第116章 機械鍾表

  如果能夠讓王可兒選擇，她還是會選擇重生前的沈方，因為她對那個沈方了如指掌，沈方仿佛已成為她生活的一部分，習慣而不可或缺。而現在的沈方卻多了許多她無法理解的部分，她每天逼迫自己跟上節奏，但還是越拉越遠。


  就象七月二十四，沈方在夫子廟給學員們講鍾表的原理時，又恢複了第一堂公開課講地球時的盛況，沒有一個人能聽明白。原動係，傳動係，擒縱調速器，上條播針係和指針係這些名詞一講出來，所有人的眼睛裏隻浮現出茫然的神色。沈方雖然給學員們下發了機械鍾表的詳細結構圖，但是他知道，如果讓大工們隻是照著結構圖製作，根本達不到授課的目的。好在他已準備了一些木製的齒輪和簡單的道具，可以從最基礎的地方開始講起。


  “統計時間，必須先確定一個時間標準，如今我們是根據太陽倒影和月相來確定大致時間，然後再通過沙漏來確定稍微精確的時間，而製作鍾表的目的，便是將沙漏確定的時間更加精確，所以便參照圓形的度數單位，使用分和秒作為時間的單位。不同的是，一個圓分為360度，1度為60分，1分為60秒。而就時間而言，一天12個時辰，現在有午初、午正等區分，事實上已經分為24個時間段，把這個時間段稱為小時，以每日午正為時間的原點，到子正正好為12個小時，標記時辰的指針時針轉一圈。一個小時分為60分鍾，一分鍾分為60秒，這個與圓角的度數單位相同。”


  “有了這個標準，可以通過沙漏的標記，得到一分種甚至一秒鍾的時間，通過製造擺動式鍾表，並對擺動式鍾表的精確度進行驗證，可以不斷地提高準確度。比如，按我們製作的擺動式鍾表，從午正時分開始運行，運行了24個小時之後，發現太陽還沒有到正午，那就說明鍾表慢了，否則便是快了。”


  “調整快慢無需改動擺動式鍾表內部的齒輪結構，隻需改變鍾擺的長短即可。”


  沈方取出一個木架子，將鍾擺的一頭固定到木架子頂端，使其可以來回擺動。然後，沈方拿起鍾擺，拉到一個高度，然後放了下去，隻見鍾擺左右擺動起來。


  “大家看到的這個鍾擺，有三個特性，隨後大家可以自己做實驗，精確計時便是依靠這三個特性，第一個特性是，兩次擺動之間的快慢與擺幅無關。”


  沈方停住鍾擺，然後將鍾擺抬到到幾乎水平，然後放開鍾擺，果然比剛才更加快速地落下，但擺動的時間幾乎相同。沈方又再次停住鍾擺，然後將鍾擺略微抬起，並放下，隻見鍾擺落下的速度很慢，擺動的時間也應該相同。


  大工們都是鑽研工藝的好手，對這個發現立即就有人想到了如何應用到工藝中。


  “第二個特性是，擺動的快慢，與擺錘的重量無關。”


  沈方將一個準確好的沙袋綁在擺錘上麵，然後抬到第一次高度，放下鍾擺，鍾擺的擺動的時間沒有發生變化。


  “第三個特性是，擺動的快慢，隻與擺臂的長短有關，擺臂越短，擺動越快，擺臂越長，擺動越慢。”


  沈方換了兩個擺臂，果然如此。


  “隻要我們不斷調整擺臂，調整出一秒擺動時間，便可以輕而易舉地做出精確計時的鍾表。而有了精確計時的鍾表，我們就可以憑借這個精確到秒的計時，把航海所用的鍾表，甚至是給大家的這個圖紙上所畫的手表做出來。製作手腕上戴的手表需要極精密的工藝，大工們可以自行報名參與製作，由沈氏產業統一提供基礎的材料，隻作為加分的項目，不作強製要求。但是製作一個可以精確計時的擺鍾卻是每個在座大工必須完成的作品。”


  “這幾天，所有大工都完成了六分儀的製作，甚至有些大工還製作了帶螺旋儀的六分儀。所有大工都製作了至少一個望遠鏡，還有二十多位大工製作了放大倍數達到十倍的軍事望遠鏡，這說明沈氏的工匠們有足夠的能力製作更加優秀、更加精密的儀器、儀表。”


  沈方見王壽光似有話說，便離開講台坐到王壽光旁邊為他預留的座位。


  王壽光上了講台，滿臉笑容地看了一眼講台下麵一百八十個大工和所有的匠頭和部分股東，感慨地說道，“本來我沒準備發言，剛才二公子的話讓我深有感觸，便打斷二公子的授課，囉嗦幾句。說實話，我王壽光活這麽大，沒見過有這種授業的，當師父的真心去教，當徒弟的也一學就會，可能是我老了，跟不上形勢了。”


  “包括這次做六分儀、眼鏡和望遠鏡，我根本想不到，大家不僅做了出來，而且還做的比想象中要好，不瞞大家，我和方兒也一起動手做了幾個樣品，沒有在座的大工做的好。這說明什麽？說明沈氏產業青出於藍而勝於藍，說明我們沈氏產業後繼有人。在這裏我宣布，隻要大家能做出象樣的成績，大匠，其至匠頭便不設數量的限製，在座的每一個大工都可以憑本事賺更多的錢。”


  “另外，我說一下二公子的授課形式，象剛才這樣做試驗，效果多好！我聽懂了，我相信大家也懂了。希望大家能多做試驗，多總結規律，這樣才能真正地學懂、學會。”


  台下的大工們紛紛叫起好來，但是叫得並不整齊，也沒有氣勢。沈方突然想到，這個時代人們連鼓掌都不會，見王壽光走下講台，便扶王壽光坐下，然後再度登台。


  “諸位大工，剛才我見大家對王院長的講話很讚同，我給大家說個表示讚同的方法，就是鼓掌。”沈方說完之後，便示範了一下鼓掌的動作，“這個撫掌的動作，從古自今乃是文人的專利，曹操見荀攸來投奔，光著腳，撫掌笑曰：‘子遠，卿來，吾事濟矣！’，為什麽呢？因為過去的農戶、匠戶終日忙碌，無暇他顧，哪有撫掌的精力和雅興。但我昌國諸事與眾不同，匠戶工人乃是我昌國興盛的根基，我昌國居民的精神麵貌在大周首屈一指，今後若大家表示讚同，便鼓掌以示心意。”


  話音剛落，掌聲便響了起來，經久不絕。沈蕙沈德二人更是拍得起勁兒，手都拍紅了。


  沈方伸雙手往下按了一下，眾人便明白了他意思，掌聲戛然而止。


  “剛才王院長提到的多做試驗，確實是學會掌握一項技能的關鍵。接下來，我和各位一起做個試驗，讓鍾表動起來。”


  沈方在架子上安裝了一個齒輪，齒輪上固定著一根表針，表針和齒輪之間還有一個畫有60個刻度的表盤，以方便觀看表針的移動。然後在這個齒輪之後安裝了一組傳動齒輪，並把一個纏了許多圈細繩的齒輪接到傳動齒輪之上，細繩垂下的末端吊著一個鉛塊。


  沈方鬆開手，隻見鉛塊因重力下落，帶動著齒輪快速轉動，表針飛快轉了幾十圈，直到纏著細繩的齒輪旋轉到盡頭，鉛塊垂在空中一動不動，指針才停了下來。


  “剛才大家看到的便是簡化後的原動係，傳動係和指針係。鉛塊的重量可以讓指針旋轉，但缺乏約束便會很快轉完；鍾擺可以擺動固定的時間，但卻無法長期擺動。如果能將兩者結合起來，那麽既可以每次轉動固定的時間，又可以持久地轉動。將兩者結合起來的裝置就是我手中這個擒縱調速器。”


  “擒縱調速器由擒縱輪和擒縱叉組成，擒縱輪與提供動力的原動係帶動的齒輪相連，擒縱輪轉動，傳動係的齒輪組才會轉動，指針也就可以轉動。”沈方一邊解釋，一邊將擒縱輪安裝到木架之上，並和掛著鉛塊的齒輪咬合在一起。在擒縱輪之上又安裝了一個小滑片，卡住了擒縱輪的旋轉。“鍾表需要轉動時，便撥動鍾擺，鍾擺通過連接的擒縱叉挑起這個小滑片，原動係由於鉛塊的重量拉動，便開始轉動，並給了擒縱叉一個回彈的微弱力量來保證鍾擺持續擺動。而小滑片將擒縱輪的下一個齒卡住。直到鍾擺下一次擺動時，繼續用擒縱叉將小滑片撥開。”


  沈方一邊解釋，一邊安裝好鍾擺和擒縱叉，然後取下掛有鉛塊的齒輪，將細繩再次纏繞了十幾圈，放回原處。所有裝置固定好之後，沈方撥動鍾擺，隻見表針隨著鍾擺的擺動，一格一格地旋轉起來，離得近的王壽光等人，聽到清楚的“叭嗒”聲音，第一個聲音是因為擒縱叉擊打到擒縱輪的限位柱的“叭”聲，第二個聲音則是小滑片卡住擒縱輪下一個咬齒的“嗒”聲。


  人類曆史上第一個精確計時的鍾表就這麽誕生了。


  所有的人眼見著沈方把一個個看似簡單的組件組合在一起，居然就製成了猶如神物般的“鍾表”，不需要沈方再提醒，紛紛鼓起掌來，有的人嫌看得不清楚，便站起身來，結果擋住了後麵的大工，於是後麵的人紛紛站起。


  沈方示意大家坐下，等掌聲平息下來後，沈方接著說，“鍾表的原理就是這麽簡單，但是這個樣品還遠遠不夠，大家肯定也發現了，憑這纏繞了十幾圈的鉛塊，隻能讓鍾表運行幾分鍾、十幾分鍾。如何增加時間？有多種方法，第一種就是多繞幾圈，這個辦法簡單，但沒有必要。第二種就是利用齒輪比的放大作用。比如，一個內外兩圈的齒輪滾筒，外圈是160個齒，內圈是16個齒，齒輪比為10，那麽三個這樣的齒輪滾筒串起來可以達到1000倍的齒輪比，幾天卷一次也可以保證鍾表持續工作。不過增加了齒輪比，傳動係的齒輪也需要進行調整，各位大工可以自己調試。”


  “前兩種方法適合城裏街道所用大型鍾表的設計，而第三種方法才是各位大工需要掌握的增加時間的方法，那就是把原動係所需要的重力，改成彈簧鋼發條的彈力，並通過扭動旋鈕給發條上勁兒來保持鍾擺的力量。這就是鍾表的上條播針係。通過上條播針係不僅可以給發條上勁兒，還可以通過離合，直接旋轉表針，調到合適的位置。”


  “另外，大家看到這裏隻有秒針在轉動，分針很簡單，做一個秒針與分針60倍的齒輪比即可讓秒針旋轉一圈的時候，分針旋轉六十分一圈。時針也很簡單，做一個分針與時針的12倍的齒輪比，即可讓分針旋轉一圈的時候，時針旋轉十二分一圈，正好是12小時轉一圈。”


  王壽光問道，“為什麽不做個24倍的齒輪比，讓一天12個時辰、24個小時一圈轉完，何必轉兩圈？”


  “也沒有什麽不可以，不過古人講究子午流注，子正和午正正是陰陽之氣轉換之時，用來區分上午、下午，我覺得更加合理。”


  王壽光仍然有些疑惑，但也沒有堅持爭辨此事。


  “有了以上的基礎，相信大家已經能夠做出一個合格的座鍾，還是以三天為期，七月二十七午正同時開始啟動座鍾，七月二十八午正來驗證各位大工座鍾的準確率，以準確程度進行排名。”


  “最後便是手表的製造，手表也叫腕表，其零件比座鍾還要多，比座鍾更加精細，但在各個領域使用起來都更加方便。大家手中的圖紙，其實便是機械手表的結構圖，從圖中可以清楚地看到，手表一樣有原動係，傳動係，擒縱調速器，上條播針係和指針係。隻不過鍾擺改成了擒縱調速器中的擺輪。”


  “大家看手中這張示意圖，當傳動係將能量傳到擒縱輪上時，它便開始旋轉。而與擒縱輪相連的一個叫擒縱叉的零件也會隨之擺動。擒縱叉的尾部連著擺輪，擒縱叉的左右擺動也會使擺輪開始順反旋轉，於是來自原動係的能量便間接地帶動擺輪的轉動。”


  “擺輪的需要用較重的金屬製造，這樣便能讓原動係、傳動係等一係列與之間接相連的齒輪，轉動起來更困難，好讓原動係發條提供持續輸出，而非一下子就沒力了。另一方麵，擺輪上連著一個纏繞許多圈的細絲，叫遊絲。這根彈性細絲也會隨著擺輪的轉動而有規律地收縮舒張。而正是它的收縮舒張具有一定的周期性，所以擺輪也能有周期地正反轉動，達到與鍾擺相同的效果。”


  “與鍾擺通過調整鍾擺臂長度即可確定擺動時間不同，擺輪正反轉動的時間需要各位大工自己根據已做成功的座鍾時間進行調試。所以手表的製作待七月二十八日，座鍾比賽塵埃落定，最精確的鍾表所示時間成為昌國標準時間後，再根據各位大工的報名情況進行研發。”


  沈方其實也沒有說鼓舞人心的話，可是夫子廟內依然響起了雷鳴般的掌聲。