第一百一十三章 科技的力量
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为了进一步提高钢铁、天使步枪和大炮的产量，除过扩建了几个生产厂房，增加了几条生产流水线，增加了更多工人和技术人员外，夏雪知道单靠人力、水力、畜力是很难进一步提高生产能力和工作效率了，作为来自未来的夏雪，知道必须尽快设计出蒸汽机、内燃机、螺旋桨等，至于汽轮机、电动机暂时条件不具备，先不用考虑。
蒸汽机、内燃机两个的原理差不多，结构虽然很复杂，但对于已经制造出更复杂的天使大炮的夏雪来说，觉得信心十足。这也是拥有后世科学知识和历史经验的好处，就是能很快找到正确的解决方案，而且知道这个方案不会失败，不怕走弯路。对于没有这方面知识和经验的人，遇到这类问题根本就不知道怎么办，而且真的有人想设计个蒸汽机什么的，他自己都会没有信心是否能成功，而且大多人都会走许多弯路，浪费许多时间，而来自未来的夏雪肯定不会犯这样的错误，所以，她的成功率就非常高。比如：在船舶的推进器上，后人开始就一直使用的是：明轮，利用明轮转动，叶片拨水来推进船舶。虽然明轮推进器比桨、橹等推进工具前进一步，但是，它结构笨重、效率低。而夏雪想设计船舶的推进器，肯定一开始就会放弃明轮，直接研究更先进的螺旋桨推进器。就像夏雪知道想让子.弹和炮弹飞的更远、打的更准，是需要膛线的，如果没有后世的知识，一般人即使研究一辈子都很难知道其中的奥秘。
说干就干，这是夏雪的性格。
她又叫来徐摩，很快又投身于蒸汽机和内燃机的研究。
虽然女王的研发一个接一个，非常辛苦，但有女王陪着，徐摩觉得再苦都是甜蜜的。
于是徐摩刚结束了天使大炮的研发，又和夏雪着手研究蒸汽机这个古老的机器构造了。
天才少女毕竟是天才少女，天才工程师毕竟是天才工程师，两个多月后，在夏雪和徐摩的共同努力下，一台往复活塞引擎的高压蒸汽机诞生了。这台蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。原理是将水蒸汽中的动能转换为功。
这台蒸汽机夏雪依然命名为：天使蒸汽机。
天使蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。
使用双动活塞，带压蒸汽在一个汽缸压力降低到普通大气压或在其凝结过程中可以推动另一个汽缸。汽缸完全封闭来防止蒸汽逃散。一根滑杆通过一根摇臂轴和曲壁将往复运动转换为旋转运动。另一个曲壁和轴承用来控制阀门。假如两个双动活塞同时被使用时，一般它们的曲壁的相正好差90度，这样一个引擎在任何时候都做功，功效大大提高。
这台蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉对燃料不挑剔，可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。
在转速方面，天使蒸汽机比18世纪末瓦特蒸汽机仅40～50转/分高许多，初转速达到100～300转/分。
在功率方面，天使蒸汽机的功率最高可达5千马力。
天使蒸汽机的弱点和历史上的蒸汽机基本一样，都是离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到
限制，也就限制了功率的提高。
所以，在船舶上夏雪是坚决不会使用庞大笨重的蒸汽机的，蒸汽机目前只适合在矿山、炼钢厂、锻造厂、机床厂、生产车间、纺织厂等工厂使用。
在船舶上，甚至矿山运矿的小火车上，夏雪都决定放弃笨重的蒸汽机，改用重量轻，体积小、热效率高和操作灵活的内燃机作为动力机械。
蒸汽机研发成功后，夏雪和徐摩经过短暂的庆祝休息，立即又投身内燃机的研发中，两人就像吸毒上瘾一样不断地陶醉在一个又一个划时代的产品创造研发中。
由于内燃机和蒸汽机基本结构、传动形式、许多元件都基本一样的，所以，不到一个月，夏雪和徐摩把内燃机也研发成功。
她给这台内燃机命名为：天使内燃机。
天使内燃机继承了天使蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环。
天使内燃机是活塞式内燃机，活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
天使内燃机使用的燃料是石油，由于石油直接燃烧后会有大量未燃烧的成分形成一氧化碳、二氧化硫、碳粉或者其他副产物，从而对环境造成污染，而且直接燃烧的利用率也不太高。而且石油里的好东西很多，比如燃料油、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦和各种石油化工原料等等，如果一把火都烧了的确太可惜。
既然天使国已经开始有了工业化的雏形，夏雪决定干脆就再把摊子铺大些，在研发内燃机的时候同时建设石油炼厂、石油炼制的研究和设计机构等。石油炼厂中的主要生产装置通常有：原油蒸馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、石油焦化、催化重整以及炼厂气加工等，主要生产汽油、喷气燃料、煤油、柴油、燃料油、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦和各种石油化工原料。
石油炼制工业提供的石油化工原料，可用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料以及化肥、农药等。
所以，石油炼厂建设的同时，有关的一系列工程和研究机构也在计划筹建中。
不过根据目前的工业水平、科技水平，什么合成纤维、合成橡胶、塑料以及化肥、农药等根本就不用考虑，那个夏雪都知道几年内是无法实现的。
所以，夏雪目前筹建的炼油厂还是主要以生产柴油、汽油、润滑油、石油蜡、石油沥青为主，柴油、汽油、润滑油重要性谁都知道。石油蜡也有一定用处，因为其主要成分为石蜡，可以用作食品及其他商品包装材料的防潮、防水。而石油沥青可以用来铺路等。
内燃机设计出来后，轮到船舶推进器“螺旋桨”了。相比前边研发设计的步枪、大炮、蒸汽机、内燃机，船舶推进器螺旋桨简直就是渣渣了，设计螺旋桨的时候，夏雪都禁不住悄悄地笑了，这个螺旋桨对于高材生夏雪来说的确太简单了。
很快，不到十天时间，船用螺旋桨就设计并生产出来了。
这个船用螺旋桨由桨叶和浆毂组成。螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上，由于是给大船
设计的，这台螺旋桨桨叶为4叶。2叶螺旋桨仅用于小艇上。
由于太简单，夏雪也没有给它命名天使螺旋桨，而是直接命名为：船用螺旋桨。因为夏雪知道飞机上也用螺旋桨哦。
夏雪知道后世的一般大船上都要至少安装两个螺旋桨，所以，夏雪让徐摩带领工人按照图纸和规格又生产了一台内燃机和螺旋桨。
半个月后，夏雪把她的新设备准备安装到她专门改造后的一艘大帆船上。把两个螺旋桨一左一右分别安装到了大船的船尾下边，做好防水密封处理后，在下边连接螺旋桨的上面船舱内分别安装了两台内燃机与螺旋桨的轴相连，这大船是有水密隔舱的，所以就是实验有什么意外也不怕。
所有的新实验，夏雪都是采取严格保密措施的，所以，码头两边都派有军队戒严，没有闲人观看，夏雪和虬髯客等海军将官登上改造后的新帆船，夏雪亲自操作，开动了内燃机，现在内燃机里燃烧的是夏雪经过提炼的柴油，内燃机发出一阵很大的轰隆隆声，而且还喷黑烟，把虬髯客等将官吓了一跳，“这东西噪声怎么这么大？怎么还喷黑烟？”
夏雪微笑了一下，“没事，这机器就这样，不过它力气很大哦！”
夏雪当然知道自己设计的内燃机为了获得更大的功率，选择的是柴油机的结构和工作方式，柴油机采用压缩空气的办法来提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油，柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，而且省油，热效率高，非常适合于大型船舶的使用。
不过，柴油机工作粗暴，振动噪声大，炭烟与颗粒排放比较严重，所以柴油一旦点燃会冒出大量的黑烟，这其实很正常。
夏雪心里嘀咕：“如果我现在有后世的电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，那肯定噪音小、不冒黑烟了。”
不过，夏雪知道柴油相对于汽油来说性质非常稳定，比较难于点燃，但柴油稳定的特性却恰恰适合于压燃式内燃机，在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震，这正是夏雪所需要的，而且柴油机的最大特点是省油，热效率高，这也是夏雪所需要的。如果现在用汽油，有可能会爆震炸缸呢。
开动内燃机后，夏雪和虬髯客等海军将官走出船舱来到甲板上，这时天空刮的是逆风，夏雪让把所有的船帆放下来。
按以往，帆船遇到逆风时候，帆船不能完全正面顶着风航行。需要同时调整船体和船帆的角度，可将逆风的风力分解为两个力，一个船体往侧面推，另一个力往船头方向推，侧面的力由于船体吃水的阻力被抵消，另一个力推动船体向船头方向前进。
每隔一段时间，船员们更换一次船体和船帆的方向，这样船就可以沿“之”字形路线前进，水手们把这种行船法叫做“抢风行船”。
虬髯客等海军将官纳闷夏雪为何不调整船帆的角度沿“之”字形路线前进，反而把船帆都放下来，这样大船怎么前进呢。
但他们很快惊讶地发现，脚下的大船在没有任何船帆的情况下，依然迎风稳稳地前进，而且速度比顺风时候还快，他们不由得都惊呆了。
为了进一步提高钢铁、天使步枪和大炮的产量，除过扩建了几个生产厂房，增加了几条生产流水线，增加了更多工人和技术人员外，夏雪知道单靠人力、水力、畜力是很难进一步提高生产能力和工作效率了，作为来自未来的夏雪，知道必须尽快设计出蒸汽机、内燃机、螺旋桨等，至于汽轮机、电动机暂时条件不具备，先不用考虑。
蒸汽机、内燃机两个的原理差不多，结构虽然很复杂，但对于已经制造出更复杂的天使大炮的夏雪来说，觉得信心十足。这也是拥有后世科学知识和历史经验的好处，就是能很快找到正确的解决方案，而且知道这个方案不会失败，不怕走弯路。对于没有这方面知识和经验的人，遇到这类问题根本就不知道怎么办，而且真的有人想设计个蒸汽机什么的，他自己都会没有信心是否能成功，而且大多人都会走许多弯路，浪费许多时间，而来自未来的夏雪肯定不会犯这样的错误，所以，她的成功率就非常高。比如：在船舶的推进器上，后人开始就一直使用的是：明轮，利用明轮转动，叶片拨水来推进船舶。虽然明轮推进器比桨、橹等推进工具前进一步，但是，它结构笨重、效率低。而夏雪想设计船舶的推进器，肯定一开始就会放弃明轮，直接研究更先进的螺旋桨推进器。就像夏雪知道想让子.弹和炮弹飞的更远、打的更准，是需要膛线的，如果没有后世的知识，一般人即使研究一辈子都很难知道其中的奥秘。
说干就干，这是夏雪的性格。
她又叫来徐摩，很快又投身于蒸汽机和内燃机的研究。
虽然女王的研发一个接一个，非常辛苦，但有女王陪着，徐摩觉得再苦都是甜蜜的。
于是徐摩刚结束了天使大炮的研发，又和夏雪着手研究蒸汽机这个古老的机器构造了。
天才少女毕竟是天才少女，天才工程师毕竟是天才工程师，两个多月后，在夏雪和徐摩的共同努力下，一台往复活塞引擎的高压蒸汽机诞生了。这台蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。原理是将水蒸汽中的动能转换为功。
这台蒸汽机夏雪依然命名为：天使蒸汽机。
天使蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。
使用双动活塞，带压蒸汽在一个汽缸压力降低到普通大气压或在其凝结过程中可以推动另一个汽缸。汽缸完全封闭来防止蒸汽逃散。一根滑杆通过一根摇臂轴和曲壁将往复运动转换为旋转运动。另一个曲壁和轴承用来控制阀门。假如两个双动活塞同时被使用时，一般它们的曲壁的相正好差90度，这样一个引擎在任何时候都做功，功效大大提高。
这台蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉对燃料不挑剔，可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。
在转速方面，天使蒸汽机比18世纪末瓦特蒸汽机仅40～50转/分高许多，初转速达到100～300转/分。
在功率方面，天使蒸汽机的功率最高可达5千马力。
天使蒸汽机的弱点和历史上的蒸汽机基本一样，都是离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到
限制，也就限制了功率的提高。
所以，在船舶上夏雪是坚决不会使用庞大笨重的蒸汽机的，蒸汽机目前只适合在矿山、炼钢厂、锻造厂、机床厂、生产车间、纺织厂等工厂使用。
在船舶上，甚至矿山运矿的小火车上，夏雪都决定放弃笨重的蒸汽机，改用重量轻，体积小、热效率高和操作灵活的内燃机作为动力机械。
蒸汽机研发成功后，夏雪和徐摩经过短暂的庆祝休息，立即又投身内燃机的研发中，两人就像吸毒上瘾一样不断地陶醉在一个又一个划时代的产品创造研发中。
由于内燃机和蒸汽机基本结构、传动形式、许多元件都基本一样的，所以，不到一个月，夏雪和徐摩把内燃机也研发成功。
她给这台内燃机命名为：天使内燃机。
天使内燃机继承了天使蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环。
天使内燃机是活塞式内燃机，活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
天使内燃机使用的燃料是石油，由于石油直接燃烧后会有大量未燃烧的成分形成一氧化碳、二氧化硫、碳粉或者其他副产物，从而对环境造成污染，而且直接燃烧的利用率也不太高。而且石油里的好东西很多，比如燃料油、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦和各种石油化工原料等等，如果一把火都烧了的确太可惜。
既然天使国已经开始有了工业化的雏形，夏雪决定干脆就再把摊子铺大些，在研发内燃机的时候同时建设石油炼厂、石油炼制的研究和设计机构等。石油炼厂中的主要生产装置通常有：原油蒸馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、石油焦化、催化重整以及炼厂气加工等，主要生产汽油、喷气燃料、煤油、柴油、燃料油、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦和各种石油化工原料。
石油炼制工业提供的石油化工原料，可用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料以及化肥、农药等。
所以，石油炼厂建设的同时，有关的一系列工程和研究机构也在计划筹建中。
不过根据目前的工业水平、科技水平，什么合成纤维、合成橡胶、塑料以及化肥、农药等根本就不用考虑，那个夏雪都知道几年内是无法实现的。
所以，夏雪目前筹建的炼油厂还是主要以生产柴油、汽油、润滑油、石油蜡、石油沥青为主，柴油、汽油、润滑油重要性谁都知道。石油蜡也有一定用处，因为其主要成分为石蜡，可以用作食品及其他商品包装材料的防潮、防水。而石油沥青可以用来铺路等。
内燃机设计出来后，轮到船舶推进器“螺旋桨”了。相比前边研发设计的步枪、大炮、蒸汽机、内燃机，船舶推进器螺旋桨简直就是渣渣了，设计螺旋桨的时候，夏雪都禁不住悄悄地笑了，这个螺旋桨对于高材生夏雪来说的确太简单了。
很快，不到十天时间，船用螺旋桨就设计并生产出来了。
这个船用螺旋桨由桨叶和浆毂组成。螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上，由于是给大船
设计的，这台螺旋桨桨叶为4叶。2叶螺旋桨仅用于小艇上。
由于太简单，夏雪也没有给它命名天使螺旋桨，而是直接命名为：船用螺旋桨。因为夏雪知道飞机上也用螺旋桨哦。
夏雪知道后世的一般大船上都要至少安装两个螺旋桨，所以，夏雪让徐摩带领工人按照图纸和规格又生产了一台内燃机和螺旋桨。
半个月后，夏雪把她的新设备准备安装到她专门改造后的一艘大帆船上。把两个螺旋桨一左一右分别安装到了大船的船尾下边，做好防水密封处理后，在下边连接螺旋桨的上面船舱内分别安装了两台内燃机与螺旋桨的轴相连，这大船是有水密隔舱的，所以就是实验有什么意外也不怕。
所有的新实验，夏雪都是采取严格保密措施的，所以，码头两边都派有军队戒严，没有闲人观看，夏雪和虬髯客等海军将官登上改造后的新帆船，夏雪亲自操作，开动了内燃机，现在内燃机里燃烧的是夏雪经过提炼的柴油，内燃机发出一阵很大的轰隆隆声，而且还喷黑烟，把虬髯客等将官吓了一跳，“这东西噪声怎么这么大？怎么还喷黑烟？”
夏雪微笑了一下，“没事，这机器就这样，不过它力气很大哦！”
夏雪当然知道自己设计的内燃机为了获得更大的功率，选择的是柴油机的结构和工作方式，柴油机采用压缩空气的办法来提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油，柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，而且省油，热效率高，非常适合于大型船舶的使用。
不过，柴油机工作粗暴，振动噪声大，炭烟与颗粒排放比较严重，所以柴油一旦点燃会冒出大量的黑烟，这其实很正常。
夏雪心里嘀咕：“如果我现在有后世的电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，那肯定噪音小、不冒黑烟了。”
不过，夏雪知道柴油相对于汽油来说性质非常稳定，比较难于点燃，但柴油稳定的特性却恰恰适合于压燃式内燃机，在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震，这正是夏雪所需要的，而且柴油机的最大特点是省油，热效率高，这也是夏雪所需要的。如果现在用汽油，有可能会爆震炸缸呢。
开动内燃机后，夏雪和虬髯客等海军将官走出船舱来到甲板上，这时天空刮的是逆风，夏雪让把所有的船帆放下来。
按以往，帆船遇到逆风时候，帆船不能完全正面顶着风航行。需要同时调整船体和船帆的角度，可将逆风的风力分解为两个力，一个船体往侧面推，另一个力往船头方向推，侧面的力由于船体吃水的阻力被抵消，另一个力推动船体向船头方向前进。
每隔一段时间，船员们更换一次船体和船帆的方向，这样船就可以沿“之”字形路线前进，水手们把这种行船法叫做“抢风行船”。
虬髯客等海军将官纳闷夏雪为何不调整船帆的角度沿“之”字形路线前进，反而把船帆都放下来，这样大船怎么前进呢。
但他们很快惊讶地发现，脚下的大船在没有任何船帆的情况下，依然迎风稳稳地前进，而且速度比顺风时候还快，他们不由得都惊呆了。