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45.水力锻锤与板甲


  北门江旁边,三个大型的水车依次矗立着,周围砌起了一堵两米高的围墙,里面是一座兵工厂,大院门口还竖着大型的牌匾,上书五个大字:“肇新兵工厂”。姜明的毛笔字不行,这是让李婧柔代为题写的。

  按说江边的水流更大、更充沛,适合建大型水车,但革命军的实力还不够强,无法保证野外击败敌人。万一南汉派精锐禁军过来围剿,冶炼厂在寨外会被敌人夺去,不但有高炉技术泄露的风险,关键是寨内无法锻造武器。

  所以姜明把冶炼厂都建在寨内,而兵工厂修在北门江畔,冶炼厂利用模具铸出初级的兵器后,运到兵工厂深加工。如果敌人来围剿,工人撤回寨内便是,没有水力锻锤照样能生产兵器,只是效率高低而矣。敌人最多学去水力锻锤的设计,不影响大局。

  姜明在北门江边修筑了河堤和码头,用的是用石头、红砖和水泥,非常结实平坦。兵工厂建在水流落差较大的上游位置,离码头很近,里面有通着三条引水渠。

  引水渠长15米,宽1米,深0.6米,落差2.3米,手机计算器可以算三角函数,姜明算出斜角在9度左右。

  见姜明带着孙皓过来,兼任兵工厂厂长的蒋七过来行礼,但被阻止了,姜明单刀直入吩咐道:“老蒋,开工吧!”

  工人拉起引水渠的水匣,水流开始沿着引水渠向下流动,重力势能转化为动能,速度越来越快,流了大概10米后,撞到水车叶片,驱动水车旋转。丢失大部分动能后,水流速度变慢,最后缓缓注入北门江中。

  北门江的水流初速2米/秒左右,撞到水车时,落差2.3米,在重力作用下,水流速度已经达到7米/秒。水车也越转转越快,如果水流量足够大,水车的线速度可以接近水流速度。经过多次试验后,姜明测算出水车的最大线速度约5米/秒,水车的直径约3米,因此角速度为3.3弧度/秒,对应转动频率为0.53转/秒。

  与水车相连的转轮直径为1.5米,上面有6个撞柱,都用钢铁紧紧地箍着,转动频率0.53乘以6,可以驱动锻锤每秒锤3.2次,每分钟可以做200次冲程。

  铁匠拿起一整块胸甲放到铁锤下面,随着重锤以每分钟200次敲打着胸甲,胸甲的穹面开始显现,工人只需要通过不断的试验,摸索出技巧就行。

  “有了这个水力锻锤,打铁也容易多了。”蒋七指着水力锻锤,道:“以往,都是用胳膊抡着大铁锤将铁器锻打成形,经常累得胳膊肿胀。现在只需要用锻锤将兵器锻打成形,再人工稍作修补就行,速度快了不知多少倍。”

  其实水力锻锤跟水碓的原理是一样的,而中国在汉代就发明了水碓,但最后并没有向水力锻锤的方向发展。后世也探讨过板甲没有在中国古代出现的原因,一是跟铁矿有关系,古代一直没有高品质的铁矿,硫、磷等有害杂质比较高,难以炼出整块好钢;二就是没有出现水力锻锤;三就是需求的原因,也可能是根本原因,跟欧洲只有几千、上万人的群殴不同,中国古代的战争规模庞大,动辄几十万人的大战,能够迅速装备几十万人的制式装备,才是统治者最需要的,棉甲、扎甲正好满足这样的需求。

  姜明同意地点点头,道:“有了水力锻锤,只需要在钢铁厂将板甲的整块铁板铸好,再运到兵工厂锻打成形,最后装上侧甲的铁片和皮带,一副板甲就制造完成。”

  姜明还给这种板甲取了个非常拉风的名字,叫“肇新甲”。肇新甲是装备给未来火枪步兵的,短兵相交机会较少,重点防御对方远程弓箭射击,所以只有胸甲的前半部分,但肩部、脖子以下、正面胸膛及私密部位都能保护到。肩窝以下的侧甲用铁钉连在胸甲上,后面则用皮带连着,结构类似后世的书包肩带。

  旁边的孙皓道:“这盔甲比大唐的明光铠还厉害吗?”

  姜明摸了摸他的头,道:“姐夫手上没有明光铠,没法比较,如果抵挡弓箭的话,效果可能差不多。但咱们有了水力锻锤,生产这种板甲的效率反而比扎甲高,所以不是哪种盔甲更厉害的问题,而是哪种更适合。”

  姜明生产的肇新甲厚1.5毫米,盔甲的平均面积约0.3平方米,按钢铁的密度7.9吨/立方米计算,重7斤左右。这个重量与宋朝的40多斤的步人甲相比,穿起来负担小的多。

  五代时期的弓箭初始速度60米/秒左右,普通的弓箭重量约40克,初始动能约72焦,弓箭射出后,会因为空气阻力损失动能,每100米的动能损失约10%。经过多次实验测定,1.5毫米的盔甲能抵御150焦的动能伤害,这个时代的弓箭根本不能伤它分毫。

  “可是,不需要保护四肢和头部吗?”

  “当然会有帽子,是用钢铁铸造的范阳帽,边沿很宽,保护面积很大。不过,暂时没打算制造其它的盔甲,四肢受伤一般不致命,能治好就行。”

  “可是刀枪剑伤容易大流血,并且高烧不止,很容易死亡的。”

  孙皓毕竟出身医学世家,这点见识还是有的。

  姜明笑道:“所以,你姐配制的金疮药就派上用场了啊,以后还会有治疗高烧的药,刀枪剑伤不会那么容易死亡的。”

  “哦!姐夫这么厉害,这些肯定都想到了。”孙皓点点头,道:“等我长大了,可以送我一副完整的盔甲吗?”

  姜明笑了笑,道:“好,到时候,姐夫一定送一副最好的盔甲给你,穿着神气无比。”

  “谢谢姐夫!”孙皓开心地鼓着掌,问道:“如果全身都穿上盔甲的话,会不会很重?”

  还记得我给你讲过的“物质的密度”那一课吗?

  姜明的物理课已经讲过密度,计量课也用的是后世的国际标准,反正他已经做出了各种尺子。姜明的原则就是“以我为主,兼收并蓄”,否则切换成唐朝的标准,对姜明来说太费精力,那些学生都像白纸一样,当然全听姜明的。

  孙皓点点头,姜明继续道:“成年人体的表面积在2平方米左右,钢铁的密度是7900公斤/立方米,你的盔甲厚度是1毫米,那盔甲多重啊?”

  孙皓低头默算了一会儿,回答道:“不到16公斤,好像可以承受的住哈。”

  姜明点点头,道:“很好,很聪明。告诉姐夫你的出生年月日,我这副特制的盔甲跟生辰关系很大哦!”

  孙皓说出生辰后,姜明大致推算了下,笑道:“原来你是白羊座的,怪不得有理工男的潜质,好!我给你打造一副白羊座圣衣,哈哈!”

  MD,等我征服世界,一定要重新定义十二星座,否则骗不下去了,农历有润月,用来定义星座有点难,看样子得回去认真推算公历,姜明心想。

  孙皓莫名其妙,问道:“什么白羊座还有白羊座圣衣?”

  姜明勾了勾手指,道:“过来,今天姐夫就给你讲讲圣斗士星矢的故事。”

  作为80后的尾巴,圣斗士星矢、灌篮高手、火影忍者、海贼王那都是必看动漫,于是姜明便拉着小舅子讲起了圣斗士的故事。


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