第四十章 水轮风箱
从南阳府向城县沿东赵河往北行二十里即为龙潭岭，徐怀在韩圭等人的陪同下，站在龙潭岭老鸦崖往东眺望，东赵河宛如一条浅绿色的绸带拖曳于逶迤的群岭之间。
沿着东赵河西岸河谷修建的古驿道，乃是宛洛古道的一部分，近年经过一番修缮，此时已经焕发勃勃生机，车马络绎不绝的经此南下前往宛城，与碧波荡漾的河面上密集的平底筏船相映成趣。
宛洛古道分为两条线，东线也是世人所最为熟知的、沿唐河北上的方城隘道，道路相对宽敞得多，也是荆湖北接河洛、河淮的主干道。
除了方城隘道外，宛洛古道还有一条位于伏牛山之中的西线，又称三鸦路。
西线三鸦路乃是从洛阳南下，经广成、汝阳，翻越汝阳东南九峰山下的垭口，进入鲁山县，然后跨越沙河上游的河道，翻越鲁山县与向城县的分水岭垭口进入鲁山县，沿东赵河南下至向城县城，接入向城至宛城的驿道。
西线乃是南阳盆地曾经的经济、文化、政治中心宛城距离洛阳最近的一条道。
不过，随着宛城地位的下降，以及大越立朝以来，地方州县官员忽略对道路、水利等大型工程的修造与维护，绝大多数的商旅都会选择更为通畅、便捷的方城道，实际上也远不了一两百里路。
而伏牛山中也是盗匪滋生，三鸦路也就渐渐沦为伏牛山中村寨通往外界的山路野径；鲁山与向城县交界处的古驿道，在几十年前被山洪冲毁后无人想着修缮，就彻底荒废中断了。
现在除了制司在东赵河西岸开采铁矿、冶炼铁料，大规模拓宽从龙潭岭到向城这一小段二十余里的旧道外，在伏牛山之中推行乡司制也有两三年时间了，各乡司一项最主要的工作就是积极修缮道路，打通山区与外界的联络，保证山里所产的茶药桐油等物产能源源不断运出山去。
此时的三鸦路虽说整体上还远不如前朝，但现在已经恢复畅通。
进一步修缮三鸦路已经提上日程，但徐怀此次来龙潭岭，却非视察三鸦路及向城县北部的云阳关（巡检司）修建，而是为龙潭岭铁场而来。
徐怀他们站在老鸦崖上，能将在龙潭岭南侧坡谷上的铁场尽收眼底。
相比较十八里铺铁场炼铁炉沿天然溪涧水道呈线性分布，龙潭岭铁场是同样在老鸭河的上游修造大型陂塘蓄水，但在石坝的下方，却就着地势大致平行的开凿出四条人工水渠。
除了水渠的宽度、坡度根据需求设计外，水势大小也可以通过水闸进行控制、调节，以便分布更多的水轮风机以及破碎矿石的水碓等器械稳定的动转。
也是铁场这样的布局，使得龙潭岭铁场以不到两千匠工、八座两丈多高的炼铁炉，去年就成功完成一千万斤铁料的总产量。
当然，仅仅如此，还不值得徐怀在百忙之中专程跑一趟。
徐怀此行的真正目标是龙潭岭工场新建一座炼铁炉投入试运行已经有一个月了，目前正进行最后的技术总结，即将全面启用。
这座炼铁炉除了炉体规模更为庞大，炉体高逾三丈外，在炉膛结构上与以往并没有太大的区别。
最大的不同，乃是采用最新的水机风箱，可以说是楚山这些年来在水力器械制造领域的集大成者。
传统的水排鼓风乃是汉代南阳太守杜诗所创，也是用于冶铁——汉代南阳一带冶铁业就已经相当发达。
水排鼓风乃是以大型竖轮置于湍流之中，以水流带动竖轮，再以与竖轮连接的曲杆带动熟牛皮缝制的皮囊启闭对炼铁炉进行鼓风。
然而自汉代以来，小型的人力鼓风设备早已经从最初的皮囊，发展到往复式活塞结构的风箱。
可惜的是，受冶铁规模及技术发展水平的限制，也由于大型风箱结构的不稳定，往复式活塞结构的风箱，自前朝末年问世以来，逾一百五十余年间，并没能与水轮进行结合，用于大规模的钢铁冶炼之中。
沈约在十八里坞铁场发明连炉炼铁之后，徐怀就提出要将往复式活塞风箱与水轮进行结合，当年就造出全新的双卧轮水力风机。
双卧轮水力风机，主体结构是两只卧式巨轮以精铁所铸的长轴相接，下轮置入湍流之中，带动上轮转动，然后用曲杆连接风箱的拉杆，实现前后的往复运动。
最初的卧式水力风箱虽然也成功用于铁料冶炼，但限制很大。
水轮造小了，需要极其强劲的水流才能够驱动风箱；水轮造大了，转运一圈的周期又太长，这时候就需要风箱结构足够大，才能往炉体里一次鼓入足够的风量。
去年因为赤扈汗王驾崩，京西、河洛敌军大幅度收缩防线，徐怀有很短一段闲暇时间，拉着沈炼、喻承珍、庄庸、庄守信等人一起推敲冶炼、锻铸等法目前所存在的瓶颈。
当时徐怀提出给水轮风机增加变速齿轮结构。
这样只需要相对平缓而稳定的水流驱动大型水轮，就能通变速齿轮及曲杆实现风箱快速往复运动——风箱结构也不需要多大，甚至可以实现多组风箱给炉体鼓风。
事实上秦汉时期，中原匠师就已经初步掌握齿轮的制造与使用方法，指南车、计里鼓车以及各种天文器械，不仅大量使用齿轮进行传动，还实现减速、加速传动。
早在晋代，名臣杜预发明的水转连磨，甚至就已经将齿轮传动应用于水力器械（水磨）之中，甚至还实现了单水轮同时驱动多只石磨的复杂结构。
奈何当世匠术在承前启后、融会贯通的传承、传播以及进一步推衍、研究等方面存在严重的缺陷——偏偏冶金等适宜大规模采用水力器械的领域，一直并没有得到真正的发展。
不过，基础都是存在的，很多事情都是一点即透。
何况除开喻承珍乃天文、器械等领域的宗师级人物，带领一批弟子投奔京襄（楚山）有好些年，京襄这些年来在各种器械制造以及使用上积累大量的经验。
在徐怀点透关键处之后，制备全新的水轮风箱也不存在跨越不过去的障碍。
匠师学舍先在十八里坞铁场试制小型的水轮风箱，配合炼铁炉使用，经过一年多时间的摸索，龙潭岭铁场新建的这座炼铁炉，可以说是集京襄（楚山）之大成者，底部一共采用了四组水轮风箱送风。
当然，也主要因为京襄（楚山）这些年积累的铸造技术远远凌驾于当世之上，所锻造的水轮风箱构件各方面性能超群，也相当的精密，才能制造出足够大的水轮，通过驱动精密变速传运部件，带动风箱快速而强劲的往炉体之中鼓风。
新炉已经试运行近一个月，当月就产出十六万斤的铁料，是以往单炉产出记录的两倍，等正式运转起来，煤铁监预计这座炼铁炉年产出将高达四百万斤。
去年京襄年铁料产出高达两千五百万斤，就已经令人匪夷所思了；现在一座炼铁炉一年就能产四百万斤铁料，放在之前，又是谁所敢想象的？
由于新式水轮风箱的使用，不仅能使单炉炼铁量大增，也由于燃烧更充分、对铁矿石熔炼更快速，单位熟炭的使用量则大幅降低到之前的二分之一以下。
接下来制约京襄铁料产能的瓶颈，则完全传导到铁矿石的开采与破碎上。
事实上楚山早就在矿区采用硬木轨道方便矿石的规模运输。
这是秦汉时期就有的技术，只不过枕木、轨枕都是采用硬木制作，然后用牛马拉动特制的轨道车，以极大提高运输效率。
龙潭岭铁场到矿区之间，也已经铺设了一条长达十二里的硬木轨道，甚至在铁场与七八里外的东赵河码头之间，也铺设了硬木轨道。
目前京襄铁料产出已经突破极限，后续计划采用铸铁取代之前的硬木轨道，相信能进一步提升铁矿石的开采运输规模——而铁矿石的破碎也基本上采用大型水力碓机进行。
水碓也是早在汉朝就已经发明出来的舂捣式水力器械，最初用来对谷物进行捶打破壳，舂锤木制；到前朝时期逐步发展到香料、竹篾纸浆以及矿石等领域，都有采用水碓进行捣碎作业。
采用新式水力传动结构的新造矿石碓机，无论是破碎强度，还是运转效率都要高得多。
而新式水力传动结构的使用，给京襄（楚山）的兵甲制备也带来革新性的变化，那就是水力锻锤的出现……
第四十一章 水力锻锤
水力锻锤从结构上，与水碓并没有本质的区别，都是利用水力带动碓锤反复锤击目标物。
然而水碓从最初的谷物脱壳，到前朝发展涵盖纸浆、香料、矿石破碎等作业，却没有应用到金属锻造上，绝非数百年来都没有一个匠师考虑到这点。
徐怀与沈炼、喻承珍等人分析过，主要是中原地区炒灌等法炼铁颇为成熟，所出铁料直接铸造普通农具，质量就已经够用，无需反复锻打。
需要反复锻打的高品质刀械枪矛，对锤击落点的精准度要求很高，非笨重的水碓所能胜任——还有一个关键的原因，就是传统水碓锤击的频率太低了，需要水轮转动一圈，才拨打锻锤击打一下，一盏茶工夫才能锻打十几下，还远不如使用人力快捷。
同时传统水碓又需要建造在水流湍急的河道旁，场地限制性太大。
当世铁甲以鱼鳞甲、扎甲为主，每一片甲叶都较狭小，同样不适合笨重的传统水碓进行锻打。
楚山采用冷锻法制造瘊子甲，因为对甲叶的反复锻打次数远远高过传统的札甲，同时楚山又极缺青壮劳力，才将一部分甲械工房建造在溪涧旁，利用改良水碓进行锻打作业。
然而就算楚山很早就高度重视水力器械，而且在桐柏山中大规模建造溢流堰坝，但使出浑身解数，最初每年也仅能制备一两百套瘊子甲。
后面因为人力太缺乏了，军械监甚至不得不缩减瘊子甲的制造，以制造传统的札甲为主。
新式水轮机采用变速齿轮结构，首先是极大摆脱场地的限制，不再需要陡峭地形的湍急水流，仅需要大型水轮机能叫适当坡度的水流缓慢推动起来就可以，而工作组件的运转频率则完全可以通过变速齿轮实现。
又因为当世的工作组件重量不是很大，也完全不用担心水流缓慢会导致作功不足。
对水流的要求大幅降低，意味着在相对平缓的场地上，在每一条引水河渠两侧可以部署大量的水力器械，还可以在一座陂塘或堰堤的下方同时开凿多条河渠进行引水，扩大工场的纵深。
龙潭岭新建炼铁炉能够同时采用四组水轮风箱进行鼓风，主要是在炉体一侧开凿弧形引水暗渠，将四台水轮机呈弧形密集的部署在炼铁炉的一侧——这是传统水排绝对无法实现的。
而变速齿轮的使用，不仅使得锻锤的锻击频率远高于以往，工作部件也能制造得足够精准，同时可以使用重逾一两百斤甚至三四百斤重的锻锤，锻击力度也远非人力能比——而锻击的均匀程度，也非娴熟匠师能比。
不过，当世所谓的“快速”齿轮，与后世的高速齿轮，完全是两个概念，单以转速论，大概要差到两个数量级，甚至用铸铁都能制造出合格的变速齿轮来，完全不用担心目前京襄（楚山）所制的精铁齿轮性能不能满足要求。
到这一步，水力锻锤已远非人力能及了。
徐怀在韩圭、徐武碛等人陪同下，走进铁场南侧的制甲工坊。
这座工坊才完成初期建设，主要也是对水力锻锤的使用进行前期验证，除了仓储、办公以及匠工宿舍外，才建成一座工房。
不过，目前已经有十六台水力锻锤投入使用，专门负责瘊子甲冷锻甲叶的制备。
由于京襄（楚山）一直都在用传统水碓式锻锤制备甲叶，早就培养出一批成熟的制甲匠师，现在初步调来一批娴熟匠师上手使用新式水力锻锤，完全没有什么不适应。
水力锻锤还专门设计了简单的离合装置，控制变速齿轮部件的脱离与搭接，实现水力锻锤的启停，操作上更为便捷。
仅初期建造的制甲工坊，在过去半年时间里，就锻造上百套瘊子甲，抵得上别处产出的一倍有余。
而军械监的工师也早就注意到水力锻锤的使用，适宜锻造更大面积的铠甲部件。
传统札甲、鳞甲，瘊子甲也属于鳞甲的一种，都是用小型甲叶连缀成衣，在战场之上，防护力还是存在缺陷，通常都会用护心镜加强对胸背要害部位的防护。
利用水力锻锤，锻造成型的肩、胸等甲具部件，所带来的防护力提升，也足以令随行军将满心振奋。
而韩圭、程益、徐武良、喻承珍、沈炼、庄守信、庄庸、徐胜等人所看到的，则是另一幅更为激动、振奋人心的图景。
天宣五年王禀在卢雄的护送下踏入桐柏山，那一年桐柏山群寇动乱，然而也是那一年徐怀与楚山众人着手在桐柏山修建一座堰坝，而且还是多阶溢流堰坝——徐武坤、徐武良、柳琼儿、徐灌山、徐胜等人全程负责组织人力、钱粮进行督造。
当时的目的是在徐氏大寨与狮驼岭之间的山谷，多开垦三四千亩粮田，并将徐氏大寨与新寨所在的狮驼岭连成一体，加强抵挡外敌的防御力，但同时也开启了楚山众人在桐柏山有意识推广使用水力器械的序幕。
赤扈人第一次南侵那年，徐怀率部从朔州南归，楚山置县，为解决桐柏山耕地匮缺、粮产不高的矛盾，在桐柏山掀起大规模建设陂塘、堰坝，开垦坡地梯田的高潮——为加强桐柏山的资源生产能力，大肆扩大十八里坞铁场的生产规模，改良冶炼铸锻技术。
然而当时的桐柏山，一方面因为匪乱损失大量的青壮劳力，一方面又需要将大量的健锐编入营伍抵御胡虏，为解决劳动力紧缺的矛盾，利用已经建成的堰坝、陂塘提供稳定的水流，建造大批水力器械，用于桐油压榨、矿石破碎、谷物脱壳、研磨等作业。
随着喻承珍、庄守信等大匠级人物携带弟子南下，楚山除了兵甲制备外，水力器械的制造水平也日益提高——水力器械也陆续用于兵甲锻造上。
然而传统的水力器械，必须依赖于陡峭地形的湍急水流，使得楚山这些年陆续建成投入使用的上千部水力器械，都分散于广袤的群岭之中。
虽说这些年楚山铁料产出以及水力器械的大规模使用，使得徐怀凭借地狭人稠的桐柏山爆发出惊人的实力，最终如钢铁长城横亘于汝颍以南，挡住赤扈铁蹄南下的步伐，但这还称不上具备划时代的意义。
楚山这些年更多是利用精细化的组织能力，极限的挖掘传统生产方式的潜力。
大量的水力器械分散于广袤的群岭之中，不仅极大加剧人力组织、管理上的难度，往返崎岖地区的物料运输，也抵销掉一部分水力带来的便捷。
然而随着新式水轮机的投入使用，集中使用水力器械进行大规模生产作业，已经变成触手可得的现实。
目前制司除了在龙潭岭的前期建设生产外，目前在向城县北部地区，于东赵河两岸已经修建六座中型蓄水陂塘，为后续大规模使用水力器械进行生产作业奠定基础。
除开专门的水轮机及相应配套如锻锤、切磨机、风箱、拉丝机等设备制造工场外，军械监还计划将主要的兵甲、器械制造基地都转移到龙潭岭来，而将军械监原先为了便于利用水力、分散于桐柏山间的工房、工场，陆续转交地方接手。
随着继续新建配套新式水力风箱的炼铁炉，铁矿开采的青壮劳动力需求将激增——除开即将建成的三座新式炼铁炉外，还将对原有的八座炼铁炉进行改造，煤铁监计划争取年底之前，使得龙潭岭的铁料产出突破以往所不敢想象的四千万斤。
最初为了在龙潭岭形成年产一千万斤铁料及五十万件瓷器的生产规模，徐怀从各地征调匠工及家属万余人以及两千辎兵进行封闭作业，目前龙潭岭附近聚集居住的人口已经超过两万。
然而接下来为了保障生熟煤及铁矿石的供应，仅矿工、烧炭工就要增加近两万青壮劳力。
制司预估向城以北地区，到年底包括家属在内，居住规模将达到十二万人。
这也是史轸、韩圭力主谋夺荆襄的关键，不把南阳、襄阳、荆北四县及南蔡县抓在手里，就算朝廷每年多拨付几百万贯钱粮，不要说兵员了，如此之大的青壮劳力缺口如何解决？
此时京襄坐拥四百万人口，除开各地的中下层农户青壮外，作为屯兵、制司掌握着可以直接调动的青壮男丁就高达四十万之多。
也只有如此，京襄才能够在以往这些年所积累的基础之上，直接在伏牛山南麓打造出一座超过时代的工业城镇，去支撑后续对赤扈人的战事……
当然，这一切也离不开廉价而充足的粮食供应——倘若还是以往粮价飞涨的局面，整个京襄多增加十数二十万脱离农业生产的匠工队伍及家小，就会将粮食供应体系给压垮掉。
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