中国古代提水机具
编辑基本信息
春秋战国时,提水机具见诸文字记载。现代出土的汉代画像石中有较多提水机具的内容,可见至迟在汉代,大多类型的古代提水机具已经问世。辘轳是提水机具中的重要代表,它使北方地区提取地下水成为可能。2 000年来,桔槔、辘轳、水车等是灌溉、排水、供水(生活和生产领域)中普遍使用的提水机具,其中机械传动部分并无大的变化,而从能源利用来看,提水机具的发展经历了人力、畜力应用和水力、风力等自然能应用2个发展阶段。18世纪的工业革命,诞生了使用电能的抽水机,它标志着以自然能为动力的提水机具的终结。但是,古老的水力机具,在边远的山区和农村至今仍在使用。
中国古代有代表性的提水机具有桔槔、辘轳、翻车、恒升等。
桔槔
杠杆式人力提水机具。桔槔的结构是,在水源岸边竖立一根木柱,古代称作植。木柱上绑扎一根横杆,古代称为桥。横杆一端用绳系一水筒,另一端系一平衡重物,借助人力提水(图1)。桔槔的文字记载最早见于《庄子·天地》。类似桔槔的提水机具还有鹤饮。所不同者,鹤饮的横杆为一木槽。木槽封口的一端浸入水源取水,人力搬动木槽另一端,水即由此开口端流出。
图1 桔槔图(选自《汉代画像全集》)
辘轳
利用轮轴原理的起重工具,多用来汲取井水。其构造是,在井岸上安置带有水平转轴的支撑架。转轴一端装有曲柄,转轴上缠着汲水索。绳索下端系水桶。用人力或畜力摇动曲柄,即可由井中提水(图2)。有的在汲水索两端各系一水桶,
图2 辘轳图(选自王祯《农书》)
提水效率可以提高。辘轳的可靠文字记载见于战国初期。和此种辘轳类似的机械绞车(又称绞关),古代也称辘轳,相当于用人力或畜力作动力的现代卷扬机。绞车的转轴常竖立安放。古代船只翻越堰埭常用此设备牵引(参见中国古代通航建筑物)。
翻车
又称
图3 翻车图
(a)脚踏翻车图;(b)牛转翻车图;(c)水转翻车图
翻车和渴乌同在东汉中平三年(186年)由掖庭令毕岚所发明。翻车的动力分为手摇、足踏、牛拉以及风力和水力驱动等形式。和翻车结构类似的还有高转筒车和专取井水的井车。
恒升
徐光启在《泰西水法》中介绍的一种人力提水机械,即今之提升泵。明代末年传入中国,译名为恒升。主要由3部分组成:一为“