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弩弓、冶铁水排、木风箱

[2007/8/3]
弩弓

大约在3万年以前,我国就发明了弓箭,这是机械方面最早的一项发明;说明人类开始使用复合工具,弓是利用人在拉弦过程中积累起来的力量,以瞬间爆发的形式将箭弹射出去,这说明人类已经具备了机械储存力量的知识。正如恩格斯所说:“弓箭对于蒙昧时代,正如铁剑对于野蛮时代和火器对于文明时代一样,乃是决定性的武器。”弓和箭是使用时间最长的古老兵器,弓箭可以远射,原始人有了弓箭,就比较容易获得猎物,也可以制服那些凶猛的野兽了。后来,部落之间发生战争,弓箭就成了重要的兵器。最早的弓是用单片的木头或者竹子做的弓背,用动物的筋制成弓弦;箭是一头削尖了的木棍或竹竿。

春秋时期出现弩,控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。弩弓的发射原理是相同的,比弓箭射得远,杀伤力强,并克服了拉弓时体力受限制而不能持久得弱点。到汉代,弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格,这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字。宋应星(1587~1644(?))的《天工开物》在卷十五《佳兵篇》中记述了测试弓弦弹力大小的方法:“凡试弓力,以足踏弦就地,秤钩搭挂弓腰,弦满之时,推移秤锤所压,则知多少”,方法十分巧妙。该书在我国失传300年,于1926年才由日本找回翻印本。



冶铁水排
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水排是我国古代一种冶铁用的水利鼓风装置。人类早期的鼓风器大都是皮囊。一座炉子用好几个囊,放在一起,排成一排,就叫“排囊”用水力推动这些排囊,就叫“水排”。水排发明于东汉早期,是南阳太守杜诗(?-38)在总结劳动人民实践经验基础上发明的。因为它“用力少,见功多”所以大家乐于使用。三国时期的韩暨把它推广到了魏国官营冶炼作坊中,用水排代替过去的马排、人排,四季不歇。水排不但节省了人力、畜力,而且鼓风能力比较强,因此促进了冶铁业的发展。水排在我国沿用了很长一个时期,直到本世纪七十年代,一些地方还在使用。

汉代的水排由同一时期的水碓和翻车结构推测,也是一种轮轴拉杆传动装置、我国古代水排构造的详细技术最早见于元代的《王祯农书》,依水轮放置方式的差别,分为立轮式和卧轮式两种。都是通过轮轴、拉杆及绳索把圆周运动变成直线往复运动的,以此达到起闭风扇和鼓风的目的。因为水轮转动一次,风扇可以起闭多次,所以鼓风效能大大提高。



木风箱

鼓风器最早是皮囊,后来是风扇,再后来是风箱。风扇大约发明于公元十世纪以前。活塞式风箱最早见于明代,是一种古老的活塞式鼓风器,记载史见于明代宋应星著的《天工开物》,沿用至今。风箱两端各设一个进风口,口上设有活瓣,箱侧设有一风道,风道侧端各设一个出风口,口上亦置有活瓣。通过伸出风箱外的拉杆,驱动活塞往复运动,促使活瓣一起一闭,以达到鼓风的目的。木风箱的动力有人力和水利等。风箱靠活塞推动和空气压力自动启闭活门,成为金属冶铸的有效的鼓风设备。
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