當周大牛的農具團隊在工坊內敲打曲轅犁時,技藝局後院的小河邊,另一番忙碌景象也在同步上演——劉三娘帶領的紡織團隊,正圍著一座剛搭建好的小型水車,眉頭緊鎖地討論著。水車葉片在河水中輕輕晃動,卻始終無法穩定帶動紡紗裝置,紡出的紗線要麼粗細不均,要麼直接斷裂,地上散落著一堆雜亂的紗線,像一團解不開的亂麻。
“這水力看著有力,可怎麼就不聽話呢?”劉三娘蹲在地上,撿起一根斷紗,語氣中滿是沮喪。她在江南織坊做了二十年紡織,手工紡紗的辛苦她最清楚——織女們每天天不亮就起床紡紗,手指被紗線磨出厚厚的繭子,一天下來也隻能紡半斤紗,遇到陰雨天,紗線受潮易斷,多日辛苦都可能白費。原本以為水力能解放雙手,可真正實操起來,才發現困難重重。
李逸正好路過,看到團隊的窘境,便走上前蹲下,拿起斷紗仔細查看:“紗線粗細不均,是因為紡紗錠轉速不穩定;斷紗則是因為轉速突然加快,紗線被扯斷。咱們得先解決‘動力轉化’和‘轉速控製’這兩個問題。”
他指著水車的軸,對眾人說:“水車的動力是圓周運動,紡紗需要的也是圓周運動,但兩者的轉速和力矩不同。咱們可以在水車軸上裝一個大齒輪,再用一個小齒輪連接紡紗機的主軸,通過‘大小齒輪咬合’來調整轉速——大齒輪轉一圈,小齒輪轉五圈,這樣既能傳遞動力,又能控製紡紗錠的轉速。”
劉三娘眼前一亮,立刻讓機械工匠吳師傅按此想法製作齒輪。吳師傅用硬木雕刻出兩個齒輪:大齒輪直徑一尺,有五十個齒;小齒輪直徑三寸,有十五個齒。將大齒輪固定在水車軸上,小齒輪固定在紡紗機主軸上,兩者相互咬合——當水車轉動時,大齒輪帶動小齒輪,紡紗機主軸果然隨之轉動,八個紡紗錠也跟著旋轉起來。
“動了!真的動了!”團隊成員們興奮地喊道,可沒高興多久,新的問題又出現了:河水流量時大時小,水車轉速也跟著忽快忽慢——水流大時,水車轉得飛快,紡紗錠轉速飆升,紗線被扯得又細又斷;水流小時,水車轉得慢吞吞,紡紗錠轉速不足,紗線又粗又鬆,根本無法使用。
“這可咋整?水流又不能自己聽話!”吳師傅擦著額頭的汗,看著時快時慢的水車,急得直跺腳。劉三娘也皺起眉頭,原本燃起的希望又漸漸熄滅:“要是連轉速都控製不了,這水力紡紗機再好,也沒法用啊。”
李逸卻沒有放棄,他盯著水車軸,突然有了靈感:“咱們在水車軸上裝個‘調速裝置’——用一塊弧形的硬木當刹車片,一端固定在支架上,另一端用繩子連接一個踏板,踩下踏板,刹車片就貼緊水車軸,通過摩擦力減慢轉速;鬆開踏板,刹車片離開,轉速就恢複正常。這樣就能手動調節轉速,應對水流變化。”
吳師傅立刻動手製作刹車片,用桑木製成弧形木塊,表麵裹上一層粗糙的麻布,增加摩擦力。安裝好後,李逸親自踩下踏板——刹車片貼緊水車軸,水車轉速果然慢了下來;鬆開踏板,轉速又恢複如初。“太好了!這樣就能控製轉速了!”劉三娘激動地說道,立刻安排人守在踏板旁,根據水流變化調整轉速。
可新的問題接踵而至:遇到乾旱天氣,河水流量大幅減少,即使沒有刹車片,水車也轉得很慢,紡紗錠的轉速根本達不到紡紗要求。“總不能等天降雨吧?”李逸看著幾乎停滯的水車,陷入沉思。他想起江南農戶常用“蓄水池”灌溉農田,便提議:“咱們在水車上遊修建一個蓄水池,用堤壩攔住河水,儲存水量。水流小時,打開閘門放水,補充水量;水流大時,關閉閘門蓄水,這樣就能保證水車始終有穩定的水量帶動。”
團隊立刻行動起來,在水車上遊五十步處,用泥土和石塊修建了一座小型蓄水池,堤壩高五尺,寬三尺,能儲存約五十立方米的水。蓄水池底部裝有一個木質閘門,閘門上係著粗繩,拉繩即可打開或關閉。當河水流量減少時,眾人打開閘門,蓄水池的水順著渠道流入水車下方,帶動水車穩定轉動;當河水流量增大時,關閉閘門,多餘的水存入蓄水池,避免水車轉速過快。
解決了轉速和水量的問題,團隊開始優化紡紗錠的細節。劉三娘發現,人工紡紗時,織女會根據紗線的粗細隨時調整力度,而紡紗機的紡紗錠力度固定,容易導致紗線鬆緊不一。她便在紡紗錠上加裝了一個“張力調節裝置”——用一根彈簧連接紡紗錠的紗管,彈簧的彈力可通過旋鈕調整,紗線過緊時,彈簧自動放鬆;紗線過鬆時,彈簧自動收緊,確保紗線始終保持均勻的張力。
經過十幾次修改與調試,水力紡紗機終於在一個清晨迎來了成功的時刻——河水流量中等,蓄水池閘門半開,水車以每分鐘三十圈的速度穩定轉動,大齒輪帶動小齒輪,紡紗機主軸轉速均勻,八個紡紗錠同時工作,紗線從棉條中被均勻抽出,纏繞在紗管上,粗細均勻,韌性十足。
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劉三娘站在紡紗機旁,眼睛緊緊盯著紡出的紗線,直到第一根完整的紗線纏繞滿紗管,她才顫抖著雙手取下紗管,淚水忍不住奪眶而出:“成了!終於成了!以後織女們再也不用熬夜紡紗,再也不用被紗線磨破手指了!”
團隊成員們紛紛圍上來,看著紡好的紗線,臉上滿是喜悅。吳師傅拿出秤,稱量了一下上午四個時辰紡出的紗線——足足有兩斤!按此效率,一天八個時辰,可紡紗四斤,是人工紡紗一天半斤)的八倍,遠超最初“效率提升五倍”的目標。更重要的是,紡出的紗線粗細均勻,韌性比人工紡的更好,織出的棉布也更平整、更耐用。
李逸看著成功的水力紡紗機,心中滿是欣慰。他立刻將水力紡紗機的圖紙整理成冊,送到工部,建議在江南、蜀地等水資源豐富的地區推廣:“江南織坊密集,蜀地盛產棉花,兩地都有充足的水源,非常適合使用水力紡紗機。推廣後,既能提高紡紗效率,增加布匹產量,又能降低布料成本,讓平民百姓都能穿上更厚實、更優質的棉布。”
工部尚書看完圖紙,又親自前來技藝局查看水力紡紗機的運作,對其效果讚不絕口,當即下令:“從工部工坊抽調工匠,批量製作水力紡紗機,優先供應江南、蜀地的織坊,每台紡紗機定價一貫錢,低於成本價,鼓勵織坊采購。”
消息傳到江南,織坊主們紛紛前來訂購水力紡紗機。蘇州府最大的織坊“江南織錦坊”率先引進兩台,投入使用後,紡紗效率大幅提升,原本需要二十名織女紡紗才能滿足織布需求,如今隻需兩名工匠看管紡紗機即可,布匹產量較之前增加三倍。織坊主將節省的成本用於降低棉布價格,原本一尺棉布售價二十文錢,如今降至十五文錢,平民百姓紛紛購買,棉布銷量比之前增加兩倍。
“以前隻有貴族才能穿得起厚實的棉布,現在咱們平民也能穿得起了!”江南的百姓們拿著新買的棉布,臉上滿是笑容,紛紛稱讚水力紡紗機的好處。蜀地的織坊也紛紛效仿,棉花種植戶們看到棉布銷量大增,也擴大了種植麵積,形成了“棉花種植—水力紡紗—棉布織造”的完整產業鏈,帶動了兩地的經濟發展。
消息傳回長安,唐太宗再次召見李逸,對水力紡紗機的成效給予高度評價:“你帶領技藝局研發的水力紡紗機,既解放了民力,又降低了布料價格,惠及萬千百姓,功不可沒!朕再撥付三千貫錢給技藝局,作為研發經費,鼓勵你們繼續研發更多利民技藝!”
李逸接過撥款的文書,心中感慨萬千——技藝局的成功,不僅是團隊成員們日夜鑽研的結果,更離不開朝廷的支持與信任。從曲轅犁到水力紡紗機,每一項成果都在切實改變著百姓的生活,也讓他更加堅信,建立皇家科學院的目標,終會在不遠的將來實現。
夕陽下,技藝局後院的小河邊,水力紡紗機仍在穩定運轉,“嗡嗡”的紡紗聲與水車轉動的“吱呀”聲交織在一起,像一首歡快的樂章。劉三娘帶領團隊成員,正在繪製改良版水力紡紗機的圖紙——他們計劃增加紡紗錠的數量,從八個增加到十二個,進一步提升效率。李逸站在一旁,看著忙碌的團隊,心中滿是期待——未來,還會有更多創新技藝從這裡誕生,為大唐的民生發展,為百姓的幸福生活,注入源源不斷的動力。
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