第八十七章 陈元英
赵朗把许贯忠叫来，把平底沙船的营造图纸交给了他，按对李俊的那一套说词也对许贯忠说了一遍，由他负责监督厢军那一边的二十艘平底沙船的建造。许贯忠看着那些图纸，赞叹师尊学究天人之学识，心里对又掌握了一门绝学兴奋不已。
休息了两天，赵朗又空闲了起来，盘算着既然决定制造滑膛炮，那就趁现在方腊还没作乱，先把这玩意儿捣鼓出来，装在船上，待那方腊来犯时，揍得他哭爹喊娘。
造炮是一项巨大的工程，涉及到材料学与理论力学，对于赵朗这个900多年后的物理学霸来说，说难不难，说易却不易。理论他有，但在这宋代，却没人才，没技术，没钢材，要啥没啥，所有事情都要从头来，万事也是开头难呐，好象不知从何下手，一时头绪凌乱。
思忖了良久，赵朗决定先从材料入手。历史上第一门大炮是青铜炮，原因是青铜可塑性高，承压力也高，但赵朗弃用青铜作为材料，原因很简单，一方面是北宋缺铜，人们都喜欢把铜钱藏地窑里去了，造成市面上的铜钱流通紧张，用铜材制炮成本太大；二者是铜炮由于其材料的特性，炮膛要很厚才能不炸膛，那就比钢炮重很多，不利于运输和安装。
他认真地回忆无缝钢管的钢材质中的碳元素与硅元素含量。火炮的炮管材料他没有研究过，因而他的头脑信息中没有这一方面的资料，但他有无缝钢管的钢材资料呀，以黑火药爆炸力来说，用后世的无缝钢管标准来作为铸造滑膛炮的钢材应是绰绰有余。
控制碳含量与硅含量，就可以提高钢材的强度、塑性与韧性，使其能承受住炮膛所受的巨大压力。根据资料，无缝钢材的含碳量应不超过0.22%，以0.15%到0.22%为最佳，含硅量则在0.15%到0.3%之间，用吹氧法加硅晶体搅拌，多试验几次，应可炼出合格的钢材，最大的难题是没有测量工具，只能靠经验。铁器作坊的管事陈元英是个善于钻研之人，希望他能尽快炼出合格的钢材。
至于铸炮法，作为在米国留学与工作的物理高材生，赵朗当然知道托马斯.J.罗德曼的“内模灌水冷却铸造法”。在1860年美国南北战争时期，由美联邦陆军少校托马斯.J.罗德曼发明，故又称罗德曼法。其方法本身非常简单，实际上是把铸造炮管时，用来作炮管内模的铁模具换成空心的，中间加上冷却水管道，然后往里面注冷却水就行了。当然这冷却水管道必须要作成可循环样式来保证内膜温度稳定，譬如采用U型管模式从里面开始注水，这样持续循环冷却，适当的控制水循环速度。罗德曼用了10年时间实验论证出科学合理的技术参数，使这种“内模水冷技术”可以大幅降低火炮尤其是大口径火炮铸造时的废品率，并一举将炮管寿命提升五倍之多。这项技术及参数，赵朗都曾浏览过，因此他脑中的资料库里就有了这个罗德曼的“内模灌水冷却铸造法”。
赵朗来到了江心岛的铁器作坊，陈元英见师父到来，连忙上前施礼，赵朗拿起造好的射鱼枪，高兴地说：“元英啊，为师这几个弟子之中，单以工艺材料这一项来说，你的手艺天赋最高，这弹簧的材料，就算是我，也不一定能在两个月内试验出来。”
这是真心话，他对陈元英这位弟子非常满意，无论是手雷的生铁外壳、纺纱机以及织布机的弹簧片、轴承，至后来的铁丝网，再到这个高弹性的弹簧，没有一定的天赋和刻苦钻研的性子，是不可能取得这样的成就的。赵朗在学院里教授的只是初步的数学、物理、化学知识，材料学、高等化学等课程还没写出教材呢。赵朗暗下决心，这下来有空余时间，一定要把力学与化学等高中教材写出来，逐步教授予学院里的学子，扩大科学格物的影响，培养真正有用的人才。
何铁匠与另外几名学院出来的学子一同来拜见赵朗，此时的铁器作坊已有十几人，由陈元英作管事，何铁匠为副，三名学院学子也管着几名手下。
按照技术定位，铁器作坊的月薪比其他厂子都要高，工作量也不算很大，以供应浔阳商行内部使用为主。各厂子的机械铁部件、建房用的钢材、开荒用的农具、商行运输马车的铁部件、甚至飞鱼帮和揭阳岭的船只上的撞角，都从铁器作坊制造。这使得铁器作坊的人员很是自豪，工作干劲很大。
赵朗跟众人打了招呼，与陈元英一同走进了他的专用研究室。赵朗道：“今天我过来，主要是有一项技术要传授于你。”
陈元英一听，大喜，跪地磕头：“多谢师父！”
赵朗扶起了他，说道：“这一套技术叫‘内模灌水冷却铸造法”，分两部分，一是研制所需材料，二是铸造一种叫火炮的方法。此物非同小可，材料的配比只能是你一个人掌握，其铸造方法只能是少数参与之人掌握，你要切记，切记！”
陈元英恭敬道：“弟子谨记师尊吩咐。”
赵朗把无缝钢管的钢材碳比例与硅元素比例告诉了陈元英，把“内模灌水冷却铸造法”的注解册子交给他，并再一次叮嘱保密事项。不由得赵朗不谨慎，这东西若是被外人掌握，真的就是放大魔鬼进了凡间。
陈元英是个孤儿，只有一个妹妹，社会关系简单，没有过多的羁绊，当初在人牙所救了他，他就会用多上工来报恩，可见是个懂报恩之人。这一年的时间里，赵朗知道这位弟子是一个少说多做之人，能保守秘密，因而把这一项非常重要的技术传授与他。
铁器作坊内储存了二十多万斤的生铁，听起来很多，其实也就是十来吨而已，但足够钢材试验与火炮铸造之用。赵朗的计划是先制造9磅的滑膛炮（也有人称为酒瓶炮）和后世着名的“佛朗机”小口径炮。9磅的滑膛炮约900斤，口径11.4厘米，发射8斤的圆石实心弹，射程500米到1000米，每船装6门，一侧3门；“佛朗机”小口径炮每门重约300斤，发射霰弹，射程300米，母铳长1米，配3个子铳，每船装4门，一侧2门。远用9磅滑膛炮轰，近则滑膛炮与“佛朗机”小口径炮一齐轰，在这个冷兵器时代应该是足够了。
对着图纸，向陈元英详细讲解了钢材料和“内模灌水冷却铸造法”的每一个细节，直到陈元英完全明白为止。赵朗放下炭笔，一抬头，看到江边的水车和水力机床，心中一动，动力！既然已经有了橡胶树种子，何不趁橡胶产出之机把蒸汽机也弄出来？若用蒸汽机驱动船只，这飞鱼帮的船只就可横行江河与大海了。
后世第一台蒸汽机是1679年法国物理学家丹尼斯·帕潘发明制造的。蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤甚至可燃垃圾作为燃料。通过燃烧把水沸腾为蒸汽，经管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。
原理十分简单，但结构却很是复杂。蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽结构、调速结构和飞轮等部分组成。
赵朗依照记忆，把蒸汽机的各个部件一一画了出来，站在巨人的肩膀上，办起事情来就是快，不一会，就把各个部件的结构图画了出来。这玩意儿需要密封材料，也就是橡胶，所以也不急于制造出来，现有画出来，只是顺手为之，让陈元英有空之余以作研究。
赵朗画出的这个蒸汽机已是小型化的型号，经过了无数的物理科学家的改进，具有实用性的蒸汽机，真真的是站在了巨大人的肩膀上。至于燃料，开化县发现的那个煤矿正好派上用场。
赵朗对陈元英道：“这东西叫蒸汽机，是把蒸汽转化为动力的机械，蒸汽做功的原理我在课堂上已经跟你们讲解过了，这机械就是把原理实用化。”
陈元英眼睛一亮，这又是一神器啊，在学院修学之时，这原理他是学习过的，现在见到实物设计图，心里一阵炽热，对比那个叫“炮”却不知为何物的东西，这蒸汽机他更为上心。
赵朗见此，便道：“先把钢材料与火炮铸出来，然后再研制蒸汽机，这做事要分先后。”
“是，师父。”陈元英连忙应道，并把图纸小心地收起来，放进了柜子里锁好。