


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.