第四十章 水輪風箱

    從南陽府向城縣沿東趙河往北行二十里即為龍潭嶺，徐懷在韓圭等人的陪同下，站在龍潭嶺老鴉崖往東眺望，東趙河宛如一條淺綠色的綢帶拖曳于逶迤的群嶺之間。

    沿著東趙河西岸河谷修建的古驛道，乃是宛洛古道的一部分，近年經過一番修繕，此時已經煥發勃勃生機，車馬絡繹不絕的經此南下前往宛城，與碧波蕩漾的河面上密集的平底筏船相映成趣。

    宛洛古道分為兩條線，東線也是世人所最為熟知的、沿唐河北上的方城隘道，道路相對寬敞得多，也是荊湖北接河洛、河淮的主干道。

    除了方城隘道外，宛洛古道還有一條位于伏牛山之中的西線，又稱三鴉路。

    西線三鴉路乃是從洛陽南下，經廣成、汝陽，翻越汝陽東南九峰山下的埡口，進入魯山縣，然后跨越沙河上游的河道，翻越魯山縣與向城縣的分水嶺埡口進入魯山縣，沿東趙河南下至向城縣城，接入向城至宛城的驛道。

    西線乃是南陽盆地曾經的經濟、文化、政治中心宛城距離洛陽最近的一條道。

    不過，隨著宛城地位的下降，以及大越立朝以來，地方州縣官員忽略對道路、水利等大型工程的修造與維護，絕大多數的商旅都會選擇更為通暢、便捷的方城道，實際上也遠不了一兩百里路。

    而伏牛山中也是盜匪滋生，三鴉路也就漸漸淪為伏牛山中村寨通往外界的山路野徑；魯山與向城縣交界處的古驛道，在幾十年前被山洪沖毀后無人想著修繕，就徹底荒廢中斷了。

    現在除了制司在東趙河西岸開采鐵礦、冶煉鐵料，大規模拓寬從龍潭嶺到向城這一小段二十余里的舊道外，在伏牛山之中推行鄉司制也有兩三年時間了，各鄉司一項最主要的工作就是積極修繕道路，打通山區與外界的聯絡，保證山里所產的茶藥桐油等物產能源源不斷運出山去。

    此時的三鴉路雖說整體上還遠不如前朝，但現在已經恢復暢通。

    進一步修繕三鴉路已經提上日程，但徐懷此次來龍潭嶺，卻非視察三鴉路及向城縣北部的云陽關（巡檢司）修建，而是為龍潭嶺鐵場而來。

    徐懷他們站在老鴉崖上，能將在龍潭嶺南側坡谷上的鐵場盡收眼底。

    相比較十八里鋪鐵場煉鐵爐沿天然溪澗水道呈線性分布，龍潭嶺鐵場是同樣在老鴨河的上游修造大型陂塘蓄水，但在石壩的下方，卻就著地勢大致平行的開鑿出四條人工水渠。

    除了水渠的寬度、坡度根據需求設計外，水勢大小也可以通過水閘進行控制、調節，以便分布更多的水輪風機以及破碎礦石的水碓等器械穩定的動轉。

    也是鐵場這樣的布局，使得龍潭嶺鐵場以不到兩千匠工、八座兩丈多高的煉鐵爐，去年就成功完成一千萬斤鐵料的總產量。

    當然，僅僅如此，還不值得徐懷在百忙之中專程跑一趟。

    徐懷此行的真正目標是龍潭嶺工場新建一座煉鐵爐投入試運行已經有一個月了，目前正進行最后的技術總結，即將全面啟用。

    這座煉鐵爐除了爐體規模更為龐大，爐體高逾三丈外，在爐膛結構上與以往并沒有太大的區別。

    最大的不同，乃是采用最新的水機風箱，可以說是楚山這些年來在水力器械制造領域的集大成者。

    傳統的水排鼓風乃是漢代南陽太守杜詩所創，也是用于冶鐵——漢代南陽一帶冶鐵業就已經相當發達。

    水排鼓風乃是以大型豎輪置于湍流之中，以水流帶動豎輪，再以與豎輪連接的曲桿帶動熟牛皮縫制的皮囊啟閉對煉鐵爐進行鼓風。

    然而自漢代以來，小型的人力鼓風設備早已經從最初的皮囊，發展到往復式活塞結構的風箱。

    可惜的是，受冶鐵規模及技術發展水平的限制，也由于大型風箱結構的不穩定，往復式活塞結構的風箱，自前朝末年問世以來，逾一百五十余年間，并沒能與水輪進行結合，用于大規模的鋼鐵冶煉之中。

    沈約在十八里塢鐵場發明連爐煉鐵之后，徐懷就提出要將往復式活塞風箱與水輪進行結合，當年就造出全新的雙臥輪水力風機。

    雙臥輪水力風機，主體結構是兩只臥式巨輪以精鐵所鑄的長軸相接，下輪置入湍流之中，帶動上輪轉動，然后用曲桿連接風箱的拉桿，實現前后的往復運動。

    最初的臥式水力風箱雖然也成功用于鐵料冶煉，但限制很大。

    水輪造小了，需要極其強勁的水流才能夠驅動風箱；水輪造大了，轉運一圈的周期又太長，這時候就需要風箱結構足夠大，才能往爐體里一次鼓入足夠的風量。

    去年因為赤扈汗王駕崩，京西、河洛敵軍大幅度收縮防線，徐懷有很短一段閑暇時間，拉著沈煉、喻承珍、莊庸、莊守信等人一起推敲冶煉、鍛鑄等法目前所存在的瓶頸。

    當時徐懷提出給水輪風機增加變速齒輪結構。

    這樣只需要相對平緩而穩定的水流驅動大型水輪，就能通變速齒輪及曲桿實現風箱快速往復運動——風箱結構也不需要多大，甚至可以實現多組風箱給爐體鼓風。

    事實上秦漢時期，中原匠師就已經初步掌握齒輪的制造與使用方法，指南車、計里鼓車以及各種天文器械，不僅大量使用齒輪進行傳動，還實現減速、加速傳動。

    早在晉代，名臣杜預發明的水轉連磨，甚至就已經將齒輪傳動應用于水力器械（水磨）之中，甚至還實現了單水輪同時驅動多只石磨的復雜結構。

    奈何當世匠術在承前啟后、融會貫通的傳承、傳播以及進一步推衍、研究等方面存在嚴重的缺陷——偏偏冶金等適宜大規模采用水力器械的領域，一直并沒有得到真正的發展。

    不過，基礎都是存在的，很多事情都是一點即透。

    何況除開喻承珍乃天文、器械等領域的宗師級人物，帶領一批弟子投奔京襄（楚山）有好些年，京襄這些年來在各種器械制造以及使用上積累大量的經驗。

    在徐懷點透關鍵處之后，制備全新的水輪風箱也不存在跨越不過去的障礙。

    匠師學舍先在十八里塢鐵場試制小型的水輪風箱，配合煉鐵爐使用，經過一年多時間的摸索，龍潭嶺鐵場新建的這座煉鐵爐，可以說是集京襄（楚山）之大成者，底部一共采用了四組水輪風箱送風。

    當然，也主要因為京襄（楚山）這些年積累的鑄造技術遠遠凌駕于當世之上，所鍛造的水輪風箱構件各方面性能超群，也相當的精密，才能制造出足夠大的水輪，通過驅動精密變速傳運部件，帶動風箱快速而強勁的往爐體之中鼓風。

    新爐已經試運行近一個月，當月就產出十六萬斤的鐵料，是以往單爐產出記錄的兩倍，等正式運轉起來，煤鐵監預計這座煉鐵爐年產出將高達四百萬斤。

    去年京襄年鐵料產出高達兩千五百萬斤，就已經令人匪夷所思了；現在一座煉鐵爐一年就能產四百萬斤鐵料，放在之前，又是誰所敢想象的？

    由于新式水輪風箱的使用，不僅能使單爐煉鐵量大增，也由于燃燒更充分、對鐵礦石熔煉更快速，單位熟炭的使用量則大幅降低到之前的二分之一以下。

    接下來制約京襄鐵料產能的瓶頸，則完全傳導到鐵礦石的開采與破碎上。

    事實上楚山早就在礦區采用硬木軌道方便礦石的規模運輸。

    這是秦漢時期就有的技術，只不過枕木、軌枕都是采用硬木制作，然后用牛馬拉動特制的軌道車，以極大提高運輸效率。

    龍潭嶺鐵場到礦區之間，也已經鋪設了一條長達十二里的硬木軌道，甚至在鐵場與七八里外的東趙河碼頭之間，也鋪設了硬木軌道。

    目前京襄鐵料產出已經突破極限，后續計劃采用鑄鐵取代之前的硬木軌道，相信能進一步提升鐵礦石的開采運輸規?！F礦石的破碎也基本上采用大型水力碓機進行。

    水碓也是早在漢朝就已經發明出來的舂搗式水力器械，最初用來對谷物進行捶打破殼，舂錘木制；到前朝時期逐步發展到香料、竹篾紙漿以及礦石等領域，都有采用水碓進行搗碎作業。

    采用新式水力傳動結構的新造礦石碓機，無論是破碎強度，還是運轉效率都要高得多。

    而新式水力傳動結構的使用，給京襄（楚山）的兵甲制備也帶來革新性的變化，那就是水力鍛錘的出現……

    第四十一章 水力鍛錘

    水力鍛錘從結構上，與水碓并沒有本質的區別，都是利用水力帶動碓錘反復錘擊目標物。

    然而水碓從最初的谷物脫殼，到前朝發展涵蓋紙漿、香料、礦石破碎等作業，卻沒有應用到金屬鍛造上，絕非數百年來都沒有一個匠師考慮到這點。

    徐懷與沈煉、喻承珍等人分析過，主要是中原地區炒灌等法煉鐵頗為成熟，所出鐵料直接鑄造普通農具，質量就已經夠用，無需反復鍛打。

    需要反復鍛打的高品質刀械槍矛，對錘擊落點的精準度要求很高，非笨重的水碓所能勝任——還有一個關鍵的原因，就是傳統水碓錘擊的頻率太低了，需要水輪轉動一圈，才撥打鍛錘擊打一下，一盞茶工夫才能鍛打十幾下，還遠不如使用人力快捷。

    同時傳統水碓又需要建造在水流湍急的河道旁，場地限制性太大。

    當世鐵甲以魚鱗甲、扎甲為主，每一片甲葉都較狹小，同樣不適合笨重的傳統水碓進行鍛打。

    楚山采用冷鍛法制造瘊子甲，因為對甲葉的反復鍛打次數遠遠高過傳統的札甲，同時楚山又極缺青壯勞力，才將一部分甲械工房建造在溪澗旁，利用改良水碓進行鍛打作業。

    然而就算楚山很早就高度重視水力器械，而且在桐柏山中大規模建造溢流堰壩，但使出渾身解數，最初每年也僅能制備一兩百套瘊子甲。

    后面因為人力太缺乏了，軍械監甚至不得不縮減瘊子甲的制造，以制造傳統的札甲為主。

    新式水輪機采用變速齒輪結構，首先是極大擺脫場地的限制，不再需要陡峭地形的湍急水流，僅需要大型水輪機能叫適當坡度的水流緩慢推動起來就可以，而工作組件的運轉頻率則完全可以通過變速齒輪實現。

    又因為當世的工作組件重量不是很大，也完全不用擔心水流緩慢會導致作功不足。

    對水流的要求大幅降低，意味著在相對平緩的場地上，在每一條引水河渠兩側可以部署大量的水力器械，還可以在一座陂塘或堰堤的下方同時開鑿多條河渠進行引水，擴大工場的縱深。

    龍潭嶺新建煉鐵爐能夠同時采用四組水輪風箱進行鼓風，主要是在爐體一側開鑿弧形引水暗渠，將四臺水輪機呈弧形密集的部署在煉鐵爐的一側——這是傳統水排絕對無法實現的。

    而變速齒輪的使用，不僅使得鍛錘的鍛擊頻率遠高于以往，工作部件也能制造得足夠精準，同時可以使用重逾一兩百斤甚至三四百斤重的鍛錘，鍛擊力度也遠非人力能比——而鍛擊的均勻程度，也非嫻熟匠師能比。

    不過，當世所謂的“快速”齒輪，與后世的高速齒輪，完全是兩個概念，單以轉速論，大概要差到兩個數量級，甚至用鑄鐵都能制造出合格的變速齒輪來，完全不用擔心目前京襄（楚山）所制的精鐵齒輪性能不能滿足要求。

    到這一步，水力鍛錘已遠非人力能及了。

    徐懷在韓圭、徐武磧等人陪同下，走進鐵場南側的制甲工坊。

    這座工坊才完成初期建設，主要也是對水力鍛錘的使用進行前期驗證，除了倉儲、辦公以及匠工宿舍外，才建成一座工房。

    不過，目前已經有十六臺水力鍛錘投入使用，專門負責瘊子甲冷鍛甲葉的制備。

    由于京襄（楚山）一直都在用傳統水碓式鍛錘制備甲葉，早就培養出一批成熟的制甲匠師，現在初步調來一批嫻熟匠師上手使用新式水力鍛錘，完全沒有什么不適應。

    水力鍛錘還專門設計了簡單的離合裝置，控制變速齒輪部件的脫離與搭接，實現水力鍛錘的啟停，cao作上更為便捷。

    僅初期建造的制甲工坊，在過去半年時間里，就鍛造上百套瘊子甲，抵得上別處產出的一倍有余。

    而軍械監的工師也早就注意到水力鍛錘的使用，適宜鍛造更大面積的鎧甲部件。

    傳統札甲、鱗甲，瘊子甲也屬于鱗甲的一種，都是用小型甲葉連綴成衣，在戰場之上，防護力還是存在缺陷，通常都會用護心鏡加強對胸背要害部位的防護。

    利用水力鍛錘，鍛造成型的肩、胸等甲具部件，所帶來的防護力提升，也足以令隨行軍將滿心振奮。

    而韓圭、程益、徐武良、喻承珍、沈煉、莊守信、莊庸、徐勝等人所看到的，則是另一幅更為激動、振奮人心的圖景。

    天宣五年王稟在盧雄的護送下踏入桐柏山，那一年桐柏山群寇動亂，然而也是那一年徐懷與楚山眾人著手在桐柏山修建一座堰壩，而且還是多階溢流堰壩——徐武坤、徐武良、柳瓊兒、徐灌山、徐勝等人全程負責組織人力、錢糧進行督造。

    當時的目的是在徐氏大寨與獅駝嶺之間的山谷，多開墾三四千畝糧田，并將徐氏大寨與新寨所在的獅駝嶺連成一體，加強抵擋外敵的防御力，但同時也開啟了楚山眾人在桐柏山有意識推廣使用水力器械的序幕。

    赤扈人第一次南侵那年，徐懷率部從朔州南歸，楚山置縣，為解決桐柏山耕地匱缺、糧產不高的矛盾，在桐柏山掀起大規模建設陂塘、堰壩，開墾坡地梯田的高潮——為加強桐柏山的資源生產能力，大肆擴大十八里塢鐵場的生產規模，改良冶煉鑄鍛技術。

    然而當時的桐柏山，一方面因為匪亂損失大量的青壯勞力，一方面又需要將大量的健銳編入營伍抵御胡虜，為解決勞動力緊缺的矛盾，利用已經建成的堰壩、陂塘提供穩定的水流，建造大批水力器械，用于桐油壓榨、礦石破碎、谷物脫殼、研磨等作業。

    隨著喻承珍、莊守信等大匠級人物攜帶弟子南下，楚山除了兵甲制備外，水力器械的制造水平也日益提高——水力器械也陸續用于兵甲鍛造上。

    然而傳統的水力器械，必須依賴于陡峭地形的湍急水流，使得楚山這些年陸續建成投入使用的上千部水力器械，都分散于廣袤的群嶺之中。

    雖說這些年楚山鐵料產出以及水力器械的大規模使用，使得徐懷憑借地狹人稠的桐柏山爆發出驚人的實力，最終如鋼鐵長城橫亙于汝潁以南，擋住赤扈鐵蹄南下的步伐，但這還稱不上具備劃時代的意義。

    楚山這些年更多是利用精細化的組織能力，極限的挖掘傳統生產方式的潛力。

    大量的水力器械分散于廣袤的群嶺之中，不僅極大加劇人力組織、管理上的難度，往返崎嶇地區的物料運輸，也抵銷掉一部分水力帶來的便捷。

    然而隨著新式水輪機的投入使用，集中使用水力器械進行大規模生產作業，已經變成觸手可得的現實。

    目前制司除了在龍潭嶺的前期建設生產外，目前在向城縣北部地區，于東趙河兩岸已經修建六座中型蓄水陂塘，為后續大規模使用水力器械進行生產作業奠定基礎。

    除開專門的水輪機及相應配套如鍛錘、切磨機、風箱、拉絲機等設備制造工場外，軍械監還計劃將主要的兵甲、器械制造基地都轉移到龍潭嶺來，而將軍械監原先為了便于利用水力、分散于桐柏山間的工房、工場，陸續轉交地方接手。

    隨著繼續新建配套新式水力風箱的煉鐵爐，鐵礦開采的青壯勞動力需求將激增——除開即將建成的三座新式煉鐵爐外，還將對原有的八座煉鐵爐進行改造，煤鐵監計劃爭取年底之前，使得龍潭嶺的鐵料產出突破以往所不敢想象的四千萬斤。

    最初為了在龍潭嶺形成年產一千萬斤鐵料及五十萬件瓷器的生產規模，徐懷從各地征調匠工及家屬萬余人以及兩千輜兵進行封閉作業，目前龍潭嶺附近聚集居住的人口已經超過兩萬。

    然而接下來為了保障生熟煤及鐵礦石的供應，僅礦工、燒炭工就要增加近兩萬青壯勞力。

    制司預估向城以北地區，到年底包括家屬在內，居住規模將達到十二萬人。

    這也是史軫、韓圭力主謀奪荊襄的關鍵，不把南陽、襄陽、荊北四縣及南蔡縣抓在手里，就算朝廷每年多撥付幾百萬貫錢糧，不要說兵員了，如此之大的青壯勞力缺口如何解決？

    此時京襄坐擁四百萬人口，除開各地的中下層農戶青壯外，作為屯兵、制司掌握著可以直接調動的青壯男丁就高達四十萬之多。

    也只有如此，京襄才能夠在以往這些年所積累的基礎之上，直接在伏牛山南麓打造出一座超過時代的工業城鎮，去支撐后續對赤扈人的戰事……

    當然，這一切也離不開廉價而充足的糧食供應——倘若還是以往糧價飛漲的局面，整個京襄多增加十數二十萬脫離農業生產的匠工隊伍及家小，就會將糧食供應體系給壓垮掉。