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中国古代天文钟的等时时间观念及擒纵调速器复原设计

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:综观全文,获得具体而重要的研究结论如下:1.天文之为十二次,漏刻之为百刻,建立了中国古代将一日均等划分的等时时间观念,提供了中国古代天文钟发展的客观条件。中国古代擒纵调速器的复原设计是以苏颂水轮秤漏装置为原始设计,利用此程序来进行设计,结果可得八个具有四连杆组与两个具有绳索滑轮机构之六杆八接头水轮秤漏装置的复原设计,可用于中国历代古机械钟,对其复原研究有极大的帮助。

中国古代天文钟的等时时间观念及擒纵调速器复原设计

机械的复原是以一种古机械原型为本体,根据古代的机械原理、机械工程、工艺技术等,重新建构此机械。本研究以中国古代机械为对象,根据史料成分进行分类,并提出一套复原研究程序,有系统地建构古机械原型及古代机械科技和工艺,再以中国古代擒纵调速器的个案研究来阐释此程序。再者,本研究属于机械史学领域的创新研究,虽是针对中国古代机械进行探讨,但其适用性并不限于中国的古机械。

综观全文,获得具体而重要的研究结论如下:

1.天文之为十二次,漏刻之为百刻,建立了中国古代将一日均等划分的等时时间观念,提供了中国古代天文钟发展的客观条件。秤漏和浮漏的高度发展,满足了中国古代擒纵调速器发展的技术要求。

2.定义水轮秤漏装置,它是由定时秤漏装置和水轮杠杆擒纵机构所组成的,是中国古代擒纵调速器的特有型式,并提出如图3-11所示的自动控制运动分析模式,表示出水轮秤漏装置的功能与运动方式,反映了苏颂与韩公廉的设计思想。

3.水运仪象台的计时单位与齿轮齿数的设计是互有关系的。本研究以浑仪、浑象、报时装置等三大工作系统的功能作为其设计需求与限制,建立数学关系式,据此可得到任何的解,其中计时单位应取在14.4—144秒间,并以1∶1之复原机器的实验量测结果为据,推知计时单位应大于38.6秒,方可获得较佳的计时精度,然后根据文献考证提出较适当的设计,并列于表3-3—表3-6。

4.在机械钟之擒纵调速器的发展过程中,由于水轮秤漏装置独特的设计,故而计时单位的调整范围较大,易使其运动时间与静止时间的比值小于1∶19,这也是中国古代机械钟可用来作为天文钟之用的主要原因。(www.xing528.com)

5.根据漏刻制度的使用,夜漏箭轮乃是一个数据库,其上置有六十一支更筹箭。箭上主要是书写该箭代表之时期和该时期之日出日入之时刻、每更为几刻几分、每筹为几刻几分。因此,夜漏金钲轮上之拨牙位置和夜漏更筹司辰轮上木人位置可根据夜漏箭轮相对应的箭筹上资料随节气更换,极为便利。

6.机械钟之擒纵调速器的作用在其运动的产生与控制,本研究以水力、重力与弹力、电磁力等不同动力驱动方式,将擒纵调速器分为三个阶段来探讨比较,并得到结论为不同动力的运用,造就其不同的机构型式。运用水力与电磁力者,其动力型态较相似,故其设计概念亦较类似。运用重力、弹力、电磁力者,其振荡器型式相同,在机构上的安排也较为相近。这些异同皆可由图4-7比较得知。

7.在古机械复原研究中最困难的是复原设计。本研究针对此问题提出一套古机械复原设计程序,结合机构创新设计方法和机械演化与变异原理,有系统地设计符合复原对象的古代科学理论与技术手段之所有适当可行的方案。中国古代擒纵调速器的复原设计是以苏颂水轮秤漏装置为原始设计,利用此程序来进行设计,结果可得八个具有四连杆组与两个具有绳索滑轮机构之六杆八接头水轮秤漏装置的复原设计,可用于中国历代古机械钟,对其复原研究有极大的帮助。

8.通过计算机辅助设计与工程(CAD/CAE)软件的整合,以实体模型进行中国古代擒纵调速器之复原模型的建构,以作为复原制造的基础。

本研究主要是对水轮秤漏装置进行复原设计,对所合成出的构形设计,尚未进行其运动分析与动力分析,需进一步探讨和研究。另外,在中国古代擒纵调速器的复原研究程序中,并未对其复原的制造步骤进行说明,此步骤大部分是属于制造工程问题,涉及较大的财力与人力,但这是整个复原研究成果的展示,值得进一步研究。

机械史,不只是古代机械史,也包含近现代机械史。中国近现代机械史的研究相较于欧美落后许多,是急切且值得研究的课题,属于中国近现代科学技术史重要的一环。中国近现代科技史是世界科学技术发展历程中的一部分,同时也是对中国古代科技文明的一种继承。

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