第21章 连杆与水泵
林正安在新铺子里改连杆。
他把原来挂水桶的绳子拆了。绳子用久了发毛，承力处磨得起毛，看着就发软。他换一根铁杆。铁杆长约三尺，上端接在连杆头上，下端接一个木活塞。
明代的水泵他从《永乐大典》抄本里学过。宋人有“筒车“，水力驱动，轮缘上挂一串竹筒，筒随轮转，转到上面水就倒出来。筒车靠水力，没水力的地方用不上。但还有一种更古老的法子，叫“竹管活塞泵“——竹筒里装木活塞，活塞上缠牛皮，底端有皮阀。人推活塞往下压，水从底阀挤出；提活塞往上拉，底阀下面的水被吸上来。这套法子宋人用过，明代的盐井汲卤也用。筒车靠水力转，活塞泵靠人力推，两者原理不同——筒车是连续提水，活塞泵是往复提水。筒车要河，活塞泵不要。矿里没有河，只有渗水，活塞泵合适。
木活塞是硬木的，外径比竹管内径小两分，外头缠了一层牛皮。竹管竖着固定在木架上，管口朝上。竹管底端有个阀门。阀门用牛皮做的，剪成圆片，比管口略大，蒙在管口上，边缘用麻绳扎了一圈。牛皮软，能开能合。
他往竹管里倒了点水。水顺着管壁往下淌，停在底部。
他推连杆。
活塞往下压，管里的水被挤。底部的牛皮阀门被水压住，关上了，水出不去。他停了一下，看了看竹管底部。底部应该再开一个孔，让水出去。他拿凿子，在竹管底部侧面凿了一个小孔，孔朝外，斜着往下。
再推连杆。
活塞往下压，水被挤，底部的阀门关，水从侧面的小孔“噗“地喷出来，溅在地上。
他松手。
连杆被蒸汽顶回来。铁釜里蒸汽进缸，活塞往上走，连杆往上提，铁杆带着木活塞往上提。活塞往上提，管里成真空，底部的牛皮阀门被底下的水顶开，水从底下的盆里吸上来，“咕嘟“一声灌进管里。
再推。再压。水又从侧面小孔喷出来。
一推一拉，水就连续从竹管口流出来。
底阀只往上开。活塞压时水往下走，阀关；活塞提时水往上吸，阀开。止回阀。原理是同一个，材料从橡胶换成牛皮，从钢换成木头，但道理不变——只往一个方向开，水就只往一个方向走。
“先生。“
宋应星蹲在旁边看了半天。他手里攥着炭条和纸，眼睛盯着竹管底部的那个阀门。
“先生，这个管子里的阀门，水只能上不能下？“
“对。“林正安说。他停下来擦汗，手背上沾着铁锈和水。
宋应星低头在纸上画。他画了一个圆圈代表管口，圆圈上画了一片像舌头的东西，舌头一边固定，另一边可以翘起来。他在旁边标了两个字。
活门。
字写得歪，“门“字的“户“旁他描了两遍。
林正安看了一眼，没说话。这小子画得对。这画法他在《永乐大典》抄本里见过——宋人画筒车和活塞泵的图，就是这么画的，圆圈加舌头，简陋但清楚。宋应星没见过那抄本，自己摸出来了。这小子是骨子里带的。
试了一上午。水泵工作了。但出水量很小，像一根细水管。水从竹管侧面的小孔里一股一股地冒出来，汇成一条小溪，流到地上的排水沟里。
林正安弯腰在水沟边看了一会儿。他拿一只碗接了半盏茶工夫的水，倒进量筒。量筒是他让吴木匠做的一个竹筒，底上有刻度。
约两斤。
半盏茶，两斤。一个时辰约八盏茶，十六斤。一天十二个时辰，不到两百斤。他算错了。再算。每时辰约一百斤水。三丈深的矿井，一天渗几百桶水，一桶约三十斤，几百桶就是几千斤。
这个速度不够。
他需要更大的缸径，更长的活塞行程，更粗的水管。但每大一号，材料成本就翻一倍。缸径从一尺加到一尺二，铁料翻一倍多。活塞行程从八寸加到一尺半，连杆要加长，木架要加高。水管从竹管换成铁管，铁料的钱又是大头。
他回到桌前，铺开一张纸。画了新的尺寸方案。缸径一尺二，活塞行程一尺半，水管用铁管不用竹管。他在图边写了一行字。
口径大一倍，截面积翻四倍，出水量翻四倍。这是面积与流量的关系——活塞面积是圆周率乘半径自乘，半径翻倍，面积翻四倍，每行程抽水量翻四倍。
笔停在纸上，没动。
然后他算了成本。铁料，铜料，人工。一项一项列。铁缸重三百六十斤，铁料约十两。铁管三丈长，每丈二两，六两。铜阀门两个，三两。木架连杆横梁，二两。人工铸缸磨缸装管，五两。
加起来约二十六两。
写完最后一个数，他盯着看了很久。
二十六两。冯廷上次为四十两抄本钱心疼了三天。这二十六两，他不知道怎么开口。
他盯着那个数字，没在算钱。他在算自己还能撑多久。冯廷的银子有限，陶家还没搭上线，铁炉坊的出铁量刚够养活五六个军户。二十六两砸下去，万一又炸了，万一又三天一修，万一句容的矿渗水量比预想的大——他这副牌就完了。算的是命还有多少张牌可以打。
胃里有什么东西往上顶了一下。他咽了回去。
窗外日头偏西。宋应星还在角落里画那个活门，画了一遍又一遍，每一遍都标注，“压时关，提时开“。炭条在粗纸上沙沙地响。
院子里那棵歪脖子枣树又结了果，青青的小枣，硬得像石头。风一吹，落了两个，砸在地上“啪“地一声。
林正安把图纸卷起来，塞进怀里。
他走到水泵旁边，又推了一下连杆。水从竹管口流出来，细细的一股，在夕阳里闪着光。
不够。远远不够。
他伸手接了一捧，水从指缝里漏下去，凉得指尖发麻。
他把原来挂水桶的绳子拆了。绳子用久了发毛，承力处磨得起毛，看着就发软。他换一根铁杆。铁杆长约三尺，上端接在连杆头上，下端接一个木活塞。
明代的水泵他从《永乐大典》抄本里学过。宋人有“筒车“，水力驱动，轮缘上挂一串竹筒，筒随轮转，转到上面水就倒出来。筒车靠水力，没水力的地方用不上。但还有一种更古老的法子，叫“竹管活塞泵“——竹筒里装木活塞，活塞上缠牛皮，底端有皮阀。人推活塞往下压，水从底阀挤出；提活塞往上拉，底阀下面的水被吸上来。这套法子宋人用过，明代的盐井汲卤也用。筒车靠水力转，活塞泵靠人力推，两者原理不同——筒车是连续提水，活塞泵是往复提水。筒车要河，活塞泵不要。矿里没有河，只有渗水，活塞泵合适。
木活塞是硬木的，外径比竹管内径小两分，外头缠了一层牛皮。竹管竖着固定在木架上，管口朝上。竹管底端有个阀门。阀门用牛皮做的，剪成圆片，比管口略大，蒙在管口上，边缘用麻绳扎了一圈。牛皮软，能开能合。
他往竹管里倒了点水。水顺着管壁往下淌，停在底部。
他推连杆。
活塞往下压，管里的水被挤。底部的牛皮阀门被水压住，关上了，水出不去。他停了一下，看了看竹管底部。底部应该再开一个孔，让水出去。他拿凿子，在竹管底部侧面凿了一个小孔，孔朝外，斜着往下。
再推连杆。
活塞往下压，水被挤，底部的阀门关，水从侧面的小孔“噗“地喷出来，溅在地上。
他松手。
连杆被蒸汽顶回来。铁釜里蒸汽进缸，活塞往上走，连杆往上提，铁杆带着木活塞往上提。活塞往上提，管里成真空，底部的牛皮阀门被底下的水顶开，水从底下的盆里吸上来，“咕嘟“一声灌进管里。
再推。再压。水又从侧面小孔喷出来。
一推一拉，水就连续从竹管口流出来。
底阀只往上开。活塞压时水往下走，阀关；活塞提时水往上吸，阀开。止回阀。原理是同一个，材料从橡胶换成牛皮，从钢换成木头，但道理不变——只往一个方向开，水就只往一个方向走。
“先生。“
宋应星蹲在旁边看了半天。他手里攥着炭条和纸，眼睛盯着竹管底部的那个阀门。
“先生，这个管子里的阀门，水只能上不能下？“
“对。“林正安说。他停下来擦汗，手背上沾着铁锈和水。
宋应星低头在纸上画。他画了一个圆圈代表管口，圆圈上画了一片像舌头的东西，舌头一边固定，另一边可以翘起来。他在旁边标了两个字。
活门。
字写得歪，“门“字的“户“旁他描了两遍。
林正安看了一眼，没说话。这小子画得对。这画法他在《永乐大典》抄本里见过——宋人画筒车和活塞泵的图，就是这么画的，圆圈加舌头，简陋但清楚。宋应星没见过那抄本，自己摸出来了。这小子是骨子里带的。
试了一上午。水泵工作了。但出水量很小，像一根细水管。水从竹管侧面的小孔里一股一股地冒出来，汇成一条小溪，流到地上的排水沟里。
林正安弯腰在水沟边看了一会儿。他拿一只碗接了半盏茶工夫的水，倒进量筒。量筒是他让吴木匠做的一个竹筒，底上有刻度。
约两斤。
半盏茶，两斤。一个时辰约八盏茶，十六斤。一天十二个时辰，不到两百斤。他算错了。再算。每时辰约一百斤水。三丈深的矿井，一天渗几百桶水，一桶约三十斤，几百桶就是几千斤。
这个速度不够。
他需要更大的缸径，更长的活塞行程，更粗的水管。但每大一号，材料成本就翻一倍。缸径从一尺加到一尺二，铁料翻一倍多。活塞行程从八寸加到一尺半，连杆要加长，木架要加高。水管从竹管换成铁管，铁料的钱又是大头。
他回到桌前，铺开一张纸。画了新的尺寸方案。缸径一尺二，活塞行程一尺半，水管用铁管不用竹管。他在图边写了一行字。
口径大一倍，截面积翻四倍，出水量翻四倍。这是面积与流量的关系——活塞面积是圆周率乘半径自乘，半径翻倍，面积翻四倍，每行程抽水量翻四倍。
笔停在纸上，没动。
然后他算了成本。铁料，铜料，人工。一项一项列。铁缸重三百六十斤，铁料约十两。铁管三丈长，每丈二两，六两。铜阀门两个，三两。木架连杆横梁，二两。人工铸缸磨缸装管，五两。
加起来约二十六两。
写完最后一个数，他盯着看了很久。
二十六两。冯廷上次为四十两抄本钱心疼了三天。这二十六两，他不知道怎么开口。
他盯着那个数字，没在算钱。他在算自己还能撑多久。冯廷的银子有限，陶家还没搭上线，铁炉坊的出铁量刚够养活五六个军户。二十六两砸下去，万一又炸了，万一又三天一修，万一句容的矿渗水量比预想的大——他这副牌就完了。算的是命还有多少张牌可以打。
胃里有什么东西往上顶了一下。他咽了回去。
窗外日头偏西。宋应星还在角落里画那个活门，画了一遍又一遍，每一遍都标注，“压时关，提时开“。炭条在粗纸上沙沙地响。
院子里那棵歪脖子枣树又结了果，青青的小枣，硬得像石头。风一吹，落了两个，砸在地上“啪“地一声。
林正安把图纸卷起来，塞进怀里。
他走到水泵旁边，又推了一下连杆。水从竹管口流出来，细细的一股，在夕阳里闪着光。
不够。远远不够。
他伸手接了一捧，水从指缝里漏下去，凉得指尖发麻。