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水運儀詳細資料

最古早的天文鐘擒縱調速器
—北宋「水輪秤漏裝置」

  運用機械原理將時間均等分割的擒縱調速器被視為歐洲近代機械史最偉大的發明之一,然而根據文獻考證,最早的機械鐘擒縱調速器是創始於古中國。古中國擒縱調速器的基本型式是「水輪秤漏裝置」。 
 

   此水輪秤漏裝置(圖一、二)是機械系林聰益博士,根據北宋蘇頌所撰的《新儀象法要》所記載之水運儀象台的擒縱調速裝置復原的。

圖一 水運儀象台的水輪秤漏裝置,簡稱「水運儀」
 
   由機械系林聰益博士,根據北宋蘇頌所撰的《新儀象法要》所記載之水運儀象台的擒縱調速裝置復原的。

圖二 水運儀象台的水輪秤漏裝置

  水運儀象台主要反映了古中國十一世紀在天文與機械兩方面的成就。它是由蘇頌領導韓公廉等太史局技術官員於北宋元祐年間(公元1086~1092)所完成的,這是一座將渾儀、渾象等天文儀器與具有報時裝置的機械鐘整合在一起,以水力驅動的大型天文鐘塔(其水力驅動系統如圖三所示)。它具有一組水輪秤漏裝置,與現代機械鐘之擒縱調速器的功能相同,是用來產生等時性間歇運動的機構。 
 


圖三 水運儀象台的水運系統

          水運儀象台之「水輪秤漏裝置」是古中國擒縱調速器獨有的特性,它是由定時秤漏裝置與水輪槓桿擒縱機構所組成。定時秤漏裝置是採用反覆積累能量、定時釋放能量的方式,可調節二級浮箭漏均勻的流速,以控制秤漏的週期擺動頻率,使水輪槓桿擒縱機構保持精確和規律性的間歇運動,達到準確計時作用。圖四為水輪秤漏裝置的作動流程。
 

 圖四 水輪秤漏裝置的運動模式