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定时秤漏装置:精度不低于10-4的周期性运动产生器

时间:2026-01-23 理论教育 小可爱 版权反馈
【摘要】:定时秤漏装置是由天池壶、平水壶、受水壶、枢衡、枢权、格叉所组成。枢衡机构与二级浮箭漏整合为一定时秤漏装置,用来产生均匀的周期性运动。苏颂之前的浮漏,主要有燕肃莲花漏与沈括浮漏,其创造了漫流平水法与多级补偿法相结合之漏刻标准型式,其精度可达10-4,而秤漏的精度一般高于浮漏,因而苏颂之定时秤漏装置的精度应不低于10-4。

定时秤漏装置是由天池壶、平水壶、受水壶、枢衡、枢权、格叉所组成。

天池壶、平水壶、受水壶组成二级浮箭漏(图4-2),目的是得到均匀的水流。枢衡、枢权、格叉组成一个枢衡机构,同时也是一个杠杆机构。在中国古代,杠杆机构运用得非常普遍,以桔槔和衡器为代表。再者,枢衡机构是一个衡器的杠杆机构,枢权是用来权衡受格叉所托之受水壶承接的水量。枢衡机构与二级浮箭漏整合为一定时秤漏装置,用来产生均匀的周期性运动。

最早记载秤漏的是唐朝徐坚的《初学记》:约450年后魏道士李兰制秤漏“以器贮水,以铜为渴乌,状如钩曲,以引器中水于银龙口吐入权器,漏水一升,秤重一斤,时经一刻”(徐坚,1972)1332,它是用中国古代的杆秤称量流入受水壶中水之重量的变化来计量时间。隋朝大业初年(约610年),耿询与宇文恺“依后魏道士李兰所修道加上法秤漏,制造秤水漏器,以充行从”(魏征 等,1983)529。自此,秤漏成为皇家计时器,并被天文钟所采用。至唐朝开元十三年(723年),一行和尚和梁令瓒造水运浑天时,便掌握了秤漏的技术,并与水轮巧妙结合,制造了中国古代擒纵调速器模式——水轮秤漏机构。

图4-1 水运仪象台的水轮秤漏装置

01 右天锁 04 天衡 07 天池 10 退水壶 13 格叉
02 天关 05 天权 08 平水壶 11 枢轮 14 枢衡
03 左天锁 06 天条 09 关舌 12 受水壶 15 枢权(https://www.xing528.com)

图4-2 水运仪象台的二级浮箭漏装置(苏颂,1983)125

北宋时期,对漏刻的研制丰富多样,在形式、结构、精确度方面都有新的进展,主要有浮漏与秤漏。苏颂之前的浮漏,主要有燕肃莲花漏与沈括浮漏,其创造了漫流平水法与多级补偿法相结合之漏刻标准型式,其精度可达10-4(日误差约在15秒左右),而秤漏的精度一般高于浮漏,因而苏颂之定时秤漏装置的精度应不低于10-4

定时秤漏装置是一计时基件,决定整个机构的计时精度,其构造与运行方式在《新仪象法要》卷下的描述为:“平水壶上有准水箭,自河车发水入天河,以注天池壶。天池壶受水有多少紧慢不均,故以平水壶节之,即注枢轮受水壶,昼夜停勻时刻自正。……枢衡、枢权各一,在天衡关舌上,正中为关轴于平水壶南北横桄上,为两颊以贯其轴,常使运动。首为格叉,西距枢轮受水壶,权随于衡东,随水壶虚实低昂。”(苏颂,1983)125-126

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