當週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,一天下來也只能紡半斤紗,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,拿起斷紗仔細檢視:“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‘轉速控制’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,再用一個小齒輪連線紡紗機的主軸,透過‘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,又能控制紡紗錠的轉速。”
劉三娘眼前一亮,立刻讓機械工匠吳師傅按此想法制作齒輪。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,紗線又粗又松,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:“要是連轉速都控制不了,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剎車片,一端固定在支架上,另一端用繩子連線一個踏板,踩下踏板,剎車片就貼緊水車軸,透過摩擦力減慢轉速;鬆開踏板,剎車片離開,轉速就恢復正常。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剎車片,用桑木製成弧形木塊,表面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 —— 剎車片貼緊水車軸,水車轉速果然慢了下來;鬆開踏板,轉速又恢復如初。“太好了!這樣就能控制轉速了!” 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,即使沒有剎車片,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:“咱們在水車上游修建一個蓄水池,用堤壩攔住河水,儲存水量。水流小時,開啟閘門放水,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,在水車上游五十步處,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,閘門上繫著粗繩,拉繩即可開啟或關閉。當河水流量減少時,眾人開啟閘門,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。
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