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馬鈞發(fā)明龍骨水車

三國時期,曹魏有一個叫馬鈞的人發(fā)明了龍骨水車,這是我國古代最先進的排灌工具,也是當時世界上最先進的生產工具之一。

龍骨水車,在當時叫翻車。東漢時期,有個叫畢嵐的人做過“翻車”,但是它的用途只是用做道路灑水,跟后來的龍骨水車不同。馬鈞制造的“翻車”,就是專門用于農業(yè)排灌的龍骨水車。它的結構很精巧,可連續(xù)不斷提水,效率大大提高,而且運轉輕快省力,連兒童都可以操作。

由于馬鈞發(fā)明的龍骨水車具有巨大優(yōu)點,故而一問世就受到普遍歡迎,并迅速推廣普及,成為農業(yè)生產的主要工具之一,并沿用了1000多年。

通過龍骨水車的發(fā)明,我們知道馬鈞是一個多么了不起的人!他是這一時期偉大的機械發(fā)明家,他的發(fā)明革新對后世產生了深遠的影響。后人稱頌他“巧思絕世”。

馬鈞,字德衡,三國曹魏時扶風(今陜西興平東南)人,曾任魏國博士。他非常喜歡研究機械,刻苦鉆研,取得了機械制造方面的杰出成就。但是因為當時的統(tǒng)治集團對機械發(fā)明非常不重視,所以他一生都受到權貴們的歧視,郁郁不得志。推崇馬鈞的傅玄感慨地說,馬鈞乃“天下之名巧也”,可與公輸般、墨子以及張衡相比,但是公輸般和墨子能見用于時,張衡和馬鈞則一生未能發(fā)揮特長。

馬鈞在手工業(yè)、農業(yè)、軍事等諸多方面都有革新和創(chuàng)造。

灌溉農田的翻車圖

馬鈞改進了古代舊式織綾機,重新設計了新綾機。三國時的織綾機雖經簡化,仍然是“五十綜者五十躡,六十綜者六十躡”,用腳踏動,非常笨拙,生產效率極其低下。馬鈞設計的新織綾機簡化了踏具(躡),改造了桄運動機件。將“五十躡”、“六十躡”都改成十二躡,這樣使新綾機操作簡易方便,大大提高了生產效率。新織綾機的誕生是馬鈞最早的貢獻,它大大促進了紡織業(yè)的發(fā)展。

在農業(yè)方面,馬鈞發(fā)明了龍骨水車,前面已經提到。

在軍事方面,馬鈞改進了連弩和發(fā)石車。當時,諸葛亮改進的連弩一次可發(fā)數(shù)十箭,威力已很大。馬鈞在此基礎上進行了再改進,威力又增加了5倍以上。馬鈞還在原來發(fā)石車的基礎上,設計出了新式的攻城器械——輪轉式發(fā)石車。它利用一個木輪,把石頭掛在上面,通過輪子轉動,連續(xù)不斷地將石頭發(fā)射出去,威力相當大。

翻車模型

翻車又稱龍骨車,是一種農業(yè)灌溉用具。東漢靈帝(168~189年)時畢嵐發(fā)明,三國時馬鈞予以完善、推廣。它由手柄、曲軸、齒輪鏈板等部件組成,初以人力為動力,后進而利用畜力、水力和風力。由于制作簡便,提水效率高,很多地方一直沿用至今。

馬鈞還制成了失傳已久的指南車。指南車是一種辨別方向的工具。遠古傳說中,黃帝大戰(zhàn)蚩尤之時,在霧氣中迷失方向,于是制造指南車,辨明方向,打敗了蚩尤。東漢時張衡制造過指南車,可惜失傳了。馬鈞想把指南車重造出來,遭到了許多人的嘲笑和詰問。馬鈞苦心鉆研,反復試驗,終于運用差動齒輪的構造原理,制造出了指南車,“天下皆服其巧”。造過指南車,可惜失傳了。馬鈞想把指南車重造出來,遭到了許多人的嘲笑和詰問。馬鈞苦心鉆研,反復試驗,終于運用差動齒輪的構造原理,制造出了指南車,“天下皆服其巧”。

馬鈞研究傳動機械,發(fā)明了變化多端的“水轉百戲”。他用木頭制成原動輪,用水力來推動,使上層陳設的木人都動起來。木人能做各種動作,十分巧妙。

指南車模型

指南車

簡單來說,木人能保持指向南方,是因為當車改變方向時,車轅的擺動使小平輪、立輪和大平輪的齒輪組合變換,帶動木人與車向相反方向轉動。

知識鏈接

指南車

指南車通過傳動機構或連或斷的設計,使車上木人手臂始終指向南方。當車輛偏離正南方向時,如向左轉彎,車轅的前端向左移動,而后端就向右移動,即會將右側傳動齒輪放落,從而使車輪的轉動帶動木人下大齒輪向右轉動,恰好抵消車輛向左轉的影響。木人手臂始終指向南方。

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