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清华大学教授、机械工程史专家刘仙洲在所著《中国机械工程发明史》(第一编)中说指南车的发明应以古籍《西京杂记》记载为据,定为西汉。
而文物研究专家王振铎在所著《科技考古论坛》中说“创造指南车者,当以三国时马钧为可信”
,并引《魏略》所记来加以证明。
英国著名学者李约瑟在对指南车的差动齿轮做详细研究后指出:“无论如何,指南车是人类历史上第一架有共协稳定的机械(homae);当把驾车人与车辆成一整体看待时,它就是第一部摹控机械。”
继指南车之后,汉代的科学家张衡又在前人创造的基础上,发展、完善了远距离测量工具——计里鼓车。
这种车子的形状,据晋崔豹的《古今注》说:“计里车,车上为二层,皆有木人,行一里,下一层击鼓,行十里上层击镯。”
并说这种鼓车计里的方法,在晋朝的政府里有存档可查。
到北宋时,计里鼓车的制作方法有所改进。
从这个时候的记载中可以看出,它的外形是独辕双轮,车上左右各坐一人。
一对足轮的直径是六尺,圆周18尺;车内有一个直径为一尺三寸八分的叫作立轮的齿轮,有18个齿;有四个大小不一的平轮(齿轮),依次叫作下平轮、中平轮、小平轮、上平轮,直径各不相等,齿数也有多寡,分别是54、100、10、100;还有立贯心轮、铜旋风轮等。
整个齿轮系统同车轮相连接。
只要车轮一转动,就把齿轮系统带动起来;车轮一停,齿轮也就静止。
这种车的足轮直径是六尺,轮子转动一周就是18尺,转动100周,就行驶了180丈,这个数字恰好是一里。
为了使足轮在行了一里时,车上木人敲一下鼓,只要使中平轮在这个距离内只转动一圈就可以了。
而足轮、下平轮、旋风轮和中平轮这四个齿轮的齿数按顺序是18、54、3、100,这个数字若列成算式计算,正好为一周。
如果在中平轮的轴上装一个起凸轮作用的拨子,当中平轮转一周时,就拨动木人的手臂,击一次鼓。
如果再加上一个十齿的小平轮和一个100齿的上平轮,每当车子行驶十里时,上平轮才转动一周,带动拨子拨动另一个木人的手臂,击一次镯。
如此一来,测量的速度就会得到一个大的提高,其测量结果也应该是较准确的。
马王堆汉墓出土的地图,或许正是靠着这些先进的机械而完成的。
汉画像中的记里鼓车
记里鼓车又有“记里车”
“司里车”
“大章车”
等别名。
有关它的文字记载最早见于《晋书·舆服志》:“记里鼓车,驾四。
形制如司南。
其中有木人执槌向鼓,行一里则打一槌。”
晋人崔豹所著的《古今注》中亦有类似的记述。
因此,记里鼓车在晋或晋以前即已发明了。
记里鼓车的用途很窄,从《宋书·礼志》《旧唐书·舆服志》《唐书·车服志》和《金史·仪卫志》等文献材料来看,它只是皇帝出行时“大驾卤簿”
中必不可少的仪仗之一,没有实际的用途。
其次,是比较笨重,携带和使用不便,无益于事。
故一经战乱,器失传不存。
至元代,此车已不见于卤簿,明清以降未闻有传其制者,此车遂绝迹于人间
王振铎复原的计里鼓车模型
王振铎复原的计里鼓车测绘原理图
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