朱元璋和朱桓父子两人参观完了气理实验室，终于去了蒸汽机试验场。

那是一个近似正方形的大院子，用钢结构快速搭建成了巨大的开放式厂房。

院子或者说厂房的中间，是四套提供蒸汽的火管锅炉，一群工人挥舞着铲子，轮流往锅炉里面铲煤。

锅炉始终在烧着水，而蒸汽机差不多有一半在运转，一半在检修或者拆解之中。

十六组人各围着一台机器，观察或者维修，记录情况，查找问题。

正常的早期探索性的科研，根本没有人会搞出这么大的阵仗。

一般的民间发明家没有这种财力，一般的投资者也不敢直接下这么大的本钱，这种人力和材料投入，如果后期拿不回来，那属于血本无归。

也就是朱元璋这个皇帝，掌控着天下的资源和工匠，还有近乎溢出的钢铁才能用这种堆数量的方法，分组攻关问题并快速选代。

关键是要相信朱桓的判断，知道这种机器未来有改变世界的作用，也确定这种机器肯定能够做出来。

所以才会如此不惜本钱的来全力攻关。

朱元璋看着轰隆作响的那些机器，看着那持续旋转的巨大钢铁飞轮，以旋转着时而起飞喷出蒸汽的离心调速器，就想要靠近一点去看个仔细，朱桓却在旁边赶紧喊住了：

“父皇小心，这些锅炉和蒸汽机，现在都算是稍微有点危险的。

“气缸和渠道可能会炸裂，阀门也可能会直接蹦飞。

“虽然这种概率其实并不高，但父皇乃是万金之躯，最好还是不要轻易涉险，这没必要。

“咱们若是不穿盔甲进去，还是尽量远远的看看就好。”

朱元璋听完就收住了脚步。

既然有危险，关键是没有必要面对的危险，朱元璋就不会强行去接触。

朱桓就站在在场地的边沿，指着不远处的机器给朱元璋介绍情况：

“现在最简单的机体，只有单个气缸的往复式蒸汽机，每次开机后大多能持续运行五个小时以上。

“出力也已经能驱动破碎机了，已经送几台去配合破碎机做测试了。

“最复杂的四缸多胀式蒸汽机，现在只能勉强转起来，随时都可能停转，也没有实际出力。”

朱桓现在掌握着足够多的资源，也面对着巨大的潜在须求，所以从一开始就将科研攻关的目标拔的很高。

在研究基本形态的高压往复式蒸汽机的同时，就已经开始尝试制作多胀式蒸汽机了。

顾名思义，多胀式蒸汽机就是多次膨胀做工的蒸汽机，会有多个气缸。

不过，多胀式蒸汽机，与多缸的内燃机，性质并不类似。

多缸内燃机，通常是由多个相同的气缸排列起来，输出非常类似的功率，共同提供更高的总功率。

多胀式蒸汽机的气缸尺寸不同，各个气缸的出力也不同。

多胀式蒸汽机产生的原因，不是为了用相同的方式获得更大的功率，而是为了提高蒸汽机的能量利用率。

传统单胀式蒸汽机中，高压蒸汽在气缸中做工，推动活塞往复循环一次，就应该释放出去了。

在工厂中要配合冷凝器，将蒸汽还原成水排出去，在火车头上就直接喷出去了。

但是这些蒸汽仍然有能量和压力，直接释放出去也是一种浪费。

可以把它们利用起来，进入第二个气缸继续工作推动第二个气缸完成一次循环后，剩馀的蒸汽仍然还有一定的推力，那就进入第三个气缸。

多胀式蒸汽机，通常会有三个到四个气缸。

泰坦尼克号、宁海级巡洋舰、美国纽约级战列舰，都是四个气缸的多胀式蒸汽机。

历史上的多胀式的蒸汽机，在十八世末期成熟之后就迅速普及，一直用到了二战之后很长一段时间。

直到柴油机在各种船只上普及的时候，多胀式蒸汽机才被陆续替换淘汰掉。

在那之前，这种机器在各种工厂中，各种大小汽船上服役了将近一个世纪，是通用蒸汽机的终极形态。

朱元璋听着朱桓的介绍，便随口揣测了一番：

“五个小时已经够长了，大部分马匹一口气也跑不了五个小时。

“只不过，马匹累了只是需要休息吃料，自然恢复过来之后就能继续奔跑，“但这机器五个小时之后，是不是就可能会转不起来？”

朱桓也很遗撼的点头：

“是啊，运行五个小时就会发生故障，关键是不确定会是什么故障。

“需要工匠去查找故障，确定故障原因之后才能维修。

“不能预料故障原因，就不知道多久能够恢复运转，所以现在不敢用在有时效上的事情上。

“不敢用于转炉摇晃，万一忽然故障不出力，那一炉钢就坏了。

“其实坏掉一炉钢不碍事，万一把炼钢炉搞坏了，修理起来就麻烦了。”

朱元璋明白这个道理，便继续询问以后的事情：

“那这一批机器什么时候能测试完毕，什么时候更新下一代？

“到时候应该能达到什么水平？”

朱元璋知道，朱桓这些蒸汽机已经是第三代了。

第一代只有两台，只有最基本的单缸往复结构，都只能勉强转起来。

当时折腾了两个月之后，解决了一大堆的问题。

改进图纸之后生产了第二代，当时总共生产了四台，仍然是最基本的单缸往复结构。

当时就能够运行一到两个小时了。

现在这十六台机器算是第三代，单缸机已经能运行五个小时以上了。

未来的下一代蒸汽机，应该会有更大的进步，朱元璋现在非常期待。

朱桓综合考虑了一下各方面的各种情况：

“这一代机器现在测试的差不多了，现在都是在复现和确认已知的问题。

“解决问题的方法已经基本确定了，图纸也已经修改的差不多了。

“最快下个月，最迟到年底的时候，就会开工生产下一代，“我和工匠们对下一代的预期，是最基本的单缸型号能持续运行十二到二十四个小时。

“到时候应该可以在短途的铁轨上试运行，运输没有明确时效性的货物了。

“至于最复杂的四缸多胀式机器，下一代只要能够持续出力就算成功。”

朱元璋轻轻点头，一边说着不用太着急，一边又明显有些迫切的开始规划：

“那等下一代机器生产出来，就可以开始铺设跨城钢轨了。

“一条从江北到淮南，一条从江南到杭州。

“等再下一代机器出来，沿着这两条铁路向南北两方延伸。

“向南延伸到金华，然后向西连接江西广信、抚州、南昌、吉安、赣州。

“最后进入广东韶州，连接广州，乃至南海末端的宝安。

“钢轨路应该难以直接跨江，所以江北的钢轨道路，应该从江浦县作为起点起点。

“关键目标是要连接顺天府，不过能否直接跨过淮河和黄河？”

朱桓回忆前世的典型铁路桥梁形态：

“需要使用钢筋水凝灰浇筑桥墩，需要验证大型钢铁桁架桥梁的建设方法。

“还需要蒸汽机本身作为驱动力。

“技术上当然能够做到，就算是跨越长江都能实现，但实起来肯定有难度。

“河流越深，河道越宽，建设难度就越高。

“所以前期尽量少跨大江大河，更不要反复来回跨河。

“特别是大运河和黄河，未来都要专门治理，河道可能会有变化。”

朱元璋明显有些意外：

“长江上也能建大桥？应天府的长江？那可是六千尺的江面？”

朱桓理所当然的说：

“当然能，只要能把桥墩支起来，桥自然就能建起来。

“而且如果水量相同的话，江面越宽说明江水越浅，水越浅建桥难度反而越低。

“当然，以当前的技术水平来看，单纯建桥本身难度就很高。

“在应天府长江建桥的难度更是极高。”

这时候的应天府长江的宽度，差不多是现代南京长江的两倍，至少都有两千五百米宽。

长江的流量相对稳定，所以宽度大了，深度就小，宽度小了，深度自然就大。

所以长江中下游最浅的地方是出海口，原生天然航道深度只有七米。

现代长江南京段的宽度只有一千两百多米，但是深度却达到了二十五米，与马六甲海峡差相仿佛。

明初的应天府长江航道宽度既然翻倍了，那深度自然就只剩下十米多了。

水深越大，建造桥墩的技术难度就越高。

所以如果不考虑成本和工期的话，反而是宽度较大的时候施工难度更低。

朱元璋听罢就恍然大悟了：

“但在湍急江水之中如何建桥墩？

“要筑坝截流，或者让长江临时改道吗？”

朱桓点头说：

“最简单的办法，就是截流一半航道，建好了再去截流另一半。

“当然，工程技术成熟之后，就可以不截留了。

“直接从水面向河底打一圈桩，桩间插入两层钢铁隔板，隔绝水流。

“抽空两层钢铁隔板中的水，内部浇筑钢筋水凝灰，这样构筑一道牢固的环形围堰。

“围堰内部装钢铁支撑框架，再抽空围堰中的水，就能建设桥墩了。

“这需要有大型抽水机、大型悬吊车、大型挖掘机器。

“这些机器至少需要蒸汽机来驱动“现在建设淮河、黄河，以及其他河流上的铁路桥，可以用分段截流法建造。

“在别处验证打桩围堰法之后，再去建设长江上的大桥。

“因为长江的截流难度太高了。”

朱元璋再次恍然：

“原来如此，这方法听起来确实可行，但也能想到其中的难度。

“那早期钢轨路桥，就尽量绕开大型南北向河流，也尽量只跨越一次黄河。

“从江浦先去淮南，过了淮河之后，从归德府过黄河。

“然后走大名府，河间府，去顺天府。

“再从宣德张家口进入草原，最终连接开平、应昌，最后连接和林。

“以后优先建设南北向钢轨，东西向有长江干支流。

“随后建设北方的东西向钢轨，因为南方有更多的河道可以借助。

“从河套穿过漠南草原到辽东一支，从海州穿过中原到关中，再到兰州进入西域一支。

“这两支钢轨路可以在河西走廊汇合，成为一条东西向的钢轨。”

朱桓听着就连连点头，感觉这种规划没有什么问题。

大明的铁路将以应天府为中心，首先连接北方的顺天府和南方的广州府，创建沟通南北的快速信道。

南方有长江干支流作为交通大动脉，所以早期的铁路没必要顺着长江修。

所以继续向北贯穿草原，同时从中原连接西域和辽东。

只不过这些铁路要全部建成，估计至少得十几年，大概率能要二十几年。