中国机械工程发明史

zgjxcad

俄潭
    口
圃68水运仪蒙图
（采苏颈：新仪象法要）
瞬69警夜机榆圃
（采苏颈：新仪缴法要）
    。岜的原动力部分是使平水壶里的水面恒保持一定的高度(i -点和铜壶滴漏
一样，可看做是根据铜赢滴漏而来)，秸果能使平水壶每一定时闼内向外流出的
水量恒保持一律。这样就能使全机构第一个原动输，就是接受平水壶的水的“枢
输”(图68中圈的大输)在一定时同内转动一定的角度，再由卤输系传到其它
部分D.表示时蹋或发出一定的动作。  （群后第五章）
    后来北宋末年王黼和元代郭守敬也都利用水力作过天文仪器的原动力。
    总之，我国在一千八百多年以前，’就发明用水力为天文仪器的原动力了。
    4．用水力为春米的原动力  、
、  我国利用水力PJ.舂米的机器叫·做水碓。在这方面已得到下列的史料：
    物原：“后稷作水碓，利于踏碓百倍。’’
    * 65 .

zgjxcad

    桓嚣新徐：“侠牺之制杵臼，万民以济。及后人加巧，因延力借身重以残
礁，而利十倍杵舂。又复彀机关，用髓骡牛属及役水而舂，其利乃且百倍。”
    后汉害卷一百十七西苑传：“水舂河漕（茳：水舂即水碓也），用功省少而
覃粮镜足。.
    太平御霓辑孔融肉刑揄：“暨者所制，或蛾璧入。水碓之巧，胜于断木掘地，’’
    高承事物杞原：“晋杜预作遵机之碓，藉水辖之。竹
    世虢新籍，俭啬篇：“司徒王戎既真且富，区宅、僮牧、膏田、水碓之翳，
洛下无比。竹
  圃70遭机水碓
（采宋应星：天工开物）
    南史卷七十二，租冲之传：
“……于乐游苑造水碓磨，武帝
（公元483--493年）案自悠
税o一
    晋耆卷四十三，列传第十
三，王戎：“……性好兴利，广
收八方园田，水碓周徭天下。积
实聚钱，不知杞桎。”
    王赖农害卷二十：“杜预作
违机碓。……王隐晋耆日，石崇
有水碓三十区。今人造作水输，
输轴嵌可数尺，列贯横木，相交
如滚枪之制。水激输蒋，剧轴腽
横木嗣打所排碓稍，一起一落
舂之，即连机碓也。’’参看圉
700
    就以上所有的记载来看，可
知我国水碓的发明至晚应在前汉
（后稷作水碓，恐不可靠），郎
已有二千多年的历史。因桓薄僚
前汉末年到后汉初年的人，成帝时（公元前32年一公元前7年）就担任遗奉章

zgjxcad

酆，水碓的发明当在他写害以前也。而且到晋代的时候已相当发展，不但推广的
已很普遍，且发展成为遵机碓。
    这种发明，直到现在还被我们社会上所利用。在抗战期蠲，笔者在广西桂平
和四川青木关等地都看到过。在青木关是用它捣碎作香的碎末的。在横轴上装着
四挑拨板。每排四个，作用一个碓桴。而且全机十六个拨板在轴上所装的位置都
彼此错开，使水输的迥蒋力比较均匀。在青木关兄到的更有一个特点，就是用两
半个竹筒把中同的横节去掉，由上游引水注到两头的轴承，以减轻摩擦所产生的
热。这两点在原则上都具有相当高的意义。
    5．用水力为碾米磨面的原动力
    在这方面已糙得到的史料如下：  ’
    南史卷七十二租冲之传：“于乐游苑造水碓磨，武帝棠自临税。_
    魏害卷六十六崔亮传(釉公元500年左右)：r“亮在雍州稽枉预传，兄为
八磨，嘉其有济实用，逐教民为碾0及为馔射，奏于张方桥东堰毂水造水碾磨数
十区，其利十倍，国用便之。．，
    洛阳伽盛就，景明专：“……至正光年中（公元520-524年），……罐盟
舂簸，暂用水功。伽蔗之妙，最得称首。竹
    北齐害卷十八高隆之传：“高隆之……天平初（公元534-535年）……镇
营构大将罩，……又凿渠引漳水，周流城郭，造治碾碰，并有剃于时。    ,
    以上各项配载说明自晋代以后，水碾水磨也都有了大大的发展。水力大的地
方，更有用一个水输带动两个上至八九个瞻者，羽之水蒋违磨。也有用一个水输
同时带动水碓、水磐及水磨三种加工机械者。水磨、水碾及连二水磨参看图7 1、
图72及图730
    又在王祯农害卷二十上更彀了一种所翻“水输三事’’的装置。’在一个水输
的立轴上，中蠲装一磨，周围更装一碾槽。且磨的上牛夏可改换成磬，如此刖用
一个水输即可得到碾．磨和磬的三种功用，如图74所示。
    在吾害卷三十四杜预传里，没有崔亮传上所挽的稆载，或傈S有所本。且就晋
代水碓等发展的情形来看，当时已发明了水碾和水磨是楹可能的。故水碾和水磨
等应已有一千六百多年的历史了（杜预是公元292--284年的人）o
  6．用水力扬水
  在这方面有水蒋简章和水蒋翻牵两种。水蒋简牵，在我国西南，西北及东南
    ·67·

zgjxcad

多山的地区采用的很多。在兰州用黄河的水以灌溉田地的也是这一种，且尺寸较
大。
在一个水输的周围装莲若干倾斜的小水筒。当水输被水冲着蒋的时候，带着
。  装满水的小水筒也随着转动。当小水简蒋到高的地位，就自动地把水倒在一个接
  水的槽里，向一边流出，最后流到田里去。
    水转翻卓的构造，如图76所示。翻卓部分的构造和利用人力或风力蒋动的
  翻牵完全相同。只是原动力是利用一个水输，中同并用两个齿输传到翻卓的蒋轴
  上去就是。
嘟78水蒋筒率
（采嘲普集成）
  阔78水蒋翻事
（采宋应星：天工开物）
    这两种利用水力以拐水的机械，不知道发明的年代。但是唐代刘禹锡著的刘宾
客文集上载有“机汲琵”一文，就是靛载的水辖简章，可知最晚也有一千一百年的
历史了。
    7．用水力耪耖
    存王稿农害卷=十上有“水蒋大舫牵’’一种记载。他藐：“水蒋大舫卓，比
大舫牵之制。……但加所蒋水输，与水蒋碾磨之法俱同。中原麻芋之乡凡临流处
所多置之。’’就图上看，似乎是用水输带动一个大襁输，用一条大糨在舫秒机的
另一端带动另一糨输。在两糨输之蠲的一段糯索带动若干舫耖的锭子同时转动，
如图77所示（原图不够清楚）。图78表示中国历史博物馆把它复原后的模
型。在农害上，他并没有貌明劁始的年代，但是就按著害的年代狯，至少也有六
百四十多年的历史了。  ．
    总之，我国牙始利用水力为原动力，至晚71-西汉末年，即至少已有二千多年
    . 69 .

zgjxcad

  嘲77水搏大舫卓
（采徐光臀：龌政全鲁）
圃78水耨火耢卓复原圃
（现陈列在中圃塍史博物住）
的历史，并且在应用上发展的方面很广。稻大部分是对于人民的生活或生产有帮．．
助，更是很显著的特点。
    四，  热  力
    我国对于利用热力为原动力，发明的也很早。惟除去对币罩事上有相当的表
现外，对于人民的生活上没有表现出什么应用来，这是一个很大的缺点。有些很
·70·

zgjxcad

重要的发明，始格没有脱离玩物的阶段。根据已得的史料分别叙述如下：
    I-  燃气翰的始租——走禹灯
    已程得到的有关蓄己载有以下五种：
    在金盈之醉翁款录上载着：“上元岛月初开东华朗为灯市。十一日卓懿鹬原
庙回，卓属自阴前皆趋东华朗外，如水之趋下，幅之凑毂。又有……镜灯、字
灯、餍骑灯、凤灯，水灯……猪灯之最繁者棘盆灯为上。是灯于上前为大乐坊，
以棘为垣，所以节观者，帮之棘盆。……开封府奏衙前乐。选褚箱艺者在棘盆中
飞丸，走索，椽竿，揶剑之类。……竹
    在范成大（公元112 6-1193年）石湖居士诗集卷二十三，上元杞吴中节物
俳揩体三十二馥上，有“蒋影骑弑横”的甸子。自茳：“属骑灯。竹
    在姜夔（公元1163-1203年）白石道入诗集卷下，观灯口号十首之七，有
“鼢轮铁属小迥旋，幻出曹公大战年∞的甸子。
    鞋周密武林旧事卷二，灯品上有“……罗帛灯之类尤多。或为百花，或徊眼
蠲以社白号万眼罗者，此种尤奇。此外有五色蜡纸菩提叶。若沙戏影灯，属骑人
物，旋蒋如飞。……竹的稆裁。
    乾淳岁时配上也有同样的琵载：“灯品．
至多，若沙戏影灯，餍骑人物，旋蒋如飞。”
（乾道元年至淳熙十六年，为公元116 5-
1 1 84年）
    走属灯的构造如图79所示。在一今立
轴的上部横装上一个叶输，俗名m}做伞。各
叶片的装置方法和灯节时小孩玩的风牵相
似。叶输的下边，在立轴下头的近旁，装一、
个灯或一个烛。当灯或烛燃烧的时候，所生
的燃气上腾，推动叶输，使它发生迥转。立
轴的中部，沿水平方向弑横装上几根糊铁赫
（普通多装四根）。每根铁棘的外头都粘上祗
剪的人属等。把以上所靛的备物都装在一个
祗糊的灯镶里边。当夜蠲把灯或烛燃起来PJ
圃79蹙禺灯
后，羝剪的人属随着叶输和立轴旋耨。把它佣的影子投射到灯篦的祗上，由外面
    . 71 .

zgjxcad

看起来非常的有趣。更有在前面多装一个外屡的。使它只f下部的一小半，不使
它遮住中部的影子，并在内外两层之圈装上几个祗剪的人。使它们的手、脚或头
部由一条或几条釉铁蒜通到内层，一面在7;层立轴的下部横装上一条釉铁蒜，使
这个釉铁褓每次迥辖到前面的时候，就拨动由外屡伸入的和铁蒜一次。辖果夕j- J
的祗人就发生一定的动作。
    这种发明在过去一千多年以来，始格是一种玩物。但它是我国第一个利用热
力使一个轴带着其他的附件转动并能传达到另一件上去使它发生一定的动作的
发明。就原理祝，应当看做是最近二十余年来才真正达到成功的燃气输的始
租。
    我国这一种发明的年代，就前边叙述的五种史料看，金盈2 aa载的是北宋都
城开封的事。范成大和姜夔刖都是南宋高宗时的人，所以推断走属灯的发明至晚
在公元1000年左右当毫无疑瑚。但是我国在上元节玩灯的召俗，自唐代就盛行
To在上面第四、五两顼史料中，都有“……若沙戏影灯，魇骑人物，旋蒋如
飞’’的祝法。若把后两句看做是补充靛明影灯的，剐影灯本身就应当是走属灯。
影灯是原名，属骑/T或走属灯是俗名。而在唐代即有影灯的记载，如陈元龙格致
镜原上引郑处耨明皇杂录：  “上在东都遇正月望夜，移仗上阳富，大陈髟灯。
……”祝郛，影灯记：“洛阳人家上元以影灯多者为上，其相胜之辞，日：千影
万影。”全唐诗，崔液上元夜六首之二：“rr141灯佛火百输张，刻像图形七宝装，
影里如圊金口祝，空中似散玉毫光o      ,如果影灯皂口是走属灯，刖发明时期应提早
三百多年。
    欧洲在公元1 550年才有一种雉型燃气翰的琵载(1)。它的构造是：在一个烟
筒里边装上一个立轴，立轴上部也是平装一个和我国走属灯所用的同样的一个叶
输。当下边火煊里的燃气上腌的时候，叶输上各叶片受到它的街动力就发生遛
蒋。立轴的下头再装上齿输等传动的机件，最后能使在火上正在烤肉或烤雏的横
桴自动迥转。这一发明和我国的走属灯完全相同。但在时同上落后了七百多年。
  2．火箭履其发展
  火箭这一种武器，全世界都承忍是我国最先发明的。因为它也是能够由热力
变换为机械力并且发出相当的功，所以也应当归入热力发动机一类。
薤 (1) J. A. Moyer: Steam Turbines, p. 2240
                                  . 72 .

zgjxcad

    在流体力学上，我们知道，当定量的流体用高速度由压力较高的地方向着匪
力较低的地方喷射，它就发出相当的反动力。若是这种反动力作用在一个能发生
运动的物体上，它一定沿着反动力的方向发生运动。这就是火箭的原理。。、
    我国各地在年节的时候所玩的起火（有的地方毗做流星）、二提脚（一种爆
竹，点着以后，先在地上响一声，然后自动地升到空中一定的高度，再响一声，
各地可能也有不同的俗名）和灯稳（一种更进步的二提脚，在空中响后并放出若
干的亮光来），它们所有上升的力量都和火箭所利用的力量相同。
    在我国旧典籍上，有关火箭的记载很不少。现在提出下列数项以供参考：
    巍略辑本’：“褚葛亮进兵攻郝昭，‘起云梯街牵以临城。昭以火箭逆射其云
梯。梯燃，梯上人J烧死。”
    北史卷六十二，王思政传：“东魏太尉高岳等率步骑十万众攻颖川，杀伤甚
众，岳又筑土山以临城，……思政射以火箭，烧其攻具。”
    宋害卷九十二，杜慧度传：“……其年春，卢循袭破合浦，襁向交州。慧度
乃率文武六千人拒循于石衙。……慧度自登高艋合战。放火箭雉尾炬，步罩夹两
岸射之。循众髓俱然。一时散溃，循中箭赴水死。”
    王应麟所犏玉海一百五十上载着：“开宝二年（公元969年）三月灞糍舁
岳义方土火箭法，试之，赐秉色。”
    王棠所著燕在阴知新录上载着：“宋太租开宝二年，漏糍舁岳义方上火箭
法。’’
    宋史卷一百九十七，兵志第一百五十：“开宝三年，……兵部命史漏耩舁等
进火箭法。命弑黢，且赐衣物束帛。”
    宋史卷一百九十七，兵志第一百五十：“成平三年（公元1000年）八月，
砷衙水罩队长唐福献所制火箭火巷火蒺藜。”
    宋会要稿：“箕宗成平三年（公元1000年）八月，神衔兵器罩队长唐福献
亲制火箭、火毽，火蒺藜。     ,
．  冒公亮（公元998-1078年），武径总要前集卷十二上载着：“放火檠箭，
刖加榉皮羽，以火檠五两置镞后，燔而发之。”
    粮文献通考卷一百三十一，兵考：“金太宗天会八年（公元1130年）四月，粱
王宗弼以舟师与宋辑世忠战于江。……世忠以海艋进泊金山下，分两道出金兵
背。……宗弼命善射者乘程舟以火箭射之。烽焰蔽天，宋罩大溃。”
    ·73·

zgjxcad

    襄阳守城录：“开祷二年（公元1 206年）四月，…．；．赵公淳欲命提兵守襄阳
……凡近城茅竹屋并附仓瘁者悉撤去……以防火箭。……至夜，虏戚运竹木云梯
……至城下，公密捻四隅兵官将预办火蕖箭袍石等分布，……公命先用火檠箭射烧
番贼所搬竹木草牛……。竹  +    ’
    辛巳泣蕲录：“宁宗嘉定十四年（公元1221年）金兵围蕲州。……添造五
稍袍五座，旋风袍十座，又牒催造木弩五百张……同日出弩火蕖箭七千簧，弓火
桨箭一万簋，……我罩又以火箭射之。……仍施火箭烧断道头。，，
    南宋宝萜年蠲（公元12 53 -12 58年）李曾伯所犏的可斋杂稿横稿卷五上广
南备锲事宜奏里边载着：“……今静江兄在铁火孢大小止有八十五鬟而已。，如火
箭则止有九十五燕，火翰刖止有∥百五筒。……以此应敌，岂不寒心。……”
    檀文献通考卷一百三十一，兵考：“元i租至元十二年（公元1275年）七
月，宋张世僚等以舟师万艘驻焦山东。每十船为一舫，联以铁索，以示必死。阿
珠登石公山望之，日：可烧而走也。途选强健善射者千人，载以巨摊，分两翼夹
射。网珠居中，合势进击。糍以火矢，烧其蓬樯，爝敲涨天。竹
    以上十四项记载，前三顼虽藐已径有了“火箭”的名称，但一定是在普通的
箭上带着正在燃烙的东西射出去以引起燃烧。因为在那时还没有火檠发明的就
瞬80弓射火柘榴锍
（采茅元仪：武备志）
载，发明真正的火箭是不可能的。第
四到第九项，’是不是真正的火箭，也
不敢肯定。
    在后五项所貌的“火箭”、“弓火
檠箭”和“弩火菜箭”，有一部分是
真正的火箭。因为在配载上有时称火
箭，有时称火柴箭，更有时称弓火蕖
箭及弩火蕖箭。弓火菜箭及弩火蕖箭
一定是在用弓弩射出的箭上装着到达
目标以后就能够引起燃烧的火檠。在
公元1 62 1年茅元仪武备志卷一百二
十六上载有“弓射火柘榴箭”一种，似
乎就是一种弓火橥箭。如图80所示。
    它的就截如下：
·74·

zgjxcad

    “将后火檠用棉祗二、三层，中树箭桴，用檠傍根包成石榴样。外加兢布耩
紧，以松脂熬化封固。又用祗糊，油过，檠拽眼向前开。敛镞须要锌利。倒钩。
燃蕖彼发火，方可开弓放去。一着人属篷帆，、水浇之不灭。,
    由火檠喷射推进的火箭究竟是什么时候开始，还是·一个应当进一步研究的鼢
题。就原理上筑，有了所帮“起火力或“流星竹的发明，就很容易发明这一种火
箭。因为在起火的前端装上一个箭头就成了火箭。
  、在周密（公元12 32-1298年）所著的武林旧事，西湖避幸一节上截着“…
…烂火起输，走横流星。，，的瑟，可见当时在矮火一种玩物中早有了流星。我假
若推断在公元1250年前后就发明了由火檠喷射推进的火箭应当是正确的。
    图81表示茅元仪武备志上所画的火箭。它的构造和起火完全相同，只是在
顶端装上了一个箭头，尾端装上了一些扁羽。．
    隧81火箭
（采茅fc仪：武备志）
    石荣唪所著的元代征矮史上引日本国辱史，就：“元世租忽必烈至元十一年
（公元1274年）及十八年（公元1 281年）两次远征日本，都管用过真正的火
箭。’’
    明实录：“洪武四年（公元1371年），廖永忠进兵鼹塘关，……发大德火
简夹击，大破之。其将郑兴中火箭死。∥
    明代李同芳所著的皇阴将略上载着：“沐英（明太租时大将）……平箍蛮
叛，……我罩火箭毓袍，湮发不襁。……’’
    在外国著作上，如O. G. Sutton所著的飞行科学(Science of Flight)及
Herbert S.Zim所著的火箭与喷射(Rockets and Jets)等害中，都忍为公元
1232年（宋理宗糨定五年，金哀宗天兴元年，元太宗四年）汴京之战，金入已
用了真正的火箭，其情形如图82所示。但是就着金克上的琵裁看，所用的是一
种火蔡喷筒，并不是真正的火箭。
  ’金史一百一十三，赤盏合喜传：“……正大九年（天兴元年，公元1232年）
·75·