1. 古代计算工具有哪些
有算筹、算盘。
1、算筹
根据史书的记载和考古材料的发现,古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的小棍子,一般长为13--14cm,径粗0.2~0.3cm,多用竹子制成。
也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的,大约二百七十几枚为一束,放在一个布袋里,系在腰部随身携带。需要记数和计算的时候,就把它们取出来,放在桌上、炕上或地上都能摆弄。
2、算盘
算盘,又作祘盘,珠算盘是我们祖先创造发明的一种简便的计算工具,珠算盘起源于北宋时代,北宋串档算珠。算盘是中国古代劳动人民发明创造的一种简便的计算工具。
中国是算盘的故乡,在计算机已被普遍使用的今天,古老的算盘不仅没有被废弃,反而因它的灵便、准确等优点,在许多国家方兴未艾。
因此,人们往往把算盘的发明与中国古代四大发明相提并论,由于珠算盘运算方便、快速,几千年来一直是中国古代劳动人民普遍使用的计算工具,即使现代最先进的电子计算器也不能完全取代珠算盘的作用。
联合国教科文组织刚刚在阿塞拜疆首都巴库通过,珠算正式成为人类非物质文化遗产。这也是我国第30项被列为非遗的项目。
(1)古代自动装置有哪些扩展阅读:
1、算筹的计算规则
按照中国古代的筹算规则,算筹记数的表示方法为:个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式,千位再用横式,万位再用纵式等等(到搜狗可以查)这样从右到左,纵横相间,以此类推,就可以用算筹表示出任意大的自然数了。
由于它位与位之间的纵横变换,且每一位都有固定的摆法,所以既不会混淆,也不会错位。毫无疑问,这样一种算筹记数法和现代通行的十进位制记数法是完全一致的。
2、算盘的计算规则
从右往左分别是个,十,百,千,万,十万,以此类推。最右边第一竖排,下面五个珠子代表一二三四五。当到五时,就拨动上面一个珠子。下面一个珠子代表一。上面一个珠子代表五。当第一竖排满十了就进到十位。同理。后面也一样。
参考资料来源:网络——算盘
参考资料来源:网络——算筹
2. 古代有哪些计时工具
圭表、刻漏、沙漏、水运仪象台、大明殿灯漏等。
1、圭表
圭表是古代汉族科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器,圭表直立于平地上测日影的标杆和石柱,叫做表;
正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。当太阳照着表的时候,圭上出现了表的影子,根据影子的方向和长度,就能读出时间。
2、刻漏
刻漏引又称漏刻﹑漏壶,是中国古代的漏水计时器。漏壶主要有泄水型和受水型两类。早期的刻漏多为泄水型。水从漏壶底部侧面流泄,使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降,由漏箭上的刻度指示时间。
後来创造出受水型,水从漏壶以恒定的流量注入受水壶,浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间,提高了计时精度。
为了获得恒定的流量,首先应使漏壶的水位保持恒定。其次,向受水壶注水的水管截面面积必须固定,水管采用“渴乌”(虹吸)原理,便於调整和修理。
3、沙漏
因刻漏冬天水易结冰,故有改用流沙驱动的。《明史·天文志》载明初詹希元创造了“五轮沙漏”。后来周述学加大了流沙孔,以防堵塞,改用六个轮子。
宋濂(1310~1381)著《宋学士文集》记载了沙漏结构,有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数,并说第五轮的轴梢没有齿,而装有指示时间的测景盘。
4、水运仪象台
水运仪象台是北宋时期苏颂、韩公廉等人发明制造的以漏刻水力驱动的,集天文观测、天文演示和报时系统为一体的大型自动化天文仪器。
标志着中国古代天文仪器制造史上的高峰,被誉为是世界上的最早的天文钟。
水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点,尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处;
在机械结构方面,采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理,把观测、演示和报时设备集中起来,组成了一个整体,成为一部自动化的天文台。
5、大明殿灯漏
大明殿灯漏是中国钟表史上最为著名的计时仪器之一,由元代著名科学家郭守敬创制。
著名科技史专家英国李约瑟博士在研究了欧洲钟表与中国宋代水运仪象台后,曾在他的《中国天文钟》一文中断言“中国天文钟是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。欧洲最早出现机械钟是1320~1350年间。
它的工作原理属漏水计时,而造型似宫灯,放置于皇宫的大明殿,所以称之为大明殿灯漏。古文献《元史 天文志》对它有专条记叙,试作今译如下:
灯漏高一丈七尺(合今尺五米四),它的框架用金制作。上部有弯曲的梁,梁的中间是一颗云珠,云珠二侧有象征日月的球体,日在左,月在右,云珠之下再悬有一颗珠子。这曲梁的两端各装有龙头,龙的嘴能张合,龙的眼珠能转动,用这样的动作显示灯漏内的水流是快了还是慢了。
曲梁的下面有一中梁,在中梁上,一左一右有两条戏珠的龙,它们随着珠子的下降或上升而俯仰,用这样的姿态显示灯漏内的水位是否适应运行的需要。
参考资料来源:网络——圭表
参考资料来源:网络——刻漏
参考资料来源:网络——沙漏
参考资料来源:网络——水运仪象台
参考资料来源:网络——大明殿灯漏
3. 中国古代的有转轮的装置,上面有水,在武侠片理我好像见过的那种。。
筒车来 灌溉用
筒车发明于隋而胜源于唐,距今已有1000多年的历史。唐陈廷章在《水轮赋》示意图
曰:“水能利物,轮乃曲成。升降满农夫之用,低徊随匠氏之程。始崩腾以电散,俄宛转以风生。虽破浪于川湄,善行无迹;既斡流于波面,终夜有声。”把它安装在有流水的河边上,因为挖有地槽,被引入地槽的急流推动木叶轮不停转动,将地槽里的水通过竹筒提升到高处,倒入天槽流进农田中。这种靠水力自动的古老筒车,在家乡郁郁葱葱的山简、溪流间构成了一幅幅远古的田园春色图,为中国古代人民杰出发明。http://ke..com/view/56590.htm
4. 中国古代的科学仪器有哪些
【生命科学】电泳仪/电泳槽 细胞样品收集器 自动部分收集器/自动样品采样仪 PCR扩增仪/PCR热循环仪 紫外检测仪/紫外分析仪 液氮生物容器(液氮罐) 冷冻干燥机(冻干机) 干式恒温器/恒温混匀仪 血红蛋白仪 核酸蛋白仪/酶标仪/生化分析仪 雪花制冰机 组织芯片制备仪/细胞程控降温仪 动物人工呼吸机/溶剂过滤器 层析柱 微波化学反应器 移液器/移液枪/分液器 微孔板恒温孵育器 氮气吹扫仪
【光学仪器】可见分光光度计 紫外可见分光光度计 荧光分光光度计 红外分光光度计 原子吸收分光光度计 光泽度仪(计) 旋光仪/圆盘旋光仪 火焰光度计 白度测定仪(白度计) 测色仪/色差仪/罗维朋比色计 应力仪 熔点测定仪/熔点仪 照度计/日照计/测光仪 紫外辐照计 光度计/光强计/亮度计 光电雾度计/透光率雾度测定仪 阿贝折射仪/棱镜折射仪
【箱类器材】真空干燥箱 鼓风干燥箱 电热恒温干燥箱 远红外干燥箱(烘箱) 胶片干燥箱 精密节能干燥箱 霉菌培养箱 振荡培养箱 隔水式培养箱 电热恒温培养箱 光照培养箱 生化培养箱 人工气候箱(培养箱) 恒温恒湿箱 高低温试验箱(湿热试验箱) 盐雾试验箱 二氧化碳培养箱(CO2) 植物培养箱/植物生长箱 老化试验箱 真空手套箱(惰性气体操作箱) 电热恒温水箱 高温烧结箱 定碳炉 低温冷阱/半导体冷阱
【温控仪表】电热板/加热板/控温板 电热套/加热套/控温套 箱式电阻炉(马弗炉) 管式电阻炉/管式高温炉 坩埚电阻炉/坩埚电炉 单管定碳炉/双管定碳炉 封闭电炉/万用电炉 恒温水(油)浴/恒温水槽 恒温水浴锅 低温恒温槽/低温恒温浴 控温仪/温控仪/温度控制仪 电砂浴/电沙浴
【无损检测】转速表/频闪仪 测振仪(振动监测仪/变送器) 机械故障检测仪/机械故障听诊器 地下管道/管线探测检漏仪 麦式真空计/压力真空计/热偶计/电阻计/复合计 泄漏检测仪 电火花检漏仪/电火花针孔检测仪 现场动平衡仪 洗片机/观片灯 超声探伤仪 磁粉探伤仪 X射线探伤机 其它无损检测设备 焊缝外观检测工具箱 表面粗糙度测量仪 红外测温仪 看谱镜(验钢镜) 黑白密度计 油质分析仪
【量具量仪】数显卡尺 游标卡尺 带表卡尺 千分表/百分表 千分尺 高度尺/深度尺 数显万能角度尺 扭矩测量仪/扭力测试仪 卡表/卡规 数显标尺 管形测力计/管形拉力计/管形推力计 推拉测力计/拉压测力计/拉力计
【除湿净化】除湿机/抽湿机/吸湿机 超声波清洗器 空气净化器 自动蒸馏水器/电热蒸馏水器 灭菌器/蒸汽消毒器 臭氧消毒机 超净工作台 消毒杀菌净手器 电动气溶胶喷雾器 纯水机/超纯水机 防潮柜/防潮箱/氮气柜 不锈钢存尸冷藏柜
【常规设备】电动搅拌机 磁力搅拌器 研磨机/球磨机/沙磨机/平磨机 匀浆机/分散机/均质机/捣碎机 万能粉碎机/中药粉碎机/破碎机 锥形磨/胶体磨 恒温摇床/脱色摇床/摇瓶柜 振荡器/恒温振荡器 旋涡混合器/梯度混合器 空气压缩机/无油空压机 粉末压片机(油压机)/模具 切割机/镶嵌机 抛光机/预磨机/磨抛机 定时器/定时计 旋转蒸发器 层析实验冷柜 玻璃反应釜/真空恒温反应器
【石化仪器】石油产品闪点和燃点试验器 石油产品恩氏粘度计 石油产品密度试验器 铜片/银片/润滑脂/液相腐蚀试验器 石油产品蒸馏(馏程)试验器 石油产品酸值/酸度试验器 石油产品灰分测定仪/色度测定仪 石油产品水分试验器 石油产品硫含量试验器 机械杂质/残留物/残炭/沉淀物测定仪 石油产品运动粘度测定器 倾点/浊点/冰点/凝点/冷滤点试验器 抗泡沫特性/抗乳化性能试验器 润滑脂滴点试验器 饱和蒸汽压试验器/实际胶质试验器 原油中蜡含量测定仪 氧化安定性测定仪 润滑油蒸发损失测定仪 液体石油采样器/取样器 绝缘油耐压测定仪 绝缘油体积电阻率测定仪 润滑油空气释放值测定仪 萘结晶点试验器/苯胺点试验器
【药检仪器】切片机 澄明度检测仪 片剂多用测定仪(硬度.脆碎度.崩解度.溶出度) 药物光照试验仪 制丸机 细菌内毒素检查仪 药物透皮扩散试验仪 药物溶出度仪 片剂脆碎度测定仪 微机热原测温仪 崩解时限测定仪(崩解仪) 包衣机/小型包衣机
【涂料仪器】涂料比重杯 漆膜附着力试验仪/划格试验仪 建筑涂料耐洗刷仪/磨耗仪 粒子细度试验仪(刮板细度计) 三辊机/平磨机 涂膜器/成膜器 干燥性能试验仪 柔韧性测试仪(杯突试验仪/弯曲试验仪/弹性试验器) 样品杂质分析仪 漆膜冲击试验机 目视比色箱/铁钻比色计
5. 古人对自动控制的贡献有哪些
自动控制(automatic control)是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。
最早的自动化控制要追溯到我国古代的自动化计时器和漏壶指南车,而自动化控制技术的广泛应用则开始于欧洲的工业革命时期。英国人瓦特在发明蒸汽机的同时,应用反馈原理,于1788年发明了离心式调速器。当负载或蒸汽量供给发生变化时,离心式调速器能够自动调节进气阀的开度,从而控制蒸汽机的转速。
在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器,设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展
配电自动化
初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
6. 我国古代都有哪些奇妙的“高科技”令人叹为观止
7. 古人用的水钟有哪些类型
根据等时性原理滴水记时有两种方法,一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。
中国的水钟,最先是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,甚至到处使用。
(7)古代自动装置有哪些扩展阅读:
据埃及朝官阿门内姆哈特的墓志铭记载,此人曾于公元前1500年前后发明了水钟,一种"漏壶"。容器内的水面随着水的流出而下降,据此测出过去了多少时间。这类时钟对祭司特别有用,因为夜里他们需要了解时间,不致错过在神庙内举行宗教仪式和献技活动的既定时刻。
精度不一的各类钟表至少已在人世间存在了4000年。埃及人是最早进行此类尝试的民族,他们制作过星钟图,用它来查看哪颗星星已经升起,然后计算夜间的时刻。后来,他们造出了为白天计时的影钟,随着日出合日落,一条横杆的影子逐渐越过一串记号。
法老塞提一世于公元前1300年前后统治埃及,在他的陵墓中就曾发现一套制造影钟的器械。日晷就是以这种简单的影钟为原形制作的。罗马人对今天我们所熟知的那种日晷加以改进,甚至制造过便携式旅行用钟。
8. 古代计时仪器有哪些
我国古代,人们发明了很多计时的方法或工具。有日晷、漏、圭表等等,充分体现了我国古代人民的智慧。现在,就让我们一起来了解我国古代计时仪器吧。
古代计时仪器有哪些
圭表
是我国古代度量日影长度的一种天文仪器,
由“圭”和“表”两个部件组成。直立于平地上测日影的标杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。
日晷
日晷又称“日规”,是我国古代利用日影测得时
刻的一种计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。
漏刻
漏刻是我国古代一种计量时间的仪器。现存于北
京故宫博物院的铜壶漏刻是公元1745年制造的,最上面漏壶的水从雕刻精致的龙口流出,依次流向下壶,箭壶盖上有个铜人仿佛报着
箭杆,箭杆上刻有96格,每格为15分钟,人们根据铜人手握箭杆处的标志来报告时间。
浑仪
浑仪是中国古代用于测量天体球面坐标的观测仪
器。它是由一重重的同心圆环构成,整体看起来就像一个圆球。有资料表明,在公元前4世纪中叶,中国就已经使用浑仪观测天象了,比
古希腊约早60年
太阳钟
在历史的长河中,天文学和计时学是相伴发展的,可以说有了天文学,也就有了计时学,计时仪器和天文仪器一样,是经过漫长的发展历程逐渐精确化的。最古老的计时仪器是土圭、圭表和日晷,其原理是通过太阳的投影和方位计时,一般通称太阳钟。
土圭
土圭是最古老的计时仪器,是一种构造简单,直立的地上的杆子用以观察太阳光投射的杆影,通过杆影移动规律、影的长短,以定冬至、夏至日。“尚书·尧典”中记述土圭始于尧帝时期,即公元前2357-2258年,史学界认为“尧典”不是尧时写的,是周代史官根据传闻编写,后经春秋战国(公元前7~2世纪)时儒家陆续补订而成。因此我们可以认为,至迟在公元前7世纪掌管天地四时的官吏已使用土圭分出二分二至,确定一年为366天。到殷商时代(公元前1520~1030年)测时已达到相当高的精度,其干支记日法一直延用到今天。
圭表
由于土圭的构造简单,不易掌握,所以逐渐发展为圭表。“隋书天文志”将圭表的创造追溯到公元6世纪:南北朝梁武帝天监年间(公元503~519年)祖(祖冲之之子)造八尺高的铜圭表,观测圭上表影的长短,测订时间。但1965年江苏仪征东汉墓(公元25~220年)出土了一件青铜铸的圭表,这说明圭表的创制和使用要早于记载几百年。待到“元史·天文志”对圭表的形制、构造、材质都有详尽的记述。
元初郭守敬按照圭表的原理在河南登封建立了高耸的观星台,在大都(今北京)设置了圭表。明正统二年至七年(公元1437~1442年)在北京古观象台建造圭表,清乾隆九年(公元1744年)重修并加以改进。古代圭表是用来判断方向,测定季节,四季划分和推算历法,对农业生产发展起到重要作用。
日晷
日晷又称晷仪,也是观测日影记时的仪器,它与圭表的区别是:圭表的根据日影的长短判别方向测定季节、全年日数和冬至、夏至就在的日子,推算历法等;日晷的应用,主要是根据日影的位置,以指定当时的时辰或刻数,是我国古代较为普遍使用的计时仪器,但在史籍中却少有记载,现在史料中最早的记载是“汉书·律历志·制汉历”一节:太史令司马迁建议共议“乃定东西,主晷仪,下刻漏”,而“汉书·艺文志”中列有晷书34卷,但仅存书名,而无内容。
“隋书·天文志”中记载了耿询的成就,“观测日晷和刻漏,是测天地正仪象的根本”。“明史·天文志”对日晷的形制,定时之法都有详细的记载。较之圭表,它已复杂多了,可以说是一种真正的仪器了,发展到清代,不仅可以计时用,日晷本身已成为一件装饰艺术品。
中国太阳钟的历史上,指极表或指极针的发现可上溯到公元前四世纪,而周汉之间的12时辰制是非常先进的,在公元前四世纪以前已成为一种不变的时制。
唐代的赤道式日晷,是所有日晷中计时最准确的。后经阿拉件人或犹太人将其传入西方,十七世纪时赤道式日晷风行于欧洲,人们称它为“二分式日晷”。明末之后,中西各种日晷在社会上广泛使用,种类之多,前所未有。山西姚乔林是十八世纪著名的日晷制作家,其流派远播广东。
总之,太阳钟横跨人类历史数千年,在使用中不断发展和进步,为社会的发展,科学技术的进步起到了推动的作用,不仅可以计时,而且能求得标准时间,甚至可以校对现代的钟表。
日晷所测的是真太阳时或视太阳时,因为地球轨道偏心率以及地球倾角的影响,真太阳时和平太阳时是不一致的。因此,不依靠太阳测时的方法成为事实,而且更为重要。欧洲在十四世纪早期,机械钟出现以前,主要靠日晷计时,而中国对水钟或刻漏则十分重视,并发展成为一种文化,达到登峰造极的地步。为机械钟表的诞生作了科学和技术上的准备。
水钟
水钟在中国又叫做“刻漏”,“漏壶”。根据等时性原理,滴水记时有两种方法,一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。中国的水钟,最先是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,甚至到处使用。
从公元二世纪张衡的时代,到公元六世纪耿询的时代,使表演用的浑天仪和天球仪转动起来的水钟技术孕育了早期机械钟的出现。公元25年,一行和梁令瓒发明了擒纵机构,这种装置实质上就是早期的机械时钟,早于欧洲六个世纪。中国的浑仪在长期的发展过程中往往形式上是天文观测仪器,而本质上是时钟装置,因为从张衡的时代起,天文技术人员一直想做一种缓慢放置的齿轮,以便达到与天上的周日视运动步调一致。
公元725年一行和梁令瓒实质上解决了这一难题,因此,皇室对设在宫中放置不停的天球(天文钟)感兴趣是毫不奇怪的。
公元1088~1090年,苏颂和他的同事们在开封建立的水运仪像台是机械时钟和观测用浑仪的完美结合,在原理上是成功的,因此,可以说他比罗伯特、胡克先行六个世纪,比方和斐先行七个半世纪。
香篆钟
水钟尽管是有发展前途的,但是古人仍在广泛的领域进行不竭探索,在某些情况下,也可能有其他较水钟更为准确的计时方法,据宋代学者薛季宣说,除日晷刻漏之外,有一种香篆钟于十二世纪中叶在中国流行。荷兰高罗培著“狄仁杰断案传奇”中,记述了唐宫计时用的香篆钟为梅花形黄铜盘,盘子内梅花五瓣,各缭绕着一圈盘香,用以计时焚薰,称为“五孕祥云”。
沙漏
沙漏也叫做沙钟,是一种测量时间的装置。西方沙漏由两个玻璃球和一个狭窄的连接管道组成的。通过充满了沙子的玻璃球从上面穿过狭窄的管道流入底部玻璃球所需要的时间来对时间进行测量。一旦所有的沙子都已流到的底部玻璃球,该沙漏可以被颠倒以测量时间了,一般的沙漏有一个名义上的运行时间1分钟。
古代计时单位是什么
西方古代计时器:
1.地平式日晷计时器(早期出现在古代希腊)
2.傅科摆计时器(早期出现在欧洲)
西方古代的计时方法:1.沙漏计时
古代计时单位有:
刹那、念、瞬、弹指、罗预、须臾。
一刹那为一念,二十念为一瞬,二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预,二十罗预为一须臾,一日一夜为三十须臾。
根据印度《僧只律》中记载:“刹那者为一念,二十念为一瞬,二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预,二十罗预为一须臾,一日一夜为三十须臾。”据此可以推算:一天一夜以24小时计的话,有480万个“刹那”,24万个“瞬间”,1.2万个“弹指”,600个“罗预”,30个“须臾”。一昼夜有1440分=86400秒,一“须臾”等于48分钟=2880秒,一“罗预”等于2.4分钟=144秒,一“弹指”为7.2秒,一“瞬间为0.36秒,“一刹那”为0.018秒。
9. 我国古代有哪些简单机械说说他们的原理。
一、汉唐以来的耕犁
我国很早就发明了耒耜,用耒耜来翻整土地,播种庄稼,进行农业生产。随着生产的发展,耒耜发展成犁。不过在战国时期以前,人们使用的只是石制、木制、骨制和少量的铜制整地工具。后来由于牛耕的出现和冶铁业的兴起,战国时期便出现了铁制的耕犁,河北易县燕下都遗址和河南辉县都出土过战国时期的铁犁铧。铁犁铧的发明是一个了不起的成就,它标志着人类社会发展的新时期,也标志着人类改造自然的斗争进入一个新的阶段。
汉代大力推广先进的生产工具和耕作方法,耕犁也得到了进一步的发展,并且在全国各地广泛使用。解放后出土的一百多件汉代的铁犁中,有铁口犁铧、尖锋双翼犁铧、舌状梯形犁铧,还有大型的犁铧。从山西平陆等地汉墓中出土的几幅犁耕图中,可以看出汉代耕犁的构造形式。当时的耕犁是铁制的犁铧,已经有犁壁的装置。山东安丘、河南中牟和陕西西安、咸阳、礼泉等地都有汉代铁犁壁出土。犁壁的发明是耕犁的一个重大发展。没有犁壁的耕犁达不到碎土松土起垅作亩的目的,还必须靠锄类和铲类农具的帮助才行;有了犁壁就能翻土碎土,犁壁有一定的方向,向一侧翻转土垡,把杂草埋在下面作肥料,同时还有杀虫的作用。欧洲的耕犁直到公元十一世纪才有犁壁的记载,我国至迟到汉代就有了犁壁的装置,比欧洲要早近一千年。汉代耕犁的木质部分由犁辕、犁梢(犁柄)、犁底(犁床)、犁箭、犁横等部件组成。由此可以看出,汉代的耕犁已经基本定型,它除了有先进的犁壁装置外,还有能调节耕地深浅的犁箭的装置。汉代的犁有双辕和单辕的,基本上是二牛抬扛式的。由于是直辕长辕犁,耕地的时候,回头转弯都不够灵活,起土费力,效率也不很高。尽管这样,它比战国时期的耕犁已经有了很大的进步。
唐代,陆龟蒙的《耒耜经》详细记述了当时耕犁的部件、尺寸和作用。这种犁的构造是由金属制造的犁镵和犁壁,以及由木材制造的犁底、压镵、策(é)、犁箭、犁辕、犁梢、犁评、犁建、犁槃等十一个部件组成。这些部件都各有特殊的功能和合理的形式。犁壁在犁镵之上,它们是成一个曲面的复合装置,用来起土翻土的;犁底和压鑱把犁头紧紧地固定下来,增强犁的稳定性;策是捍卫犁壁的;犁箭和犁评是调节犁地深浅的装置,通过调整犁评和犁箭,使犁辕和犁床之间的夹角张大或缩小,这样就使犁头深入或浅出;还可以通过犁梢来掌握耕地的宽窄;它的犁辕是短辕曲辕,辕头又有可以转动的犁槃,牲畜是用套耕索来挽犁的。整个耕犁是相当完备、相当先进的,也很轻巧,耕地的时候回头转弯都很灵便,而且入土深浅容易控制,起土省力,效率比较高。
陆龟蒙所叙述的耕犁是中国耕犁发展到比较完备阶段的典型,它的构造要比秦汉时期的犁完备和复杂得多,和现代的耕犁基本相同。这是广大劳动人民在长期的生产斗争实践中不断摸索创造的成果,是劳动人民智慧的结晶。
宋元以后,耕犁的形式更加多样化,各地创造了很多新式的耕犁。南方水田用犁镵,北方旱地用犁铧,耕种草莽用犁镑,开垦芦苇蒿莱等荒地用犁刀,耕种海堧地用耧锄。
根据史料记载,在整个古代社会,我国耕犁的发展水平一直处于世界农业技术发展的前列。
二、汉代的播种机——三脚耧
我国在战国时期就有了播种机械。汉武帝的时候,赵过在一脚耧和二脚耧的基础上,创造发明了能同时播种三行的三脚耧。一头牛拉着,一人牵牛,一人扶耧,一天就能播种一顷地,大大提高了播种效率。汉武帝曾经下令在全国范围里推广这种先进的播种机。
汉代三脚耧复原模型,现在陈列在中国历史博物馆里。它的构造是这样的:下面三个小的铁铧是开沟用的,叫做耧脚,后部中间是空的,两脚之间的距离是一垅。三根木制的中空的耧腿,下端嵌入耧铧的銎里,上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一个长方形的开口和前面的耧斗相通。耧斗的后部下方有一个开口,活装着一块闸板,用一个楔子管紧。为了防止种子在开口处阻塞,在耧柄的一个支柱上悬挂一根竹签,竹签前端伸入耧斗下部系牢,中间缚上一块铁块。耧两边有两辕,相距可容一牛。后面有耧柄。
播种前,要根据种子的种类、子粒的大小、土壤的干湿等情况,调节好耧斗开口的闸板,使种子在一定的时间流出的多少刚好合适。然后把要播种的种子放入耧斗里,用牛拉着,一人牵牛,一人扶耧。扶耧人控制耧柄的高低,来调节耧脚入土的深浅,同时也就调整了播种的深浅,一边走一边摇,种子自动地从耧斗中流出,分三股经耧腿再经耧铧的下方播入土壤。在耧后边的木框上,用两股绳子悬挂一根方形木棒,横放在播种的垅上,随着耧前进,自动把土耙平,把种子覆盖在土下,这样一次就把开沟、下种、覆盖的任务完成了。再另外用砘子压实,使种子和土紧密地附在一起,发芽生长。
现代最新式的播种机的全部功能也不过把开沟、下种、覆盖、压实四道工序接连完成,而我国两千多年前的三脚耧早已把前三道工序连在一起由同一机械来完成。在当时能够创造出这样先进的播种机,确实是一项很重大的成就。这是我国古代在农业机械方面的重大发明之一。
三、灌溉机械——龙骨水车
龙骨水车是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。龙骨车,古书上都叫翻车,据《后汉书》记载,这一灌溉机械是东汉末年发明的。最初是利用人力转动轮轴灌水,后来由于轮轴的发展和机械制造技术的进步,发明了以畜力、风力和水力作为动力的龙骨水车,并且在全国各地广泛使用。根据动力的不同,龙骨水车有下列几种。
人力龙骨水车是以人力做动力,多用脚踏,也有用手摇的。元代《王祯农书》和清代麟庆的《河工器具图说》中关于龙骨车的叙述比较详细。它的构造除压栏和列槛桩外,车身用木板作槽,长二丈,宽四寸到七寸不等,高约一尺,槽中架设行道板一条,和槽的宽窄一样,比槽板两端各短一尺,用来安置大小轮轴。在行道板上下,通周由一节一节的龙骨板叶用木销子连结起来,很像龙的骨架一样,所以名叫龙骨车。在上端的大轴的两端,各带四根拐木,作脚踏用,放在岸上的木架之间,人扶着木架,用脚踩动拐木,就带动下边的龙骨板叶沿木槽往上移动,把水刮上岸来,流入田间。龙骨板叶绕过上端大轴,又在行道板上边往下移动,绕过下端的轴,重新刮水。这样循环不已,水从低处源源不断地被车上岸来。这就是龙骨车的构造和工作过程。
人力龙骨水车因为用人力,它的汲水量不够大,但是凡临水的地方都可以使用,可以两个人同踏或摇,也可以只一个人踏或摇,很方便,深受人们的欢迎,是应用很广的农业灌溉机械。
大约在南宋初年,龙骨水车有了新的发展,出现了用畜力做动力的龙骨水车,这是龙骨水车发展的一个新阶段。它的水车部分的构造和前面讲的相同,只是动力机械方面有了新的改进。在水车上端的横轴上装有一个竖齿轮,旁边立一根大立轴,立轴的中部装上一个大的卧齿轮,让卧齿轮和竖齿轮的齿相衔接。立轴上装一根大横杆,让牛拉着横杆转动,经过两个齿轮的传动,带动水车转动,把水刮上来。因为畜力比较大,能把水车上比较大的高度,汲水量也比较大。
在元代《王祯农书》上还有水转龙骨水车的记载,可知这一机械的发明应该在《农书》成书之前,大约在元初,也有近七百年的历史了。它的装置,水车部分完全和以前的各种水车相同。它的动力机械装在水流湍急的河边,先树立一个大木架,大木架中央竖立一根转轴,轴上装有上、下两个大卧轮。下卧轮是水轮,在水轮上装有若干板叶,以便借水的冲击使水轮转动。上卧轮是一个大齿轮,和水车上端轴上的竖齿轮相衔接。把水车装在河岸边挖的一条深沟里,流水冲击水轮转动,卧齿轮带动水车轴上的竖齿轮转动,也就带动水车转动,把水从河中深沟里车上岸来,流入田间,灌溉庄稼。
如果水源比较高,可以作大的立式水轮,直接安装在水车的转轴上,带动水车转动,这样可以省去两个大齿轮。
在利用流水作动力的灌溉机械上应用了一对大的木齿轮,把水轮的转动传递到水车的轴上,来带动水车把水刮上来,进行灌溉,这是元代机械制造方面的一个巨大的进步,也是人们利用自然力造福于人类的一项重大成就。
四、先进的粮食加工机械——水碓和水磨
谷物收获脱粒以后,要加工成米或面才能食用。我国古代在粮食加工方面发明了不少机械,如磨、碾、碓、扇车、罗等,后来又发明了用水力做动力的水碓和水磨,这些机械效率高,应用广,是农业机械方面的重要发明。
水碓是利用水力舂米的机械,在西汉末年就出现了,汉代桓谭(约前23—后50)的《桓子新论》里有关于水碓的记载。
水碓的动力机械是一个大的立式水轮,轮上装有若干板叶,轮轴长短不一,看带动的碓的多少而定。转轴上装有一些彼此错开的拨板,一个碓有四块拨板,四个碓就要十六块拨板。拨板是用来拨动碓杆的。每个碓用柱子架起一根木杆,杆的一端装一块圆锥形石头。下面的石臼里放上准备要加工的稻谷。流水冲击水轮使它转动,轴上的拨板就拨动碓杆的梢,使碓头一起一落地进行舂米。利用水碓,可以日夜加工。
凡在溪流江河的岸边都可以设置水碓。根据水势的高低大小,人们采取一些不同的措施。如果水势比较小,可以用木板挡水,使水从旁边流经水轮,这样可以加大水流的速度,增强冲动力。带动碓的多少可以按水力的大小来定,水力大的地方可以多装几个,水力小的地方就少装几个。设置两个碓以上的叫做连机碓,常用的都是连机碓,一般都是四个碓。
磨,最初叫硙,汉代才叫做磨,是把米、麦、豆等加工成面的机械。磨用两块有一定厚度的扁圆柱形的石头制成,这两块石头叫做磨扇。下扇中间装有一个短的立轴,用铁制成,上扇中间有一个相应的空套,两扇相合以后,下扇固定,上扇可以绕轴转动。两扇相对的一面,留有一个空膛,叫磨膛,膛的外周制成一起一伏的磨齿。上扇有磨眼。磨面的时候,谷物通过磨眼流入磨膛,均匀地分布在四周,被磨成粉末,从夹缝中流到磨盘上,过罗筛去麸皮等就得到面粉。磨有用人力的、畜力的和水力的。用水力作为动力的磨,大约在晋代就发明了。水磨的动力部分是一个卧式水轮,在轮的立轴上安装磨的上扇,流水冲动水轮带动磨转动,这种磨适合于安装在水的冲动力比较大的地方。假如水的冲动力比较小,但是水量比较大,可以安装另外一种形式的水磨:动力机械是一个立轮,在轮轴上安装一个齿轮,和磨轴下部平装的一个齿轮相衔接。水轮的转动是通过齿轮使磨转动的。这两种形式的水磨,构造比较简单,应用很广。
随着机械制造技术的进步,后来人们发明一种构造比较复杂的水磨,一个水轮能带动几个磨同时转动,这种水磨叫做水转连机磨。《王祯农书》上有关于水转连机磨的记载。这种水力加工机械的水轮又高又宽,是立轮,须用急流大水,冲动水轮。轮轴很粗,长度要适中。在轴上相隔一定的距离,安装三个齿轮,每个齿轮又和一个磨上的齿轮相衔接,中间的三个磨又和各自旁边的两个磨的木齿相接。水轮转动通过齿轮带动中间的磨,中间的磨一转,又通过磨上的木齿带动旁边的磨。这样,一个水轮能带动九个磨同时工作。