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水排是什么

编辑:天下发布时间:2022-02-04 05:50:08

水排是中国古代汉族劳动人民的一项伟大的发明,是机械工程史上的一大发明,约早于欧洲一千多年。建武七年(公元三十一年),杜诗创造了利用水力鼓风铸铁的机械水排,引这种钢材的制作方法。

最初的鼓风设备叫人排,用人力鼓动。继而用畜力鼓动,因多用马,所以也叫马排。直到杜诗时改用水力鼓动,称水排。

背景和原理

水排是我国古代一种冶铁用的水力鼓风装置,在公元31年由杜诗创制,其原动力为水力,通过曲柄连

杆机构将回转运动转变为连杆的往复运动。人类早期的鼓风器大都是皮囊,我国古代又叫“橐”。一座炉子用好几个橐,放在一起,排成一排,就叫“排囊”或“排橐”。用水力推动这种排橐,就叫“水排”。

结构

杜诗创制的水排,具体的结构当时缺乏记载,一直到元朝王祯在他著的《王祯农书》中,才对水排作了详细的介绍。

“其制,当选湍流之侧,架木立铀,作二卧轮;用水激下轮。则上轮所用弦通缴轮前旋鼓,棹枝一侧随转。其棹枝所贯行桄而推挽卧铀左右攀耳,以及排前直木,则排随来去,揙冶甚速,过于人力。”——王帧《农书》

选择湍急的河流的岸边,架起木架,在木架上直立一个转轴,上下两端各安装一个大型卧轮,在下卧轮(水轮)的轮轴四周装有叶板,承受水流,是把水力转变为机械转动的装置;在上卧轮的前面装一鼓形的小轮(“旋鼓”),与上卧轮用“弦索”相联(相当于传送皮带);在鼓形小轮的顶端安装一个曲柄,曲柄上再安装一个可以摆动的连杆,连杆的另一端与卧轴上的一个“攀耳”相联,卧轴上的另一个攀耳和盘扇间安装一根“直木”(相当于往复杆)。

这样,当水流冲击下卧轮时,就带动上卧轮旋转。由于上卧轮和鼓形小轮之间有弦索相连,因此上卧轮旋转一周,可使鼓形小轮旋转几周,鼓形小轮的旋转又带动顶端的曲柄旋转,这就使得和它相连的连杆运动,连杆又通过攀耳和卧轴带动直木往复运动,使排扇一启一闭,进行鼓风。

三国运用

三国时期,连年的军阀混战,使冶铁事业也遭到严重破坏。铁非常缺乏,以致出现了砍棺取钉,用木制刑具代替铁制刑具﹝脚钳﹞的情况。曹操占据河北地区后,开始恢复冶铁事业,设置官营冶铸机构,任王修为司金中郎将,韩暨为监冶谒者,主管冶炼事宜。韩暨注意采用新技术,将以前的水排加以改进并推广使用。

由于水排的广泛使用,三国时期的冶铁业得到发展,提高了铁的产量和质量,铁制工具的数量大大增加,质量也提高了,这更有利于农业和手工业生产的恢复和发展。由于农业手工业的恢复和发展,商品交换也有了起色。魏文帝时曾罢行五铢钱﹝当时通用的一种货币﹞,魏明帝时正式恢复使用,改变了过去基本上以物易物的局面。这带动了中原地区经济的恢复,有利于维护北方的统一,支持了魏、晋对蜀、吴的战争,奠定了覆蜀灭吴、统一中国的物质基础。

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