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千年古器——筒车的发明和应用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:据史料记载,筒车发明于隋而盛于唐,距今已有1 000 多年的历史。图1.40筒车模型南宋郭浩在安康营田时就使用了简车。王祯《农书》中描绘的高转筒车,是由筒车发展的高转筒车,属于提水机械。高转筒车也用人力或畜力转动上轮。图1.41筒车筒起到了叶轮的作用:承受水的冲力,获得的能量使筒车旋转起来并克服筒车的摩擦阻力以及被提升的水对筒车的反力矩。可以通过调整水槽的位置和长度,使水槽能够接到更多的水,如图1.42 所示。

千年古器——筒车的发明和应用

筒车亦称“水转筒车”,是一种以水流作动力,取水灌田的工具,如图1.40 所示。据史料记载,筒车发明于隋而盛于唐,距今已有1 000 多年的历史。这种靠水力作动力的古老筒车,在家乡郁郁葱葱的山涧、溪流间构成了一幅幅远古田园春色图,成为中国古代人民的杰出发明。

图1.40 筒车模型

南宋郭浩在安康营田时就使用了简车。恒口千工堰龙口下的筒车河是郭浩营田时制筒车引水入渠处,故地留“筒车河”之名。在河东岸崖壁上遗有石刻两方,字迹虽已漫漶,但依稀仍可认出“奉檄制龙筒车”“提水入堰”“灌田”等字样。

王祯《农书》中描绘的高转筒车,是由筒车发展的高转筒车,属于提水机械。以人力或畜力为动力,外形如龙骨车,其运水部件如井车,其上、下都有木架,各装一个木轮,轮径约四尺,轮缘旁边高、中间低,当中做出凹槽,更显凹凸不平,以加大轮缘与竹筒的摩擦力。下面轮子半浸水中,两轮上用竹索相连,竹索长约一尺,竹筒间距离约五寸,在上下两轮之间、在上面竹索与竹筒之下,用木架及木板托住,以承受竹筒盛满水后的重量。高转筒车也用人力或畜力转动上轮。绑着竹筒的竹索是传动件,当上轮转动时,竹索及下轮都随着转动,竹筒也随竹索上下动。当竹筒下行到水中时,就兜满水,而后随竹索上行,到达上轮高处时,竹筒将水倾泻到水槽内,如此循环不已。带动连成串的小竹筒盛水,沿水槽而上,可在高岸上从低水源地区取水,如图1.41 所示。(www.xing528.com)

图1.41 筒车

筒起到了叶轮的作用:承受水的冲力(由水的动能提供),获得的能量使筒车旋转起来并克服筒车的摩擦阻力以及被提升的水对筒车的反力矩。当转过一定角度,原先浸在水里的竹筒(已灌满了水)将离开水面被提升。筒底所在的外环半径大于筒口所在的内环,由于两者为同心圆,所以在低处时,竹筒盛水(筒口高于筒底),在高处时,竹筒泄水(筒口低于筒底)。可以通过调整水槽的位置和长度,使水槽能够接到更多的水,如图1.42 所示。当筒车旋转太慢,或者提不起水,可在筒车上装一些木板或竹板,便于筒车从水中获得更多的能量(动能),也可以将筒车浸入水中更深一些来获得能量,由于竹筒出水时的位置与筒车轴线之间的角度更大,筒口与筒底的落差也更大,这样处理能够使竹筒内存下更多的水。当水流的速度较低时,竹筒也要相对小一些,否则,筒车从水中获得的能量有限,不足以克服被提起的水对筒车的反力矩(或者说:势能)。如此往复,循环提水,筒车本身的效率很低,但无需供给动力。

图1.42 筒车

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