Quyển I: Nó là Hoàng Anh Kiệt
Chương 27: Cỗ máy sức nước
Chỉ còn chừng nửa tháng nữa là tới ngày người làm thuê ở xưởng phải quay lại với cánh đồng của họ để chuẩn bị cho vụ lúa mới, số máy bơm làm thêm thì cũng đã bán hòm hòm, cũng dư lại một ít. Đây là ý tưởng của Kiệt. Theo cậu thì nên dùng chúng là lý do tiếp cận người dân. Chắc chắn sau vụ lúa này tiện ích của máy bơm nước sẽ lộ rõ, khi đó nếu lại đem bán tiếp thì chắc chắn là được hoan nghênh hơn. Nhân cơ hội đó, ta tiếp thị sản phẩn máy tuốt lúa chắc chắn sẽ được chấp nhận dễ dàng hơn nữa.
Ý tưởng khá hay ho, song cũng thêm rắc rối khi mà hai họ Đào và Đỗ muốn làm thêm máy bơm nữa. Họ cho rằng nên làm sẵn, vì sắp tới chắc gì đã có thời gian để làm khi mà vụ mùa này chắc chắn sẽ tốt lên nhờ sự giúp đỡ của đống máy móc mà Kiệt tạo ra. Trong khi đó, Kiệt cũng đang cần thêm nhân lực để xây dựng một cái bánh xe nước siêu to khổng lồ. Nguyên nhân là vì do cậu ta đang nghiên cứu cái máy xát gạo.
Nguyên lý của máy xát gạo rất đơn giản, cho những miếng đá nhám ma sát với hạt gạo để đánh vỡ vỏ trấu. Để những miếng đá không làm vỡ hạt gạo, phải có khoảng cách thích hợp, và để làm được sạch nhất có thể thì trục quay phải đủ dài hoặc phải làm đi làm lại nhiều lần. Nhưng làm trục quá dài thì cũng đồng nghĩa với sức nặng của cỗ máy sẽ tăng lên nhiều, sức người không kham nổi, thậm chí là chỉ để làm thí nghiệm cũng không nổi. Vì thế cậu cần tạo ra nguồn lực thay thế.
Sức nước là phương thức tốt nhất mà lại nằm trong tầm tay của Kiệt. Lúc trước sở dĩ Kiệt không dùng sức nước, là bởi cậu dù có muốn nhưng trình độ kỹ thuật cũng như số lượng nhân công không cho phép để cậu có thể dựng một chiếc bánh xe nước đạt yêu cầu. Giờ thì mọi thứ đã có đủ nên cậu ta bắt tay vào làm liền.
Muốn làm một bánh xe nước, trước tiên phải làm sao cho nước đủ sức để quay bánh xe nước. Nên nhớ rằng đầy không phải là guồng nước để lấy nước như bình thường, mà để lấy động lực cung cấp cho máy, nên hoặc tốc độ quay đủ lớn, lực quay đủ mạnh hoặc cái bánh xe nước phải đủ to để khi tiến hành chuyển đổi thông qua một bộ truyền bánh răng, thì bánh răng cuối cùng nhận lực cũng phải có kích thước ổn, nếu nhỏ quá thì lực quay lớn sẽ làm nó nhanh hỏng- đồ gỗ mà. Nếu ở những chỗ có suối chảy mạnh hoặc thác nước thì dễ hơn, nhưng ở đây không có. Do đã ra tới gần biển, nước sông ở đây tương đối nông, dòng chảy cũng không quá nhanh.
Nhằm đối phó tình huống này, Kiệt phải nhờ dân trong làng giúp đỡ cậu ta. Đổi lại, Kiệt hứa sẽ cho họ dùng miễn phí cái máy xát gạo này trong một năm và giảm phân nửa tiền trong 3 năm kế tiếp. Ngoài ra, để có tiền mua nguyên vật liệu, Kiệt cũng phải chấp nhận để cho những công nhân trong xưởng sản xuất thêm khoảng chừng 40 bộ máy bơm nước nữa, dù gì thì thời gian này cũng chưa cần họ gấp.
Để tăng được sức mạnh cho nguồn nước, từ đó giúp bánh xe nước quay mạnh lên nữa, Kiệt chủ trương tạo ra một con đập nhỏ. Đầu tiên, là làm lòng sông hẹp lại ở một khúc, như hình cái phễu. Vì là cái máy Kiệt định làm cần chỗ ổn định để đặt, nên Kiệt chọn làm ở gần bờ. Hai bên bờ đều được đắp lên cao một chút, rồi từ từ lấp đất đá xuống lòng sông, thu hẹp lòng sông lại. Do đột ngột bị thu hẹp, nước sông sẽ dâng cao hơn, đồng thời lực chảy cũng mạnh hơn. Ở bờ đặt máy, sau khi lấp đất xuống, mọi người lại đào lên, tạo một cái rãnh đủ sâu, đây chính là chỗ mà sau này sẽ đặt bánh xe nước. Xong rồi, Kiệt co làm hai cửa cống, một ở rãnh nước này, một ở rãnh giữa sông. Khi nào cần dùng bánh xe nước thì chặn khúc giữa sông, mở ở đây, khi nào không cần chạy hoặc cần lắp ráp thứ gì đó thì lại chặn của cống ở đây, mở rãnh giữa sông. Cảm thấy rằng lực nước đã đủ dùng rồi, Kiệt quay sang làm cái bánh xe nước.
Bánh xe nước hay guồng nước là một thứ không quá khó để tìm vật liệu: các loại tre, gỗ và dây rừng… song để thiết kế nó tốt, lại phục vụ được mục đích cung cấp động lực thì cần phải tính toán chu đáo. Thứ nhất là kích thước, như đã nói là cần phải đủ to. Thứ hai, kích thước to nhưng trọng lượng phải giới hạn, làm thế nào để nó không quá nặng nề, nếu nặng quá thì sẽ mất hết công mà dòng nước chảy tạo ra chỉ để làm cái bánh xe chạy, khi đó tốc độ quay không cao. Vậy là phí công vô ích. Thứ ba, là bền, vì một vật muốn to mà không quá nặng nề, thì khi thiết kế hoặc nguyên liệu có đặc tính nhẹ hoặc phải thiết kế rỗng ở một số chỗ không quá cần thiết, và như thế sẽ dẫn tới những điểm chịu lực không đều, từ đó có thể làm hỏng cả thiết bị.
Đầu tiên, Kiệt làm trục truyền. Trục làm bằng gỗ tốt, chắc, dài chừng 2 m, đường kính chừng 15 cm- một gang tay. Trên trục lắp hai bánh xe bằng gỗ, mỗi bánh có đường kính 1,5 m, dày chừng 20 cm. Nhằm gia cố thêm, hai bánh xe gỗ còn được lắp thêm 4 thanh gỗ đồng trục, được đóng chốt cẩn thận, đảm bảo chúng quay mà không sợ bị lệch. Trên hai bánh xe kia, Kiệt lắp tổng cộng 8 thanh gỗ cho mỗi bánh, và mỗi thanh gỗ đều được khoan lỗ, bắt vít đàng hoàng. Đây chính là những thanh chịu lực chính, nối giữa trục quay với phần vành ngoài, nơi lắp những cánh tiếp xúc với nước. Để tăng thêm sức mạnh, giữa các trục nối còn lắp thêm một vành gỗ nhỏ.
Để giữ trục, cần phải có giá đỡ. Giá đỡ cũng làm bằng gỗ chắc, trên có một khung trụ tròn rỗng là nơi xỏ trục. Thực ra nếu mà có vòng bi thì tuyệt hơn, nhưng thời buổi này mà muốn có vòng bi thì đúng là mơ hão, nên thôi, lại phải biến tấu chút chút. Thay vì tạo một vòng bi, Kiệt nhờ chú mình khắc hình nửa viên bi tròn, lắp vào phần khung đỡ trụ. Những viên này vừa chạm nhẹ vào trụ, những điểm chạm là rất ít, diện tích tiếp xúc nhỏ, nên chắc chắn ma sát sẽ nhỏ hơn nhiều.
Phần vành ngoài là một vòng tròn lớn, đường kính của vòng là 5 m, nhưng Kiệt không làm cả vành mà chia nó thành từng phần nhỏ một, tổng cộng 8 phần một vành, mỗi vành lắp với một trục nối. Khi ra ráp lại, phần nối giữa các phần của vành được đóng hai nẹp hai bên và chốt, giữ chúng cố định với nhau. Trên các vành có chỗ để lắp lưỡi tiếp xúc nước bằng tre. Các lưỡi tiếp xúc nước không cần quá cầu kỳ, chỉ cần lắp những khúc tre sao cho hơi khum khum để tiếp xúc nước nhiều nhất.
Mọi thứ làm xong xuôi, làng Hồng Bàng rủ nhau ra xem cảnh cái bánh xe nước do Kiệt đóng hạ thủy. Cái bánh xe bắt đầu di chuyển từng tí từng tí một, rồi một lúc sau, nó chảy mạnh dần đều, trục bắt đầu quay tít thò lò.
Kiểm tra một hồi, thấy rằng không có vấn đề gì về nguồn năng lượng cần nữa, Kiệt chuyển sang phần bộ truyền chuyển động. Đây mới là khó khăn thử thách lớn đây. Bánh răng không dễ làm, càng quan trọng hơn là việc tính toán để chúng khớp nhau.
Ở thế giới cũ của Kiệt, việc cậu cần làm lúc này chỉ đơn giản là lên mạng tìm hiểu vài công thức rằng với lực vào thế này cậu sẽ cần những bánh răng bao nhiêu bao nhiêu, thế là xong. Nhưng mà ở thời này, phải cố gắng vừa nhớ, vừa tính toán lại cho khớp nhất có thể. Thực sự thì Kiệt thấy khá may khi mình từng học đi học lại môn Cơ sở thiết kế máy những 4 lần, nhờ đó mà bài học tính bánh răng vẫn khắc khá sâu trong đầu cậu ta. Dù rằng đã khá lâu chưa làm, các công thức lắm khi loạn hết cả, song cuối cùng việc nhớ lại cũng được phần nào.
Các công thứ được viết đi viết lại hàng chục lần, lắm khi không nhớ lắm thì Kiệt buộc phải chọn những số nào đó mà cậu tin chắc là đúng. Ấy thế mà lắm lúc còn sai lè. Cũng may mà Kiệt còn nắm được nhiều công thức nên lúc này có thể tính toán rồi vẽ thử lên trên tấm gỗ, rồi kiểm nghiệm bằng toán học, chứ làm thật để đúc rút kinh nghiệm có mà chết tiền. Thảo nào ngày xưa mấy ông đi làm khoa học toàn phải xin bảo trợ từ nhà thờ hay quý tộc.
Dựa theo những bài toán hoc búa này, một bộ truyền lực tiên tiến nhất với hai bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và một bộ truyền bánh răng côn. Hai cặp bánh răng trụ răng thẳng với kích thước khác nhau để biến đổi lực tiếp nhận, tạo nên lực lớn nhất có thể. Do lực truyền lớn, mà ở trong làng Hồng Bàng kỹ thuật đúc chưa đủ tốt nên buộc phải dùng bánh răng gỗ làm cực kỳ dày để tăng bền. Ở phần cặp bánh răng côn được dùng để biến phương của lực ra tạo một góc 900 so với lực vào, chú của Kiệt đã cố hết sức nhưng cũng không thể tạo được ra. Vì vậy, Kiệt phải tính toán lại, chế tạm một bộ bánh răng có tác dụng tương đương, bánh nhận lực thì vẫn làm bình thường, nhưng đặt cho trục của nó nằm thẳng với mặt đất, vì sau này trục này sẽ dùng làm trục của máy xát gạo, bánh truyền lực vào thì thay vì được làm răng như bình thường, Kiệt cho đυ.c lỗ ở mặt phẳng vuông góc với trục của bánh, rồi đút vào đó những thanh gỗ có cấu tạo khớp với các khoảng trống giữa các răng của bánh nhận lực. Nhờ đó, khi bánh xe truyền lực quay, các thanh gỗ này tác dụng với bánh răng nhận lực, khiến nó quay.
Cuối cùng, để đảm bảo đống đồ gỗ không bị hỏng, cần phải dựng một cái nhà che mưa che nắng. Dù lúc này chỉ còs một mái nhà tranh, nhưng trong mắt và trí tưởng tượng của Kiệt, nơi này đã biến thành một nhà máy hiện đại vô cùng, nơi mà mọi công việc ngày trước cần tới sức người nay sẽ được san sẻ phần nào đó. Đây chính là mở đầu cho thời đại công nghiệp để mang lại những tiện ích lớn lao nhất cho con người nói chung và Kiệt nói riêng.