Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 中國古代機械工程

2007年6月14日 星期四

中國古代機械工程


B94611009 楊子羲

在我的印象中,世界各地的機械,不論古今東西都很類似,雖然現代的機械比較發達
但是我很想知道古人們是如何研究與製造沒有電力的機械
經由以下的資料,我發現以前發明家的概念與現在差異不大

以下是我找到的資料:

水力機械
  水力機械大致上有三種含義:一、將水位升高的機械,如農田中常見的刮車、筒車、龍骨水車等;二、利用水流能量來作功的機械,如水磨、水碓、水排等;三、利用水的浮力或壓差以達到某種功用的機械,如輪船、打撈船,以及船中的櫓、舵和槳等機械部件。

  水力機械中的第一種,成為幾千年來中國農業的象徵和農村的縮影,尤其是龍骨水車,為中國所特有,其經濟與便捷之程度為西方的阿基米德螺旋 (Archimedes Screw,一種抽水機) 所不及;第二種,水磨在東西方幾乎同時誕生,水碓為中國所特有,而舟磨、水排與羅麵機是中國人創造的現代機器,它們幾乎具有現代機器的所有成份;第三種的輪船與櫓、舵也是中國人最早發明的,而打撈船是現代打撈機械船的始祖。

龍股水車
  龍骨水車也稱翻車、踏車、水車,大約產生於公元2世紀。它可分別以手拉、腳踏、牛轉和水轉等多種動力驅動。車身為一個盛水木槽,木槽兩端分別裝輪軸。由一連串相互平行的木板 ( 其大小適與槽相等 ) 構成板式鏈 ( 稱「行道板」) 置於槽內,並繞過車兩端的輪板 ( 稱「龍骨板葉」)上,行道板與龍骨板葉相嚙合。上輪軸兩端各裝上4枝拐木,踏動拐木,上輪運轉,從而帶動龍骨板循環轉動,行道板在木槽內刮水上岸。李約瑟稱此類水車為「方板式鏈泵」。

《天工開物》中的「水車」圖 龍骨水車模型

水磨

  水磨的發展與杜詩發明水排有關。馬鈞大約在公元227至239年間創造一個由水輪轉動的大型歌舞木偶機械,包括以此水輪帶動舂、磨。無疑,這是根據當時流行的水碓、水磨而設計的。在馬鈞之後,杜預造連機碓,其中也可能包括水磨。祖沖之在南齊明帝建武年間(公元494至498年)於建康城(今南京)樂遊苑造水碓磨,這顯然是以水輪同時驅動碓與磨的機械。幾乎與祖沖之 同時,崔亮在雍州「造水碾磨數十區,其利十倍,國用便之」,這是以水輪同時驅動碾與磨的機械。可見水磨自漢代以來,發展蓬勃,而到三國時代,多功能水磨機械已經誕生成型。

  從機械角度來看。它是由水輪、軸和齒輪聯合傳動的機械。從車輪到水輪是技術史、也是人類文明史進步的標誌。僅從水碓、水磨的發展可見古代中國人在這方面取得的成就。從古代繪畫中的臥輪水磨、立輪水磨和立輪式水轉大紡車,可見在中國古代的各種機械中,安裝臥輪還是立輪的決定,已經是根據當地水利資源、水勢高低、齒輪與輪軸的匹配原則,從經濟、便利等角度予以研究,並具體解決的。

王禎在其《農書》中所提及的水轉紡車,其原理與水轉碾磨相同:水輪軸帶動紡車大輪,通過繩帶傳送,紡車大輪將運動傳遞到紡車各機件,這樣,便可使整個機器轉動起來。


《農書》中的「臥輪水磨」圖 《欽定授時通考》中的「水轉連磨」圖


參考網頁
http://dev2.cns.org.hk/0811/html/a00/0811a00.html
中國古代機械工程

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