我國古代水能機械（二）

上一期，我們介紹了我國古代水能機械在農業方面的應用，下面，我們一起來了解我國古代水能機械在手工業方面的應用．

水排

我國古代勞動人民不僅在農業方面充分利用水能．而且在手工業方面也曾利用水能作為動力．這方面最早出現的水力機械為水排（如圖1），即水力鼓風機，主要用于金屬冶煉，因為冶煉時必須利用鼓風設備向爐內壓送空氣以提高溫度．水排的結構非常巧妙，當水流沖擊下臥輪時，就帶動了上臥輪旋轉：而上臥輪和鼓形小輪之間有弦索相連，上臥輪旋轉一周，可使鼓形小輪旋轉幾周：鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連桿運動；連桿又通過攀耳和臥軸帶動直木往復運動，使排扇一啟一閉．進行鼓風．水排巧妙地把旋轉運動轉變為往復運動，被西方學者看作是最早發明的曲柄連桿機構．

水排早在東漢初年已經被發明，到了魏晉時期，水排的使用進一步普遍化．唐宋時，水排仍被用于金屬冶煉和鑄錢．

水轉紡車

紡織業中也有水力機械，是利用水力來紡紗．被稱為水轉紡車（如圖2）.水轉紡車體積碩大．主要用于紡麻．動力部分被稱為大輪，即水輪，其構造與水碾水磨相同：紡車部分與一般紡車結構類似．水輪轉動后帶動紡車工作.

根據王禎《農書》記載，一部水力紡車一晝夜能紡麻50多千克．在元代，成都平原都江堰灌區的水力紡車較多，數以萬計．

水轉天文儀器

我國古代科學家們曾設計和發明出各種天文儀器，這方面的成就早為世界所公認，值得注意的是，我國古代天文儀器多以水力為動力，東漢張衡制造出第一部較完整的天文儀器渾天儀．便是以水力為動力而轉動的．這種天文儀器當然也利用了水輪，但不像上述各種水力機械那樣，需要大水沖轉，愈快愈好，而是利用水在相同條件下流量的恒定性，使水輪不停歇地做勻速轉動，再以一系列輪軸裝置傳到天文儀器主體結構，使其在一定時間轉動一定的度數，用以表示天體運行或時間．宋代蘇頌等所制著名的水運儀象臺（如圖3）代表了古代水力天文儀器的最高成就．它包括渾象、渾儀和司辰報時器三個部分，同樣以水力發動，能夠準確地按節令不同報告時刻.