水排

水排是中國古代漢族勞動人民的一項偉大的發明，是機械工程史上的一大發明，約早於歐洲一千多年。建武七年（公元三十一年），杜詩創造了利用水力鼓風鑄鐵的機械水排，引 這種鋼材的製作方法。最初的鼓風設備叫人排，用人力鼓動。繼而用畜力鼓動，因多用馬，所以也叫馬排。直到杜詩時改用水力鼓動，稱水排。

基本介紹

• 中文名：水排
• 發明者：杜詩
• 發明時間：建武七年（公元三十一年）
• 性質：機械工程史上的一大發明

背景和原理簡介

水排是我國古代一種冶鐵用的水力鼓風裝置，在公元31年由杜詩創製，其原動力為水力，通過曲柄連桿機構將迴轉運動轉變為連桿的往復運動。人類早期的鼓風器大都是皮囊，我國古代又叫“橐”。一座爐子用好幾個橐，放在一起，排成一排，就叫“排囊”或“排橐”。用水力推動這種排橐，就叫“水排”。

排囊

結構

杜詩創製的水排，具體的結構當時缺乏記載，一直到元朝王禎在他著的《王禎農書》中，才對水排作了詳細的介紹。

“其制，當選湍流之側，架木立鈾，作二臥輪；用水激下輪。則上輪所用弦通繳輪前旋鼓，棹枝一側隨轉。其棹枝所貫行桄而推挽臥鈾左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去， 揙冶甚速，過於人力。”——王幀《農書》

選擇湍急的河流的岸邊，架起木架，在木架上直立一個轉軸，上下兩端各安裝一個大型臥輪，在下臥輪（水輪）的輪軸四周裝有葉板，承受水流，是把水力轉變為機械轉動的裝置；在上臥輪的前面裝一鼓形的小輪（“旋鼓”），與上臥輪用“弦索”相聯（相當於傳送皮帶）；在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄，曲柄上再安裝一個可以擺動的連桿，連桿的另一端與臥軸上的一個“攀耳”相聯，臥軸上的另一個攀耳和盤扇間安裝一根“直木”（相當於往復桿）。這樣，當水流衝擊下臥輪時，就帶動上臥輪旋轉。由於上臥輪和鼓形小輪之間有弦索相連，因此上臥輪旋轉一周，可使鼓形小輪旋轉幾周，鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連桿運動，連桿又通過攀耳和臥軸帶動直木往復運動，使排扇一啟一閉，進行鼓風。