Nước sắp sôi rồi… Friedrich đã làm việc trong phòng đọc sách không biết bao lâu, nhưng mới nhận ra rằng vẫn còn rất nhiều nhiệm vụ cần giải quyết trước khi tiến hành được.

Trước hết, để đun sôi nước, cần phải xác định áp suất hơi nước… Có lấy được cái đồ đo áp suất chưa nhỉ?

May mắn thay, ở kiếp trước ông ta đã quen thuộc với loại đồ này; vì vậy ông ta đã vẽ sơ đồ nguyên lý của chiếc đồ đo áp suất loại ống Bourdon và gửi cho Omet để họ giúp đỡ.

Tuy nhiên, những khó khăn mới chỉ bắt đầu thôi…

Friedrich quyết định sử dụng động cơ hơi nước có công suất từ 20 đến 30 mã lực làm mục tiêu, lựa chọn con số trung bình là 25 mã lực. Bởi vì hiện tại, các động cơ tuần hoàn sử dụng ma thuật chỉ có công suất từ 5 đến 10 mã lực; vì vậy, để tạo ra sự khác biệt về mặt công nghệ, ông ta cần phải sử dụng động cơ có công suất lớn hơn.

Thực tế đã chứng minh rằng đối với hầu hết các loại máy móc hiện có, công suất 25 mã lực đã là đủ. Những động cơ có công suất lớn hơn sẽ yêu cầu tốc độ hoạt động cao hơn, điều này sẽ khiến việc tản nhiệt trở nên khó khăn hơn, tiêu tốn nhiều năng lượng hơn trong quá trình làm mát, và do đó hiệu suất tổng thể cũng sẽ giảm xuống.

Vì vậy, Friedrich quyết định rằng các động cơ tuần hoàn sử dụng ma thuật sẽ được phát triển trong phạm vi công suất thấp, trong khi đó động cơ hơi nước sẽ được thiết kế với công suất lớn hơn.

Sau khi xác định được công suất đầu ra, ông ta bắt đầu tính toán.

Dựa trên cấu trúc của động cơ hơi nước và kiến thức vật lý, công thức tính công suất đầu ra lý thuyết là:

P = 2 × N × L × (πD/4) × P/(75 × 60)

Trong đó:

P – Công suất đầu ra (đơn vị: mã lực)

N – Tốc độ quay của động cơ (vòng/phút)

L – Chiều dài hành trình của piston (mét)

D – Đường kính piston (cm)

P – Áp suất hơi nước (kg/cm²)

Từ công thức trên có thể thấy rằng, nếu muốn giảm kích thước của động cơ hơi nước, thì áp suất hơi nước cần phải được tăng lên.

Dựa vào “sự suy nghĩ” của mình, Friedrich đã xác định được đường kính và chiều dài hành trình của piston; tiếp theo là cần phải xác định tốc độ quay. Theo “sự suy nghĩ” của ông, tốc độ chuyển động tuyến tính của piston trong động cơ hơi nước một xi-lanh là khoảng 2 đến 3 mét/giây; vì vậy công thức tính tốc độ quay là:

N = 60V / (2 × L) (vòng/phút)

Tiếp theo, ông ta có thể tính toán được áp suất hơi nước cần thiết cho nồi hơi; áp suất này cần phải cao hơn một chút so với áp suất làm việc của động cơ hơi nước.

Nh

Việc sử dụng tinh thể ma thuật thì khác hẳn; ưu điểm lớn nhất của nó là có thể sử dụng các nguyên tố ma thuật trong tự nhiên để nạp năng lượng cho bản thân, không phát sinh khí thải độc hại, hoàn toàn thân thiện với môi trường và không gây ô nhiễm.

Hệ thống ma thuật dùng để gia nhiệt có thể được đặt hoàn toàn trong nước; lượng nhiệt phát ra sẽ được nước xung quanh hấp thụ hết, không giống như việc đốt than, khiến nhiều nhiệt lượng bị lãng phí trong khí thải.

Đồng thời, việc sử dụng năng lượng ma thuật còn có một ưu điểm nữa, đó là rất dễ kiểm soát mức độ nhiệt độ.

Các mạch ma thuật trong hệ thống này có thể được kết nối với đồng hồ áp suất và đồng hồ đo mực nước; khi áp suất thấp, có thể tăng lửa lớn hơn; khi áp suất cao, có thể giảm lửa xuống; khi áp suất ở mức bình thường, hệ thống sẽ tự động duy trì nhiệt độ; khi nước cạn, hệ thống sẽ tự động tắt để tránh tình trạng thiếu nước và làm cháy máy.

Tuy nhiên, Friedrich lại gặp phải một vấn đề khác: các van hơi nước, van nước… đều cần phải được thiết kế lại từ đầu.

Với tình hình đã như vậy, ông không còn thể tiếp tục cầu toàn nữa; thay vào đó, ông đã tự “sáng tạo” ra các máy móc dùng để sản xuất ốc vít và bu-lông – máy xoắn ốc, máy đục lỗ… Đường kính ốc vít, chiều cao của hình tam giác ban đầu và bước ren đều được sao chép theo thông số sử dụng trong cuộc đời trước; đối với những yêu cầu về hiệu suất tối đa, ông quyết định tiến hành các thí nghiệm mang tính “phá hủy” để kiểm tra.

May mắn thay, trước đó ông đã có kinh nghiệm làm công việc lắp đặt, nên khá am hiểu về những vấn đề này.

Với những máy móc này, việc chế tạo các loại van là không thành vấn đề; các loại van khác cũng sẽ dễ dàng được sản xuất sau đó.

Để tránh tình trạng động cơ hơi nước bị nổ tung, lò hơi và xi-lanh cần phải được thiết kế sao cho đủ chắc chắn; do đó, độ dày thành xi-lanh cần phải đủ lớn, nhưng cũng không được lãng phí vật liệu.

Điều này đòi hỏi phải tiến hành nhiều thí nghiệm để thu thập dữ liệu, sau đó kết hợp với kiến thức về cơ học vật liệu để xây dựng các công thức liên quan.

Nếu không có sự hướng dẫn của lý thuyết, việc sản xuất động cơ hơi nước có công suất lớn hơn sẽ chỉ có thể được thực hiện lại từ đầu.

Friedrich đã dành rất nhiều ngày đêm để tính toán mới có thể xác định chính xác các thông số cần thiết.

Chiếc động cơ hơi nước ma thuật này có đường kính xi-lanh là 140 mm, hành trình piston là 230 mm, tốc độ quay là 300 vòng/phút; xét đến các tổn thất năng lượng, để đạt được công suất 25 mã lực, có lẽ cần phải

Các phần hình nửa cầu ở hai đầu được đặt trong khuôn và rèn bằng thép; hai đầu của lò hơi thường xuyên cần được mở ra để kiểm tra và sửa chữa các mạch ma thuật, vì vậy các đĩa flange được thiết kế sao cho có thể lắp đặt dễ dàng, và các vòng đệm bằng chì được sử dụng để ngăn rò rỉ.

Sau khi thân xi lanh được đúc xong, nó được rèn lại trong khuôn để loại bỏ các khuyết tật như lỗ hổng khí, sau đó được gia công bằng máy tiện để định hình bề ngoài và bằng máy khoan để hoàn thiện bên trong.

Piston được đúc trực tiếp, sau đó được gia công bằng máy tiện để tạo hình bề ngoài, các lỗ ren bên trong và các rãnh để lắp vòng đệm; đường kính của piston nhỏ hơn đường kính xi lanh 1 mm.

Việc chế tạo vòng đệm khá đơn giản, nhưng yêu cầu cao về tính chất vật liệu: không được quá cứng để không làm hỏng xi lanh, đồng thời độ đàn hồi cũng không được quá lớn hay quá nhỏ; việc này được giao cho các chuyên gia xử lý.

Piston được kết nối với thanh trục thông qua các ren bên trong piston và ren ở một đầu của thanh trục; hai đầu được siết chặt bằng bu-lông, sau đó được niêm phong bằng chì để đảm bảo không bị lỏng lẻo.

Van trượt điều khiển việc cung cấp hơi nước và thoát khí từ xi lanh; nó di chuyển qua lại nhờ vào thanh nối, giúp hơi nước đi vào hai bên piston để đẩy piston chuyển động qua lại, đồng thời giúp khí thải thoát ra ngoài thông qua các lỗ đã được mở.

Bộ phận này cần phải hoạt động liên tục trong thời gian dài, do đó yêu cầu độ kín phải rất cao; việc thay thế nó thường xuyên là điều khá khó khăn, vì vậy các bộ phận tiếp xúc được làm bằng đồng.

Hai đầu của xi lanh, giống như lò hơi, được kết nối với các đĩa flange và vòng đệm bằng chì; tuy nhiên, ở một đầu có thanh trục piston đi qua, vì vậy cần phải lắp đặt các vật liệu đệm để đảm bảo rằng khi thanh trục di chuyển, hơi nước không bị rò rỉ.

Không có nhiều lựa chọn cho các vật liệu đệm này; anh ta đã gọi Ba Tư Phu để hỏi ý kiến và cuối cùng đã chọn một loại vật liệu cao su mềm chịu nhiệt độ cao và mài mòn, được bổ sung thêm các chất phụ gia.

Những bộ phận còn lại khá đơn giản; các bộ phận như đầu xi lanh hình chữ thập, thanh nối chính, bánh đà và trục khuỷu được sử dụng trực tiếp trên máy hơi nước.

Sau khi thiết kế xong các bộ phận chính, bước tiếp theo là thiết kế các đường ống và các phụ kiện khác.

Đầu tiên là van điều khiển việc cung cấp hơi nước từ lò hơi đến máy hơi nước; anh ta đã thiết kế một van khóa được điều khiển bởi “cơ bắp ma thuật” bên trong bể hơi nước; khi không hoạt động, van này sẽ chặn đường ống như ngón tay, và khi bắt đầu hoạt động, nó sẽ mở ra… Không biết liệu phương pháp này có hiệu quả