瓦特(12)_应天故事汇

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一二

瓦特在证实了自己的观点之后，他的当务之急便是设计和制造一个高效率的冷凝器。蒸汽冷凝器有两种：一种是喷射型的，另一种是表面型的。纽科门运用的是喷射原理，他采取喷洒冷却水的办法，使发动机的汽缸里的蒸汽冷凝。表面型冷凝器原理，是给进入的蒸汽提供最大的冷却面积。它除了冷凝的是蒸汽而不是冷却水之外，其他的功能和设计都与汽车上的散热器类似。其实，安装在本世纪晚些时候制造的那些蒸汽型汽车上的冷凝器，与传统的散热器没有什么区别。正如人们将会看到的，后来，瓦特采用了喷射式冷凝器，然而，他最初试验的却是表面型冷凝器，它是用马口铁皮焊成一些小桶，在小桶上安装着小圆管或狭长形的槽，冷水可以通过它们而循环流动。　　罗比森后来讲述了发生在这一时期的一件小事。这件小事非常清楚地说明了瓦特复杂性格中的两个侧面：一个侧面是他会偶尔出现一种强烈的自信情绪，这同他常有的意志消沉和自我怀疑的情绪形成了鲜明的对照；另一个侧面是他那种秘而不宣的性格，使他有时甚至对自己最好的朋友都信不过。　　有一次，罗比森没打招呼就闯进了瓦特家的起居室，发现这位发明家正坐在火炉旁，他的膝盖上放着“一个小小的马口铁箱”。罗比森后来才明白，这就是表面冷凝器。毫无疑问，瓦特当时正在用火炉里烧着的烙铁焊接它。罗比森立刻便开始兴致勃勃地同他谈起这个他们俩都极为关注的问题，而且还向瓦特问起试验的进展如何。瓦特却闭口不答，默默地坐在那里凝视着炉火。　　过了很长时间，当罗比森继续追问他的时候，他才终于冷冷地瞅着他并粗暴地开口说道：“老兄，你就用不着再操这份心了；我现在已经制成了一台一点蒸汽都不会浪费的发动机了。它将全部沸腾发热，咳，要是我高兴的话，还可以注进热水。“说完之后，他就把那个小小的马口铁箱放在地板上，用脚把它轻轻地踢到桌子底下，不让人看见，事情就这样结束了。直到后来，罗比森才间接地听说，他这个朋友发明的是一个分离式冷凝器。　　瓦特吹嘘得太早了，他虽然已经取得了重大的发现，但是他所提到的那台发动机，只不过是一个并不完美而且是个粗糙的玩具而已，它仅适于说明一个理论罢了。要将这个玩具变成一台大功率的、实用的机器，还需要很多年的时间。瓦特在这些充满了困难、沮丧和挫折的岁月里再不能“单干下去了”，而需要从他的朋友那里得到一切帮助和鼓励。　　第三章　科学家的成功之路　　1.寻求资本支持　　从设想到现实之间，有着一条漫长而艰险的道路。对于瓦特来说，在经过了一系列的科学实验之后，现在到了把他的蒸汽机推向市场的时候了。因此，他的当务之急，是寻求一位既有商业头脑，又有经济实力的合作者，来作为他的坚强后盾。　　已故的H.W.迪金森博士曾经大胆地猜测说，假如瓦特早意识到在他的发明被实际应用之前，就不得不解决那么多令人望而生畏的技术问题，那么他极可能在一开始就会放弃这项发明，鉴于他很容易变得意志消沉而失去信心，这是完全可能的事。　　瓦特尽管是一位具有实践经验的能工巧匠，然而，他所从事的工作范围，正像他自己在伦敦的经历所表明的那样，只不过是制作仪器而已，而且这种行业和与其工作性质十分相近的钟表制造行业之间，相互严密封锁，闭关自守，要想进入他们的作坊是极端困难的，同时，行业的秘诀在他们那里也是控制相当严的。因此，这种行业对于外界实际上没有什么影响，而在那里机械工程这项新奥的工艺和行业则正在竞争中诞生。18世纪中叶的那些高明的钟表匠和仪器制作师所制作的一些精确、雅致和复杂的珍品，与同一时期的那些机械安装工的工艺粗糙的制品相比，其差异之大，几乎使人不可能相信乃是同一时代的产品。在这个时候，瓦特还从来没有见过一台真正的纽科门式发动机，因此，也就不难理解为什么他对于摆在他面前的困难，竟然毫无所知。　　纽科门式发动机成功的秘诀，在于他和他的助手们本身都是作坊机匠，因而机器是由他们设计和研制的，制造出一台机器，严格地受到他们能力的限制。詹姆斯·瓦特却不是这样，他错误地设想，由作坊技匠们去放大一个仪器制作师的模型，是不会有任何困难的。　　让人们来考虑，把瓦特对他当时的技术设备所提出的严格要求，与托马斯。纽科门所提出的要求相比较一下，虽然分离式冷凝器是瓦特最重大的一项发明，并且是他的蒸汽发动机的关键特征，但在这种情况下，无论是把它作为一个部件来制造，还是把它应用于发动机，都不是最大的困难所在。即使在当时，把这种分离式冷凝器应用于一台不同类型的传统的纽科门式发动机，本来并不是很困难的。其实，后来有很多纽科门式发动机通过这种方法进行了改装，从而在热效率方面，有了明显的改善，不过这些改装有时是无视瓦特专利权的。　　正像瓦特的第一个模型所表明的那样，他所设想的各类改进措施超出了分离式冷凝器本身，他决心要把汽缸保持在与蒸汽相同的温度上。他认识到蒸汽在汽缸里凝聚，虽然是纽科门式发动机效率低的最主要的原因，但决不是惟一的原因。另外的原因则是纽科门用了一种底部开口的汽缸，以及运用冷空气作为动力。在发动机的每一动力冲程中，这种冷空气在把活塞压下去的同时，也使得汽缸冷却下来，因此，瓦特决定用蒸汽取代空气。虽然他的早期试验已使他了解到高压蒸汽具有膨胀力，但致使做出这一决定的，却是他对提高热效率的探求，而不是对利用这种动力的构思。在这里强调这一点是极其重要的。　　尽管他预想到了放入的蒸汽压力不会大于大气压力，但从制造的观点来看，这一改革却包含着纽科门曾经回避过的巨大的技术困难。纽科门由于使用了底部开口的汽缸，因而能够使活塞面保持少量的水，并在需要时通过管子和关闭阀把水队注入箱里补充进去。这部分水起了密封作用，以弥补粗糙的汽缸膛和配合不良的活塞的缺陷。在一个密封的汽缸里使用蒸汽，则不能采用这些原始但却有效的权宜之计。活塞杆要伸出汽缸的一端，就必须使用某种形式的气体汽密填料函或密封套，而且因为决不可能用水来密封，所以活塞必须一点不漏气地安装在汽缸内。后来证明这是所有问题中最棘手的问题，因为它提出了比当时通常的工艺标准高得多的要求。　　瓦特于1765年4月在写给他最初时期的一位朋友林德博士的信中说道：“除了这台发动机之外，我对任何别的事物都可以一概不加考虑。”然而，约瑟夫。布莱克和约翰。罗比森的积极性也丝毫不亚于这位发明家本人，不过他们的社会背景完全是学术性的，这就使得瓦特的这两位科学界的朋友，对将会遇到的实际技术问题毫无思想准备。正是由于布莱克把瓦特介绍给了他的朋友约翰·罗巴克博士，才使他在漫长而又艰辛的成功之路上迈开了脚步。罗巴克是卡伦炼铁厂的创始人，堪称苏格兰工业革命之父。他们因相识而各自所受的裨益，对瓦特来说要多于罗巴克。　　约翰·罗巴克（1718—1794）是谢菲尔德市一位刀匠的儿子。与他同名的孙子，由于对政府在进行克里米亚战争的问题上提出了不信任案，曾使阿伯丁勋爵的政府倒了台，后来由帕默斯顿勋爵执政，从此，他成了这个城市大名鼎鼎的激进派议员。罗巴克在莱顿学医，毕业之后，于1745年开始在伯明翰开业行医。然而，他最大的兴趣却是在化学方面，并且在自己家里配备了一个实验室。正是由于这一共同兴趣，最终才使布莱克和罗巴克走到一起来了，但是，布莱克的研究是纯学术性的，而罗巴克的研究则限于应用化学方面，从而使他投身于工业生涯。

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