水运仪象台机构分析

本章以水运仪象台的分析着手，来探讨中国古代机械钟的构造与运动。水运仪象台是建造于北宋时期，由苏颂领导韩公廉等太史局技术官员于元祐年间（1086—1092）制造完成的，如图3-1所示。

这是一座将浑仪、浑象及报时装置等三个工作系统整合在一起的天文钟塔。整个机器是利用水力推动运转的，其中有许多杰出的创造与发明，在人类科学技术史上有着重要的地位。然靖康元年（1126年）金兵攻入宋都汴京（今开封），掠走水运仪象台，并置于金都燕京（今北京），但已受到破坏不堪使用，后蒙古军攻入金都，水运仪象台毁于战乱。表3-1 是整个水运仪象台的制作与使用过程。

表3-1 水运仪象台的制作与使用过程（苏颂，1983）81-85（脱脱 等，1976）519-524（脱脱 等，1983）965-966

图3-1 水运仪象台的内部构造（苏颂，1983）114

01 浑仪 03 天池 05 浑象 07 退水壶 09 地极
02 天衡 04 平水壶 06 枢轮 08 昼夜机轮 10 枢臼

（续表）

所幸苏颂于元祐与绍圣年间已将水运仪象台的制造缘起、经过及其整体与各零组件绘图并加以说明，写成《新仪象法要》一书，使水运仪象台得以为世人所知。《新仪象法要》全书共绘图六十三幅，其中有十四幅天文星图与四十九幅机械绘图。每幅图附说明文字，其内容包括每一零组件名称、尺寸、构造及其运动等技术文件，为后世留下了极具研究价值的天文与机械等科学技术资料，表3-2是《新仪象法要》的版本源流。(www.xing528.com)

表3-2 《新仪象法要》版本源流（管成学 等，1991）281-286（胡维佳，1997）

经过近现代一些学者不断研究，水运仪象台的原貌已渐渐浮现，但就其水轮秤漏装置、计时单位、传动系统的齿轮齿数设计的认识还非常模糊，本章就水运仪象台的构造与运动进行探讨，以了解此三部分的意义与设计，并提出适当可行的设计方案。