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第二百一十七章 电的工业革命!

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  柳生短暂的休息了几天后,重新回到总统府处理政务。

  不久,财政部长河合耆三郎送来了一份文件,脸上带着一丝喜色。

  “总统大人,这是天王寺屋的当主久右卫门,正式决定在札幌投资建设一座大型的纺织厂和配套的货栈。这是第一期投资的详细计划书和意向协议。”

  柳生接过文件,快速浏览了一下。

  他和久右卫门虽然有一次试探性接触,但对方始终持观望态度。

  此次久右卫门下定决心,显然是看到了北海国在外部压力下非但没有崩溃,反而通过外交手段化解危机,展现了相当的稳定性和柳生政府的掌控能力。

  这与日本维新政府内部倾轧、行事激进、甚至引发列强责难的状况形成了对比,促使久右卫门做出了选择。

  这确实是一个意外之喜。

  “很好。”柳生点点头,“河合,由你亲自负责跟进,提供必要的便利,确保投资顺利落地,这是一个很好的开端。”

  “是,总统大人。”河合随即退下。

  外部危机暂时解除,柳生的精力可以更多地集中于国内发展。

  大半年的外交和军事紧张消耗了不少时间,转眼间1869年已近年尾。

  之前因局势不稳而搁置的一些长远计划,现在可以重新提上日程了。其中一项,就是他思考已久的电力应用。

  电的概念和基础实验在18世纪就已出现,伏打电池、电磁感应等原理已被揭示,手动或蒸汽驱动的直流发电机雏形也已问世。

  就在三年前(1866年),德国的西门子公司制成了基于自激原理的世界上第一台实用工业发电机。

  柳生知道,电力即将引发第二次工业革命的浪潮,照明、动力、通信……其应用将深刻改变社会生产和生活面貌。

  北海国起步晚,但在电力这个近乎全新的赛道上,差距并非不可逾越。

  他决定亲自推动此事。

  很快,柳生召集了国内一批最好的铁匠、机械工匠、以及少数几位接触过西方物理、化学知识的学者,组成了一个临时研发小组。

  在总统府旁腾出的一个旧仓库改成的工坊里,柳生向这些充满好奇又带着困惑的人们阐述了他的构想。

  “我们需要制造一种机器,它能持续、稳定地产生‘电’。”

  柳生用尽可能通俗的语言解释,“原理并不复杂,让铜线圈在强大的磁场里快速旋转,切割磁力线,就能在线圈里激发出电流。

  关键在于如何实现高效、持续的旋转,以及如何收集和输出这股电流。”

  他依据记忆和有限的技术资料,绘制了简略的草图:一个可以绕轴旋转的转子(电枢),上面缠绕着绝缘铜线,在转子两侧布置固定的强力磁铁,通过皮带轮和传动机构,与一台小型蒸汽机连接,提供旋转动力。

  还需要一个关键部件便是换向器(整流子),用来将转子线圈中产生的交变电流转换为方向不变的直流电输出。

  这些知识对于这些技术人员来说都是全新的知识,他们对于柳生展示的内容一脸茫然。

  柳生也只能放慢脚步,做一些小实验,为大家讲解电的概念。

  接下来的日子里,柳生每天都会花上几个小时待在工坊里。

  不过半个月,技术人员在柳生填鸭式得教导下总算理解了电是什么东西,也理解了发电机得构造。

  接下来,便是实际的制作发电机了。

  他并非亲自动手操作每一个环节,而是提出方向,让工匠们去尝试和解决具体问题。

  “磁力需要足够强,尝试用最好的熟铁锻造磁极,然后用通强电流的线圈对其进行充磁。”柳生对负责铁器的老工匠说。

  “铜线必须包裹上可靠的绝缘材料,亚麻油浸泡过的绸布或者橡胶,一层层仔细包裹,绝不能有任何裸露导致短路。”他叮嘱负责绕制线圈的技术人员。

  “这个换向器的铜片必须光滑,与碳刷的接触要紧密但摩擦又不能太大,需要反复调试材料和角度。”他对制作精密部件的匠人提出要求。

  工匠们按照他的指示,结合自己的经验,一点点地摸索。

  磁铁的形状和充磁方法试验了许多次,才达到初步满意的磁场强度。

  线圈的绕制方法和绝缘处理也失败了好几次,才找到相对可靠的工艺。

  最麻烦的是换向器和碳刷,要么接触不良火花四溅,要么磨损太快,调整了无数次。

  蒸汽机是现成的小型机器,被小心地安装在基座上,通过皮带驱动那台越来越复杂的“发电机”转子。

  当一切初步组装完成,进行第一次联动测试时,所有人都屏住了呼吸。蒸汽机噗噗地运作起来,皮带带动转子开始旋转。

  连接在输出端的两根铜线靠近时,并没有立刻出现预想中的稳定火花。

  “怎么回事?”

  “不应该啊!”

  “快检查一下,看看问题出在哪?”

  经过紧张的检查,发现是换向器接触仍有问题。

  “快调整一下!”

  “抱歉,我重新调整一下!”

  在众人注视下,发电机在调整之后再次启动,当转子转速达到一定程度时,铜线末端短暂碰触的瞬间,终于爆发出了一小簇耀眼的、持续的电弧光。

  “成功了!”工坊里爆发出一阵欢呼。

  “我们居然掌握电!”

  “总统大人太厉害了!”

  尽管这台原型机还非常粗糙、笨重,输出极不稳定,效率低下,但它的确持续产生了可用的电流。

  柳生看着那簇跳跃的电光,心中也松了一口气。

  接下来需要改进设计、提高功率和稳定性、研究如何储存(蓄电池)。

  有了蓄电池就可以解决鱼雷动力的问题,直接淘汰掉压缩空气动力,增加鱼雷的速度和动力!

  同时还可以运用到其他的行业!

  比如电话,电灯,发电厂等等。

  基础的一步已经迈出,后续的问题都可以迎刃而解。

  “各位,这是一个值得铭记的时刻,待到日后,我们的子民在看到电的时候,就会想起我们这些先辈得努力!”

  “是总统大人带着我们制造了这一切!”

  “总统大人万岁!”

  柳生看着欢呼的技术人员,摆了摆手:“功劳是大家共同努力的结果。

  但这仅仅是开始,这台原型机证明了方向正确,但离实用还差得很远。

  它太笨重,输出不稳定,功率也太小,我们需要研发出真正能投入使用的发电机。”

  他走到画板前,拿起炭笔,画出了两个不同的简化结构图。“接下来,我们要分两个方向同时推进。

  一种是直流发电机,它输出的电流方向始终不变,就像河流始终朝着一个方向流淌。

  另一种是交流发电机,它输出的电流方向会周期性地交替变化,像潮水一样来回涨落。”

  他详细解释道:“直流电的优势在于易于储存,我们可以研究配套的蓄电池,将发出的直流电储存起来,在需要时使用。

  这对于未来某些需要独立、便携电源的场合至关重要,比如……我们正在筹划的某些特殊水下武器的动力系统。

  而且,直流电机也更容易控制转速。

  但它的缺点也很明显,难以进行远距离输送,电压转换困难,随着距离增加,电力损耗会非常严重。”

  “交流电则相反。”柳生指向另一张图,“它最大的优势是便于变换电压。

  我们可以用变压器轻松升高电压进行远距离输送,大大减少线路损耗,到了用电地点再降低电压供用户使用。

  这对于我们未来建立覆盖城镇的发电厂和输电网络是必不可少的。交流电机的结构也相对更简单、坚固。

  但它不易储存,直接用于蓄电池充电需要先整流为直流。”

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