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[古今运城] 中国古代技术发明之大风车

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发表于 2020-8-11 10:56:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

立轴大风车,即立帆风车,是一种旋转轴垂直于地面的风力机械。因其体形巨大,民间也直呼其为大风车。它很可能不晚于南宋时期(12世纪)已作为原动机用于驱动水车。立轴大风车是一项体现中国技术传统的发明,具有两大鲜明的特色:风帆的构造原理与中国传统船帆无异,能够自动调节迎风方向,其原理迥异于西方的卧轴(水平轴)风车;它能为龙骨水车(即翻车)提供原动力,常被用于农田灌溉或盐场汲卤,其设计、制造与使用体现因地制宜的思想。

立轴大风车最为特别之处在于风帆的自动调节功能。它巧妙地借用了中国式船帆的结构与操控方式。风帆升起后,不论风向如何,当风帆转到顺风一边,它自动与风向垂直,受风面积最大;当风帆转到逆风一边时,就自动与风向平行,所受阻力最小。风车可以接受360度任何方向的来风,且不需要增设迎风装置,操控运行便捷、灵活。

立轴大风车采用敞开式设计,无附属房屋建筑。一部大风车高约8米,回转直径约10米,矗立于田间地头或河渠之畔,颇为壮观。它通常包括8面风帆与8根桅杆,1根主轴、1个大齿轮,以及桁架、轴承、滑轮、铁链与绳索等零部件。8面风帆均可独立升降与调节,改变其迎风面积,调整风车转速,受驱动的龙骨水车的功率也随之而变。

传统大风车以木结构为骨干,一般就地取材。多种质地的木料经过备料、下料、加工、组装和现场调试等过程,由技艺高超的木匠加工为功用各异的零部件。此外,轴承、铁钉等零件的制作需铁匠协助,而取材于蒲草的风帆的编制与系挂则是传统家庭式的手工劳作。

中国风能资源丰富,立轴风车及其驱动的龙骨水车是东亚地区体型最大、结构最复杂的传统风力提水机械,曾广泛分布于中国东部沿海,应用于农田灌溉和制盐生产。这项颇具地域特色和技术特征的发明被称赞为“一个具有巨大利益和使用价值的发明”。

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