古代水車(chē)是什么樣子

　　四大發(fā)明是關(guān)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)史的一種觀點(diǎn)，是指中國(guó)古代對(duì)世界具有很大影響的四種發(fā)明，是古代漢族勞動(dòng)人民的重要?jiǎng)?chuàng)造，一般是指造紙術(shù)、指南針、火藥及膠泥活字印刷術(shù)。其實(shí)古代還是有許許多多的發(fā)明的，例如“水車(chē)”，是很能體現(xiàn)古代勞動(dòng)人名智慧的結(jié)晶的。讓我們來(lái)了解下吧。

　 古代水車(chē)是什么樣子

　　水車(chē)是古代漢族勞動(dòng)人民發(fā)明的灌溉工具。根據(jù)文獻(xiàn)記載大約東漢時(shí)出現(xiàn)。作為漢族農(nóng)耕文化的重要組成部分，它體現(xiàn)了漢民族的創(chuàng)造力，為中國(guó)農(nóng)業(yè)文明和水利史研究提供了見(jiàn)證。水車(chē)的發(fā)明為人民安居樂(lè)業(yè)和社會(huì)和諧穩(wěn)定奠定了基礎(chǔ)。

　　中國(guó)自古就是以農(nóng)立國(guó)，與農(nóng)業(yè)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)取得了卓越的成就。水利作為農(nóng)業(yè)中最不可缺的一環(huán)，各朝政府雖致力于興修水利工程，不論是灌溉渠道或是運(yùn)河都動(dòng)員了大量的人力、物力和財(cái)力去營(yíng)建。但是這些渠道大都分布在各大農(nóng)業(yè)區(qū)，至于高地或是離灌溉渠道及水源較遠(yuǎn)之地，顯然是無(wú)法顧及。于是中國(guó)人善用其智慧，發(fā)明了另一種能引水灌溉的農(nóng)具─水車(chē)。

　　水車(chē)的先驅(qū)民間最早的汲水用具該是"桔槔"?！肚f子.外篇.天地篇》中，載子貢南游，反途路過(guò)漢陰時(shí)，看到一個(gè)老丈人辛苦的抱甕汲水灌溉，事倍而工半，于是告訴老翁一種省力的器具，名曰之『槔』。它的制作方式是：『鑿木為機(jī)，后重前輕，掣水若抽，數(shù)如沃湯。』也就是用一條橫木支在木架上，一端掛著汲水的木桶，一端掛著重物，像杠桿似的，可以節(jié)省汲水的力量。從抱甕灌地到桔槔汲水初步利用器械，可以說(shuō)是水車(chē)發(fā)明的先軀。

　　發(fā)展情況

　　水車(chē)發(fā)展第一階段。中國(guó)正式記載中的水車(chē)，則大約到東漢時(shí)才產(chǎn)生。東漢末年靈帝時(shí)，命畢嵐造"翻車(chē)"，已有輪軸槽板等基本裝置。又有一說(shuō)三國(guó)時(shí)魏人馬均也有翻車(chē)的制造(《三國(guó)志.魏志》卷二九杜 傳裴松之注)。不論翻車(chē)究竟首創(chuàng)于何人之手，總之，從東漢到三國(guó)翻車(chē)正式的產(chǎn)生，可以視為中國(guó)水車(chē)成立的第一階段。

　　水車(chē)發(fā)展第二階段。水車(chē)的發(fā)展到了唐宋時(shí)代，在輪軸應(yīng)用方面有很大的進(jìn)步，能利用水力為動(dòng)力，作出了"筒車(chē)"，配合水池和連筒可以使低水高送。不僅功效更大，同時(shí)節(jié)約了寶貴的人力。南宋張孝祥〈題能仁院壁詩(shī)〉中大贊其曰：『轉(zhuǎn)此大法輪，救汝旱歲苦。』可見(jiàn)此水車(chē)對(duì)農(nóng)事幫助之大。這是中國(guó)水車(chē)發(fā)展的第二個(gè)階段。

　　水車(chē)發(fā)展第三階段。到了元明時(shí)代，輪軸的發(fā)展更進(jìn)步。一架水車(chē)不僅有一組齒輪，有多至三組，而有"水轉(zhuǎn)翻車(chē)"、"牛轉(zhuǎn)翻車(chē)"或"驢轉(zhuǎn)翻車(chē)"，可以依風(fēng)土地勢(shì)交互為用。這項(xiàng)發(fā)展，使翻車(chē)的利用更有效益。翻車(chē)打東漢三國(guó)時(shí)代發(fā)明以來(lái)，一直停滯在人力的運(yùn)轉(zhuǎn)。至此，利用水力和獸力以為驅(qū)動(dòng)，使人力終于從翻車(chē)腳踏板上解放。同時(shí)，也因轉(zhuǎn)軸、豎輪、臥輪等的發(fā)展，使原先只用水力驅(qū)動(dòng)的筒車(chē)，即使在水量較不豐沛的地方，也能利用獸力，而有所貢獻(xiàn)。另外，則有"高轉(zhuǎn)筒車(chē)"的出現(xiàn)。地勢(shì)較陡峻而無(wú)法別開(kāi)水塘的地方，也能低水高送，有所開(kāi)發(fā)。這是中國(guó)水車(chē)發(fā)展的第三階段。元明之后，中國(guó)水車(chē)的發(fā)展便再?zèng)]有多少特出的成就了。由上之言可知，水車(chē)一物在中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中實(shí)有大貢獻(xiàn)。它使農(nóng)作所受的地形制約大為減輕，實(shí)現(xiàn)丘陵地和山坡地的開(kāi)發(fā)。不僅用之于旱時(shí)汲水，低處積水時(shí)也可用之以排水。今綜合前人的研究，對(duì)照歷來(lái)眾多的農(nóng)書(shū)，擇取幾項(xiàng)具代表性的水車(chē)做一簡(jiǎn)單的介紹，還望各位先達(dá)不吝賜教，給予教導(dǎo)及指正。

　　刮車(chē)

　　原文：刮車(chē)，上水輪也。其輪高可五尺，輻頭闊止六寸，如水陂下田，可用此具。先于岸側(cè)掘成峻槽，與車(chē)輻同闊。然后立架安輪，輪輻半在槽內(nèi)，其輪軸一端擐以鐵鉤木拐，一夫執(zhí)而掉之，車(chē)輪隨轉(zhuǎn)，則眾輻循槽刮水上岸溉田，便于車(chē)戽。

　　解 釋?zhuān)汗诬?chē)之輪高五尺，輪輻寬到六寸?？捎糜谒橹?。其方法為：先于岸側(cè)挖成峻槽，而此峻槽和車(chē)輪同寬。然后立架安輪，輪軸的一半在峻槽之內(nèi)，輪軸的一端穿以鐵鉤和木拐。使用時(shí)由一個(gè)人手執(zhí)木拐而推轉(zhuǎn)之，車(chē)輪就會(huì)被帶動(dòng)，而循著峻槽刮水上岸，灌溉田地。此法必須在水與岸相差只有一、二尺時(shí)才可使用。若直接在湖旁使用，就更加地方便。如果有流水，就可以利用流水的沖力帶動(dòng)輪軸，就不必浪費(fèi)人力和畜力了。

　　翻車(chē)

　　原文：翻車(chē)，今人謂龍骨車(chē)也?！段郝浴吩唬骸格R鈞居京都城內(nèi)，有地可為園，無(wú)水以灌之，乃作翻車(chē)，令兒童轉(zhuǎn)之而灌水?！棺院鬂h靈帝使畢嵐作翻車(chē)，設(shè)機(jī)引水，灑南北郊路，則翻車(chē)之制又起于畢嵐矣。今農(nóng)家用之溉田。其車(chē)之制，除壓欄木及列檻椿外，車(chē)身用板作槽，長(zhǎng)可二丈，闊則不等，或四寸至七寸;高約一尺。槽中架行道板一條，隨槽闊狹，比槽板兩頭俱短一尺，用置大、小輪軸。同行道板上下通周，以龍骨板系其在上。大軸兩邊各帶拐木四莖，置于岸上木架之間，人憑架上踏動(dòng)拐木，則龍骨板隨轉(zhuǎn)，循環(huán)行板刮水上岸，此翻車(chē)之制。關(guān)楗頗多，必用木匠，可易成造，其起水之法，若岸高三丈有余，可用三車(chē)，中間小池，倒水上之，足救三丈已上高岸之田。凡臨水地段，皆可置用，但田高則多費(fèi)人力，如數(shù)家相傳，計(jì)日趨工，俱可濟(jì)旱。水具中機(jī)械巧捷惟此為最。

　　解 釋?zhuān)悍?chē)的車(chē)身是利用木板作一長(zhǎng)槽，而此槽長(zhǎng)二丈，寬則沒(méi)有一定的長(zhǎng)度，有的四寸，有的七寸，高則約一尺。此長(zhǎng)槽中架有行道板一條，而這個(gè)行道板的寬度大約與長(zhǎng)槽的寬相等，但是長(zhǎng)度卻比長(zhǎng)槽的二端各短一尺，而比長(zhǎng)槽短的地方，則用來(lái)放置大、小兩輪軸。此外，行道板的上下通周都系有龍骨板。大軸置于岸上，而大軸的兩邊各自連接著有著四根柄狀小木棍的拐木，只要人依靠架子，踏動(dòng)小木棍，就會(huì)踏動(dòng)拐木，而踏動(dòng)拐木的同時(shí)則會(huì)帶動(dòng)龍骨板，這時(shí)龍骨板就會(huì)繞著行道板而轉(zhuǎn)動(dòng)，藉此刮水上岸。此外，若田地不在岸邊，而在離水較高的高地，則可以利用三架翻車(chē)來(lái)灌溉。而這三架翻車(chē)與翻車(chē)之間，以小池子作為聯(lián)系，如此環(huán)環(huán)相扣，取水上岸。用這種方法，可以灌溉至三丈以上的高岸之田，解決高地?zé)o水灌溉之苦，可以說(shuō)是中國(guó)先祖智慧之結(jié)晶。

　　水轉(zhuǎn)翻車(chē)

　　原文：水轉(zhuǎn)翻車(chē)其制與人踏翻車(chē)俱同，但于流水岸邊掘一狹塹，置車(chē)于內(nèi)。車(chē)之踏軸外端作一豎輪，豎輪之旁架木立軸，置二臥輪。其上軸適與車(chē)頭豎輪輻支相間，乃擗水旁，激下輪既轉(zhuǎn)，則上輪隨撥車(chē)頭豎輪，而翻車(chē)隨轉(zhuǎn)，倒水上岸，此是臥輪之制。若作立軸當(dāng)別置，水激立輪，其輪輻之末復(fù)作小輪，輻頭稍闊，以撥車(chē)頭豎輪，此立輪之法也。然亦當(dāng)視其水勢(shì)隨宜用之。其日夜不止絕勝踏車(chē)。

　　解 釋?zhuān)?/p>

　　1.設(shè)置之法水轉(zhuǎn)翻車(chē)的形制和人踏翻車(chē)相去無(wú)幾，只是運(yùn)用的動(dòng)力不同。先在流水岸邊挖掘一道深窄的溝渠，將水車(chē)設(shè)置其中。將翻車(chē)的踏軸延伸，作一個(gè)豎輪(直立轉(zhuǎn)輪)。豎輪旁在另外搭木設(shè)軸，軸上作上下兩個(gè)臥輪(橫躺轉(zhuǎn)輪)。上臥輪和豎倫是車(chē)頭輪(幅支凸出于輪周，見(jiàn)左圖)，且二者幅支相間咬合。又擗水沖激下臥輪。

　　2.運(yùn)作之方擗水沖激下臥輪，下輪既動(dòng)，帶動(dòng)上臥輪，再帶動(dòng)和上臥輪幅支相間的豎輪，利用齒輪連動(dòng)原理，利用齒輪連動(dòng)原理，帶動(dòng)置于一旁溝渠中的翻車(chē)，水便被運(yùn)送岸上了。又或者將下臥輪改作一獨(dú)立之車(chē)頭豎輪，使其幅支亦與上臥輪相間，再激水推動(dòng)之，效果亦是相同。亦可將下臥輪改作推桿，由牲畜推轉(zhuǎn)。

　　3.便利之處水轉(zhuǎn)翻車(chē)的最大好處為省力。因它利用的是自然界的力量，人力、畜力可以用作其它生產(chǎn)活動(dòng)。且此法輸水灌溉可日夜不息，方便之處又在人踏翻車(chē)之上。但是這個(gè)方法一旦水勢(shì)太強(qiáng)，容易使龍骨板破裂不堪使用。則筒車(chē)之方便處，又在水轉(zhuǎn)翻車(chē)之上。

　　筒車(chē)

　　原文：筒車(chē)，流水筒輪。凡制此車(chē)，先視岸之高下，可用輪之大小。須要輪高于岸，筒貯于槽，方為得法。其車(chē)之所在，自上流排作石倉(cāng)斜擗水勢(shì)，急湊筒輪。其輪就軸作轂，軸之兩旁，閣于椿柱山口之內(nèi)。輪軸之間除受水板外，又作木圈，縛繞輪上，就系竹筒或木筒于輪之一周，水激轉(zhuǎn)輪，眾筒兜水，次第傾于岸上所橫木槽，謂之天池，以灌田稻，日夜不息，絕勝人力。若水力稍緩，亦有木石制為陂柵，橫約溪流旁出激輪，又省工費(fèi)?；蛴隽魉M處，但壘石斂水湊之，亦為便易。此筒車(chē)大小之體用也，有流水處俱可置此。

　　解 釋?zhuān)?/p>

　　1.筒車(chē)之置筒車(chē)的形制沒(méi)有定制，全憑因地制宜?；九鋫浜?jiǎn)單，只有轉(zhuǎn)倫和水槽而已。要設(shè)置筒車(chē)，必須先觀察水岸的高度，并由此判斷所須水輪的大小。轉(zhuǎn)輪務(wù)必要高于河岸，這樣水筒運(yùn)上來(lái)的水才能順利的到入水槽中。筒車(chē)的動(dòng)力是水力，故必?fù)袼魍募敝幵O(shè)置，以利用水流沖力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪。如若地形環(huán)境不允許，便在水車(chē)上游以木頭石塊等堆棧。一則使流速因水面變窄而較原先急促;一則可以引導(dǎo)水勢(shì)，使之直接沖擊水車(chē)，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪又分內(nèi)外圈，靠近槽者為內(nèi)，內(nèi)輪要略小于外輪。如此一來(lái)，則水筒的水在離水面上升時(shí)不會(huì)漏出，轉(zhuǎn)到輪頂時(shí)又能自然傾流注入槽中。另外，又在轉(zhuǎn)輪上安裝竹輪以固定水筒。水筒可用竹制，亦可采木制，視水車(chē)之大小而定，大者用木，小則用竹。

　　2.筒車(chē)運(yùn)作之方筒車(chē)的運(yùn)作是利用水力來(lái)推動(dòng)載有水筒的轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪下半浸于水中則輪上水筒充水，待水筒隨轉(zhuǎn)輪運(yùn)至頂端便自然傾瀉入水槽。

　　3.筒車(chē)之利用筒車(chē)載水既可日夜不息的灌溉，又不費(fèi)人力。形制大小又可因地制宜，有流水處俱可運(yùn)用。若岸高水深使所用轉(zhuǎn)輪太大，則可改用筒車(chē)變形之高轉(zhuǎn)筒車(chē)。

　　高轉(zhuǎn)筒車(chē)

　　原文：高轉(zhuǎn)筒車(chē)其高以十丈為準(zhǔn)，上下架木，各豎一輪。下輪半在水內(nèi)，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(chē)長(zhǎng)短，如環(huán)無(wú)端。索上相離五寸，俱置竹筒，筒長(zhǎng)一尺。筒索之底托以木牌，長(zhǎng)亦如之，通用鐵線(xiàn)縛定，隨索列次絡(luò)于上下二輪，復(fù)于二輪筒索之間，架刳木平底行槽，一連上與一輪相平以承筒索之重，或人踏牛拽轉(zhuǎn)上輪，則筒索自下兜水，循槽至上輪輪首覆水，空筒覆下，如此循環(huán)不已，日所得水不減平地。車(chē)戽若積為池沼，再起一車(chē)，計(jì)及二百 余尺。如田高岸深，或田在山上，皆可及之。

　　解 釋?zhuān)?.設(shè)置之方高轉(zhuǎn)筒車(chē)是前述筒車(chē)的變形，配備是二個(gè)轉(zhuǎn)輪、連結(jié)成環(huán)狀的水筒和二輪之間的平底行槽。其設(shè)置方式分述如下?，F(xiàn)在假設(shè)岸高與水面高差十丈左右來(lái)說(shuō)明高轉(zhuǎn)統(tǒng)車(chē)的形制。首先在上下雙方各置一輪，輪的直徑為四尺左右。下輪的一半浸在水面下。上下二輪的輪周兩邊俱高起，中間凹下，以承載筒索。筒索是將水筒連結(jié)成繩狀，二端相扣成環(huán)。索長(zhǎng)無(wú)定，隨轉(zhuǎn)輪間距而定。索上每隔五寸之置一個(gè)水筒，筒長(zhǎng)一尺。筒底托上一片木板，長(zhǎng)度和水筒一樣，且用鐵線(xiàn)將筒牢牢地和木板綁在一起。又在上下輪間以木板搭架一個(gè)平底槽，以承受裝滿(mǎn)了水的筒索。2.運(yùn)作之法筒車(chē)設(shè)置之后，只要用人踏(如翻車(chē)運(yùn)作之法)、或獸力(如牛轉(zhuǎn)翻車(chē)、驢轉(zhuǎn)翻車(chē)之運(yùn)作)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)上輪，便可帶動(dòng)筒索，筒索向下運(yùn)作，水筒浸于水中充水，再隨下輪翻上，沿行槽運(yùn)至上輪，覆水灌溉。另外，可以像前述筒車(chē)一樣，利用水流沖力來(lái)推動(dòng)下輪，也有相同效果。又或者仿效水轉(zhuǎn)翻車(chē)的運(yùn)作方式，來(lái)運(yùn)動(dòng)上下輪其中之一也可以。其動(dòng)力的選擇端視方便而定。3.便利之處高轉(zhuǎn)筒車(chē)可以補(bǔ)足筒車(chē)的不方便之處，凡岸高水深或田地離水太遠(yuǎn)，都可以用這種方式獲得便利。如果河岸和水面距離實(shí)在太遠(yuǎn)或者田地在山上，可以在上下輪間在增設(shè)一中輪。

　　古代水車(chē)原理

　　一般都是建在水流湍急的地方，利用上游的水流推動(dòng)水車(chē)運(yùn)動(dòng)。

　　水車(chē)應(yīng)該就是提水用的筒車(chē)。

　　原理：

　　竹筒起到了葉輪的作用：承受水的沖力(由水的動(dòng)能(速度)提供)，獲得的能量使筒車(chē)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。并克服筒車(chē)的摩擦阻力、以及被提升的水對(duì)筒車(chē)的反力矩)。

　　當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，原先浸在水里的竹筒(已灌滿(mǎn)了水)將離開(kāi)水面被提升。此時(shí)，由于竹筒的筒口比筒底的位置高(這就是筒口要朝著筒車(chē)前進(jìn)方向的原因)，竹筒里會(huì)存一些水。

　　當(dāng)竹筒越過(guò)筒車(chē)頂部(此時(shí)竹筒開(kāi)始倒水)之后，筒口的位置相對(duì)于筒底開(kāi)始降低，竹筒里的水就會(huì)倒進(jìn)水槽里。你可以調(diào)整水槽的位置，使水槽能夠接到更多的水。

　　當(dāng)你發(fā)現(xiàn)筒車(chē)旋轉(zhuǎn)太慢，或者提不起水，你要在筒車(chē)上裝一些木板或竹板，便于筒車(chē)從水中獲得更多的能量(動(dòng)能)。你也可以將筒車(chē)浸入水中更深一些，來(lái)獲得能量(這樣處理，由于竹筒出水時(shí)的位置與筒車(chē)軸線(xiàn)之間的角度更大，筒口與筒底的高差也更大，能夠使竹筒內(nèi)存下更多的水)。

　　當(dāng)水流的速度較低時(shí)，竹筒也要相對(duì)小一些，否則，筒車(chē)從水中獲得的能量有限，不足以克服被提起的水對(duì)筒車(chē)的反力矩(或者說(shuō)：勢(shì)能)。

　　如此往復(fù)，循環(huán)提水。

　　筒車(chē)本身的效率很低，但無(wú)需供給動(dòng)力。