì),張擇瑞在《清明上河圖》中畫有一算盤,可見,早在北宋或北宋以前我國就已普遍使用算盤這一計(jì)算工具了。
我國的算盤由古代的“籌算”演變而來?!盎I算”就是運(yùn)用一種竹簽作籌碼來進(jìn)行運(yùn)算。唐代末年,已見籌算乘除法的改進(jìn),到宋代產(chǎn)生了籌算的除法歌訣。15世紀(jì)中期,《魯班木經(jīng)》中有制造算盤的規(guī)格。由于算盤普及,論述算盤的著作也隨之產(chǎn)生,流行最久的珠算書是1593年明代程大位所輯的《算法統(tǒng)宗》?!端惴ńy(tǒng)宗》是一部以珠算應(yīng)用為主的算書。全書共17卷,有595個(gè)應(yīng)用題,多數(shù)問題摘自其他算書,但所有計(jì)算都改用珠算。書中載有算盤圖式和珠算口訣,并舉例說明如何按口訣在算盤上演算。其中開平方和開立方的珠算法是程大位首先提出來的。書末附錄“算經(jīng)源流”記載了宋元以來的51種數(shù)學(xué)書名,其中大部分已失傳,這個(gè)附錄便成了寶貴的數(shù)學(xué)史料。由于珠算口訣便于記憶,運(yùn)用又簡單方便,因而在我國被普遍應(yīng)用,同時(shí)也陸續(xù)傳到了日本、朝鮮、印度、美國、東南亞等國家和地區(qū)。
隨著算盤的使用,人們總結(jié)出許多計(jì)算口訣,使計(jì)算的速度更快了。這種用算盤計(jì)算的方法,叫珠算。在明代,珠算已相當(dāng)普及,并且出版了不少有關(guān)珠算的書籍,其中流傳至今,影響最大的是程大位(1533~1606)的《直指算法統(tǒng)宗》(1592)。
中國是算盤的故鄉(xiāng),在計(jì)算機(jī)已被普遍使用的今天,古老的算盤不僅沒有被廢棄,反而因它的靈便、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),在許多國家方興未艾。因此,人們往往把算盤的發(fā)明與中國古代四大發(fā)明相提并論,北宋名畫《清明上河圖》中趙太丞家藥鋪柜就畫有一架算盤。由于珠算盤運(yùn)算方便、快速,幾千年來一直是中國古代勞動人民普遍使用的計(jì)算工具,即使現(xiàn)代最先進(jìn)的電子計(jì)算器也不能完全取代珠算盤的作用。聯(lián)合國教科文組織將珠算正式成為人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。】
。。。。。。
鹿信是最先計(jì)算完成的,由于林夕提供的公式,本身十分簡單,而且里面加減乘除法并不困難,所以大家耗時(shí)并不長,而且由于進(jìn)位和四舍五入的緣故,各人計(jì)算上差異還是有的,不過等到第三個(gè)人計(jì)算出來,與林夕的差別不到百斤,這就很明顯,銅鐵大匠劉子明此前一定是在哪里計(jì)算錯(cuò)誤了。
銅鐵大匠劉子明臉色一陣黑一陣紅一陣紫,青筋都暴露出來了,汗如雨下,也許計(jì)算到了第三遍,數(shù)字此次有所不同,但是誤差也與林夕的最大也不超過2百斤。
銅鐵大匠劉子明呆朦朦淚如雨下,撲通就跪倒:“今上,小人,小人,計(jì)算時(shí),誤算一位,而至于結(jié)果相差百倍,若非上人慧眼如炬,找出差錯(cuò),實(shí)在是,罪莫大焉,請今上責(zé)罰!”
鹿信也連忙跪下:“今上,銅鐵大匠劉子明為人高潔自傲,從不對人假以顏色,實(shí)乃是忠貞之士,手里的活計(jì),從來精益求精,相來是今上新法,上不熟練,懇請今上饒恕銅鐵大匠劉子明,我們愿意一體承擔(dān)責(zé)任,他沒有驗(yàn)算,我也沒有審核!今上,現(xiàn)在正是用人之際,還請今上寬恕則個(gè)?!?br/>
清虛教宗說:“今上,還好只是在討論之中,并沒有造成重大錯(cuò)誤和影響,不如今后立下規(guī)矩,防微杜漸,如今還是制造戰(zhàn)器要緊吶?!?br/>
涂熙才說:“今上,這個(gè),我的意見與清虛教宗相同,銅鐵大匠劉子明固然有妄自尊大之嫌,若非今上堅(jiān)持,十萬斤的耗銅,我們自然都會偃旗息鼓,不過,鹿信計(jì)算的時(shí)候,并沒有錯(cuò)漏,可見他們并不是誠心構(gòu)陷。不弱這次暫且寄下......”
林夕嘆一口氣:“好吧,你們需要知道,將士們的性命,都在我們的手里,他們在前先拼命,我們在后面有我們的命要拼,這次沒有造成重大責(zé)任,銅鐵大匠劉子明記一次處分,你們要通報(bào)工程院,不是要批人,而是要改進(jìn)流程和制度,讓要大家愿意嘗試,嘗試就是摸索,必然有方向不明的狀況,這就需要試錯(cuò),有試錯(cuò)的,就可能有試對的。
試錯(cuò)了,我們也知道這個(gè)方向或者方法不行,我們改正到正確的方向,這就對了。
錯(cuò)了不改,甚至隱瞞,或者發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤,極力遮掩,這就是犯錯(cuò),要吃大虧,出大錯(cuò)。
要從世界觀和方法論上,知道這一點(diǎn)的重要,我們今天的苦頭,就么有白吃!
都起來吧”
眾人連忙謝恩,然后坐下了。
鹿信想趕緊把氣氛改變,就立刻說:
“今上,即便是2千斤的腔體,我們以前的工藝也沒法澆注,而且這個(gè)是里面空的東西,只有頂部的出艙口和底部的通海閥可以開口做支撐,我們模范也沒法做呀?!?br/>
這里需要做一個(gè)說明大家才能明白,現(xiàn)代漢語的模范是值得人學(xué)習(xí)或取法的榜樣,還指取法,仿效等意思。
但是模范的原意是一種鑄造法,也叫模范法,是夏代已采用了合范鑄造法,一般采用石范和陶范鑄造工藝,這種工藝是先用泥土塑出要鑄的器物實(shí)樣,表面雕刻出紋飾,即俗稱的模子,模子干后在其上用泥反復(fù)的按壓成外范。把模子刮去一層,即成內(nèi)范,內(nèi)外范之間的距離就是所要鑄器物的厚度。最后從澆灌孔注入青銅溶液,溶液冷卻,即可打碎內(nèi)外范取出銅器。
模范法內(nèi)范與外范,都需要自己的支撐才能讓空腔穩(wěn)定,這就是為了鑄造多是開口的器物。
但是現(xiàn)在潛水艇是閉口的大腔體,沒有支撐內(nèi)范的地方,而且內(nèi)范無法從外范放進(jìn)去。
銅鐵大匠劉子明說:“其實(shí)還有失蠟法,但是器型太大,我們實(shí)在倉促之間并無良策。”
劉子明說的失蠟法,是用蠟制成鑄模,外敷造型材料,成為整體鑄型,然后加熱鑄模將蠟化去,形成空腔鑄范,澆入液態(tài)金屬,冷卻后得到成型鑄件。
古代多用于鑄造具有復(fù)雜形狀的鑄件,以失蠟法鑄造的器物可以玲瓏剔透,有鏤空的效果,鑄造的文字和花紋可以非常細(xì)膩。
中國已知最早的失蠟鑄件是河南淅川出土的春秋晚期銅盞部件和銅鏡。
戰(zhàn)國以后,失蠟法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,除鼎、彝外,還用于鑄造印璽、樂鐘、佛像和少數(shù)民族地區(qū)的貯貝器、飾件等?,F(xiàn)代,失蠟法仍用于鑄造金屬鑄件?,稱熔模鑄造。
脫蠟法在中國的歷史要追溯到春秋戰(zhàn)國時(shí)期,最早采用脫蠟法鑄造的青銅器是楚共王熊審盂,此外,淅川下寺楚墓出土的春秋中期云紋銅禁和隨州擂鼓墩出土的戰(zhàn)國時(shí)期的曾侯乙墓青銅盤尊也是失蠟法制作的典型器物。
大型編鐘也是用失蠟法制造的。
盡管如此,失蠟法還是需要內(nèi)范和外范的,內(nèi)范也需要支撐。
林夕想了想,說:
“我出個(gè)主意,你們議一議。
這個(gè)筒體由海面和海底兩個(gè)閥門,上閥門有兩尺半到三尺的開口,下閥門也有兩尺半到三尺的開口,如果用鑄鐵來做支撐,里面用鐵皮在鐵架子上拼接,是不是可以支撐得住重量?”
劉子明說:“道理上,說得通。但是外范與內(nèi)范的間距呢?”
林夕說:
“這樣吧,我們在內(nèi)范上做一些黃銅的短立柱,三分以外,帶一個(gè)帽頂子,然后涂上三分厚的黃蠟,再在上面覆蓋鐵皮,這些鐵皮打孔蓋在黃銅立柱的帽頂子外。
這樣如果在鐵皮外面烘烤黃蠟,黃蠟流失,就會騰出內(nèi)外范之間的空間,對不對?”
鹿信接口道:“是這么個(gè)理,老劉,各樣?xùn)|西都有各樣?xùn)|西的用途和取巧之處,潛水艇是今上賜下的圖紙,必然理解最為精到,這個(gè)法子雖然特出,倒也情理之中呀?!?br/>
劉子明說:“不錯(cuò),是劉某沒有想到,既然如此,可以在內(nèi)范的鐵皮上,先澆注出一些銅條銅柱,把結(jié)構(gòu)圍好,這樣鐵皮的固定就方便了。”
另一個(gè)大匠易樂水說:“每三寸見方打一個(gè)銅帽頂子,然后涂上黃蠟,鐵皮外范做兩層,第一層用極薄的鐵皮敷貼上去,第二層用略微硬一些的,第三層再用比較硬的,然后用焊料焊住,銅水澆注下來,不到一個(gè)字的功夫,銅汁粘到鐵皮的外層,就凝住了,里面的銅汁慢慢凝固,不太會破壞鐵皮,等到成型,鐵皮壞了,也就無所謂了。
溫度降下來,到里面把鐵皮和支架一張一張,一條一條抽出來,這船就成了。必然萬無一失”
劉子明也說:“老易說的好,還有一節(jié),那銅帽頂子外面沾了蠟,所以澆注的時(shí)候,需要銅汁極熱,徹底與銅帽頂子熔合方可。這樣就要燒銅汁的溫度極高,澆注要快,到那時(shí)不爆烈,每一尺開一處澆注口中間留出氣口。
今上,其他我們都能處理,但是高溫熔煉和大容量的坩堝如何是好?”