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高轉筒車是筒車的一種。所謂高轉筒車是指其提水高度較一般筒車加大,必須藉助湍急的河水衝動。這種筒車的適用範圍是水很低而岸很高,應用其它筒車不可能將水提升到這麼高,而應用高轉筒車時,水的提升高度可以很高。如下圖為王禎《農書》描繪的高轉筒車,屬於提水機械。以人力或畜力為動力,外形如龍骨車,其運水部件如井車,其上、下都有木架,各裝一個木輪,輪徑約四尺(明代一尺約合0.32公尺)輪緣旁邊高、中間低,當中做出凹槽,更顯凹凸不平,以加大輪緣與竹筒的摩擦力。

(圖)王禎《農書》所繪的筒車 王禎《農書》所繪的筒車
為王禎《農書》描繪的筒車的一種。筒車又稱「水輪」,屬於提水機械,最早出現在晚唐,用於灌溉水稻。其結構是:以木或竹製成大型立輪1,用橫軸2架起,輪周斜裝若干小木筒或竹筒3,輪的下部浸入水中;水激輪轉,浸入水中的小筒被水灌滿,當水輪轉到上部時,小筒自動將水傾瀉入木槽4中。 

1 高轉筒車 -原理簡介

高轉筒車王禎《農書》所繪的高轉筒車
高轉筒車是筒車的一種。所謂高轉筒車是指其提水高度較一般筒車加大,必須藉助湍急的河水衝動。這種筒車的適用範圍是水很低而岸很高,應用其它筒車不可能將水提升到這麼高,而應用高轉筒車時,水的提升高度可以很高。如下圖為王禎《農書》描繪的高轉筒車,屬於提水機械。以人力或畜力為動力,外形如龍骨車,其運水部件如井車,其上、下都有木架,各裝一個木輪,輪徑約四尺(明代一尺約合0.32公尺)輪緣旁邊高、中間低,當中做出凹槽,更顯凹凸不平,以加大輪緣與竹筒的摩擦力。下面輪子半浸水中,兩輪上用竹索相連,竹索長約一尺,竹筒間距離約五寸,在上下兩輪之間、在上面竹索與竹筒之下,用木架及木板托住,以承受竹筒盛滿水后的重量。高轉筒車也用人力或畜力轉動上輪。綁著竹筒的竹索是傳動件,當上輪轉動時,竹索及下輪都隨著轉動,竹筒也隨竹索上下。當竹筒下行到水中時,就兜滿水,而後隨竹索上行,到達上輪高處時,竹筒將水侵瀉到水槽內,如此循環不已。帶動連成串的小竹筒盛水,沿水槽而上,可在高岸上從低水源地區取水。

2 高轉筒車 -歷史記載

高轉筒車高轉筒車的復原模型圖

王幀《農書》記載:「高轉筒車.其高以十丈為準,上下架木,各豎一輪,下輪半在水內,各輪徑可四尺。輪之一周,兩旁高起,其中若槽,以受筒索。其索用竹,均排三股,通穿為一。隨車長短,如環無端。索上相離五寸,俱置竹筒。筒長一尺,筒索之底,托以木牌,長亦如之。通用鐵線縛定,隨索列次,絡於上下二輪。復於二輪筒索之間,架刳木平底行槽一連,上與二輪相平,以承筒索之重。或人踏,或牛拽轉上輪,則筒索自下兜水循槽至上輪,輪首覆水,空筒復下。如此循環不已,日所得水,不減平地車戽。若積為池沼,再起一車,計及二百餘尺。如因高岸深,或田在山上,皆可及之,今平江虎邱寺劍池亦類此制,但小小汲飲,不足溉田,故不錄。此近創捷法,已經較試,庶用者述之。」 
 
由此可知,高轉筒車由上1、下輪2、簡索3、支架4等部件組成。下輪有一半埋於水中,汲水高程可達十丈,如兩架筒車配合則可達二十丈。汲水筒5長約一尺,以索相連成鏈環狀,筒的間距為五寸,索鏈用竹製成。從傳動方式看。高轉筒車也是鏈傳動的實例。它以上輪為主動輪,由於動力不同。輪抽部件構成有所變化。「所轉上輪,形如框制,易繳筒索。用人則於輪軸一端作棹枝,用牛則製作豎輪,如牛轉翻車之法,或於軸兩端造作拐木,如人踏翻車之制」。
   

高轉筒車的發明年代,從文獻考察可推斷在唐代。唐人劉禹錫的《機汲記》和陳廷章的《水輪賦》都形象地描繪了高轉筒車的功能。劉禹錫記載高轉筒車說:「……由是比竹以為,置於流中。中植數尺之臬、輦石以壯其趾,如建標焉。索絢以為縆,縻於標垂,上屬數仞之端,亘空以峻其勢,如張弦焉。鍛鐵為器,外廉如鼎耳,內鍵如樂鼓,牝牡相函,轉於兩端,走於索上,且受汲具。及泉而循綆下縋,盈器而圓軸上引。其往有建瓴之駛,其來有推轂之易,瓶繘不羸,如博而升。枝常瀾,出高岸,拂林杪,踰峻防。刳蟠木以承澍,貫修筠以達豚,走下潺潺,聲寒空中。通洞環折,唯用所在。周除而沃盥以蠲,入爨而錡釜以盈。飪餗之餘。移用於湯沐。濯浣之末,池注於圃畦」。陳延章在《水輪賦》中歌頌水車的威力說:「水能利物,輪乃曲成,……始崩騰以電散,俄宛轉以風生,……觀夫斵木而為,憑河而引,箭馳可能而滴瀝,輻湊必循手規准。……殊轆轤以致功,就其深矣;鄙桔槔之煩力,使自趨之。……迴環潤手嘉轂,洊至踰於行潦,鉤深致遠,沿洄而可使在山……。」從「使自趨之」和「沿洄而可使在山」等字句,可以看出這種高轉筒車是著重輪轂,利用水力推動把水引到高遠的地方。

3 高轉筒車 -知識點

1、高轉筒車屬於提水機械,以人力或畜力為動力。
2、高轉筒車由上、下輪、簡索、支架等部件組成。
3、下輪有一半埋於水中,汲水高程可達十丈,如兩架筒車配合則可達二十丈。
4、汲水筒長約一尺,以索相連成鏈環狀,筒的間距為五寸,索鏈用竹製成。從傳動方式看。高轉筒車也是鏈傳動的實例。
5、高轉筒車以上輪為主動輪,由於動力不同,輪抽部件構成有所變化。「所轉上輪,形如框制,易繳筒索。用人則於輪軸一端作棹枝,用牛則製作豎輪,如牛轉翻車之法,或於軸兩端造作拐木,如人踏翻車之制」。
6、高轉筒車是一種具有搬運鏈性質的機械,是現代斗式提升機和刮板輸送機的雛形。
7、高轉筒車的發明年代,從文獻考察可推斷在唐代。唐人劉禹錫的《機汲記》和陳廷章的《水輪賦》都形象地描繪了高轉筒車的功能。

4 高轉筒車 -參考資料

[1] 高考資源網 http://www.ks5u.com/pic_ks5u/2008-9/7/7903.shtml


 

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