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三国指南车是谁发明的?指南车的原理【图】

2017-12-07 06:25 来源:独木帆 编辑:强龙小编admin 评论:189
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三国指南车是谁发明的?指南车的原理【图】
三国时马钧是第一个成功地制造指南车的人。
 
指南车又称司南车,是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同,它不用磁性。它是利用齿轮传动系统来指明方向的一种机械装置。其原理是,靠人力来带动车辆行走(《宋史》则说原有"驾士"十八人),由车轮的转动来带动齿轮的转动,再由齿轮的转动来带动车上的木人指示方向。不论车子转向何方,木人的手始终指向南方,"车虽回运而手常指南"。宋史对科学有一定扭曲,此史料有待考证。
 
指南车是我国古代伟大的发明之一,也是世界上最早的控制论机械之一。用英国著名科学史专家李约瑟的话说,中国古代的指南车“可以说是人类历史上迈向控制论机器的第一步”,是人类“第一架体内稳定机”。
 
指南车与司南、指南针等相比在指南的原理上截然不同。它是一种双轮独辕车。车上立有一个木人,一手伸臂直指,只要在车开始移动前,根据天象将木人的手指向南方,以后不管车向东还是向西转,由于车内有一种能够自动离合的齿轮系定向装置,木人的手臂始终指向南方。
三国指南车是谁发明的?指南车的原理【图】
根据《西京杂记》记载,汉代皇帝的舆架中就列有指南车。可见,指南车最迟在西汉时代就出现了,东汉的张衡曾重新制造过,但由于战乱也流失了。到了三国时期,著名的机械制造家马钧又重新设计、制造指南车,被人誉为“天下之巧”。后人中,南北朝的祖冲之、姚兴,唐朝的金公立等都曾经制造过指南车,但都没有留下有关指南车内部构造的记载。直到宋代吴德仁在宋徽宗大观元年(1107),燕肃在宋仁宗天圣五年(1027),又先后制造了指南车。他们的指南车的制造方法和内部结构、部件尺寸在《宋史.舆服志》中都有比较详细的记载。解放后,中国历史博物馆根据历史文献复制出了指南车的模型。
 
指南车设计的关键在于对自动离合的齿轮系统的应用,这种轮系结构相当于现代机械结构中的差动齿轮系统。中国古人远在一千多年前,就已经掌握了如此巧妙的机构设计方法,实在令人感到惊叹。指南车充分体现了中国古代机械制造的高超水平,是中国古代力学在实际应用中的卓越成就。
 
指南车是中国古代指示方向的一种车辆,也作为帝王的仪仗车辆。指南车起源很早,历代曾几度失传几度重制,但均未留下具体结构的资料,可能历代的指南车结构也不尽相同,直至宋代才有较完整的资料。现代以来国内外很多人尝试复原指南车,有几种指南车的复原结构,一种指南车结构采用两轮的差动使斜面轴向顶推带动曲轴转动,带动车上指向木人与指南车转向角度相同方向相反,实现指向功能。这种复原结构具有结构简单指向精确比较符合黄帝战蚩尤时的科学技术水平和历史记载。第二种指南车复原结构,采用在两个车轮上刻画标记,通过标记来知道两个车轮差动了多少从而来判断方向,这种复原结构的指南车行走时不能知道方向,需要车停下来观察车轮的标记才能辨明方向,另外也不符合古籍中“车虽回运而手常指南”的记载。第三种指南车复原结构类型是采用自动离合装置,它利用齿轮传动系统和自动离合装置来传递两车轮之间的差动,实现指示方向,虽然结构比较简单,但存在使用条件严格,指向误差大,实用性差的缺点。第四种是采用差速齿轮原理结构的指南车,虽然指向精度稍好但结构复杂,工艺要求高,不符合古代的科学技术水平,看起来更象是现代发明而不是古代技术的复原。
三国指南车是谁发明的?指南车的原理【图】
以上的复原结构中两轮的差动使斜面轴向顶推的结构更加符合黄帝战蚩尤时人们掌握的科学技术水平和历史记载,显示了古代机械技术的卓越成就。
 
机械式指南车也有它的缺点。因为所有机械指南车,都是以两轮之间的“差动”来工作的,它希望两轮与地面作纯滚动,这是一种理想的数学模式,但在实际中会有地面的坑坑洼洼产生的颠簸使车轮产生空转产生误差。但相信古人所掌握的其他辨别方向的方式例如看太阳看星星什么的与指南车指示方向应该是相辅相成的,历史记载黄帝是在大雾中行军应用的指南车,只要在大雾发生时的行军距离内哪种复原的指南车不发生大的误差,应该就是在指向精度方面比较成功复原的指南车。大雾散去后古人可以用其他方式辨别方向。www.chnlung.cn【强龙历史网:文化新闻综合网站】强龙历史网声明:本文内容来自互联网转载,不代表本站支持其观点。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考。如有侵权,请与QQ:165296321联系,我们会第一时间删除!谢谢!
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