关于王祯《农书》脚踏风扇车的讨论
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风能在中国古代农业中的利用风能在中国古代农业中的利用王星光中国是传统的农业大国,也是农业起源较早的地区之一。
由于风与农业生产密切相关,古代先民在农业生产实践中很早就对风及其作用有了较为科学的认识,并对自然风、人造风加以充分的开发利用,主要集中于农业生产的重要环节——谷物的清选加工及农业提水灌溉及排水等方面。
其工具丰富完备,技术先进成熟。
谷物清选加工方面主要的工具有杴、飏篮、簸箕、风扇车,提水灌溉及排水方面则主要是风车的发明和使用。
一、用于谷物清选加工我国古代农业生产对风能开发利用的主要方面之一,是用于谷物清选加工。
在谷物蹂打、舂碾后,根据质量不同的物体在同等风力下,被风吹的远近不同的惯性原理,借助自然风或人造风把粮食籽粒和秸秆、谷糠等杂物分开,达到“取精去粗”的目的。
中国古代主要的谷物清选农具,在汉代已较完备。
西汉元帝(前48~前33年)黄门令史游《急就篇》记载了当时也是我国古代主要的谷物加工农具:“碓、磑、扇、隤、舂、簸、扬”。
唐颜师古注:“碓,所以礳也;亦谓之。
古者雍父作舂,鲁班作磑。
扇,扇车也。
隤,扇车之道也……隤之言坠也。
言即扇之,且令坠下也。
舂则簸之、扬之,所以除糠秕也。
扬字或作飏,音义同。
”以上记述了我国古代谷物清选加工的三种方式及工具:一是借助自然风的“扬”法,主要的工具有杴和飏篮;二是“簸”法,主要的工具是簸箕;三是利用风扇车等设备产生间断或连续的人造风对谷物进行清选,达到去粗取精的目的,主要设备为风扇车。
(一)“扬”法与杴和飏篮“扬”法,是借助自然风,对蹂打、舂碾后的谷物进行清选,达到去粗取精的目的,是早期主要的谷物清选方式。
其可追溯至古代先民对自然现象——风的观察和认识,出现应同步于农业或稍晚。
早期可能是借助手作为主要的工具,之后,随着谷物种植及单位面积产量的增多,应出现代替手的原始的工具,但因缺乏文献记载,且早期的实物也不易保存,我们很难对其全貌有一形象的认识。
但此法自出现后为我国古代乃至近现代农业生产所沿用,是主要的谷物清选加工方式之一,后世的文献中对其有相关的记载。
下转3版领TODAY TONGLU老一辈人记忆中的扬谷风车,总是忙得不可开交,在农户手中一次次开启它带着独特韵律的转动。
过去风车在我县农村是常见之物,随着农用机械化的推广,如今也已被束之高阁,除了偶尔在一些农户家中杂物间可见,已很少能桐庐地处钱塘江中游,富春江斜贯县境,肥沃的土地养育了一代代勤劳智慧的桐庐人。
小麦、水稻在境内广泛种植,而由于作物的成熟度不一致的,有的饱满,有的空瘪。
在脱粒成谷或脱壳成米的过程中,不可避免地掺杂有碎秆枯叶、秕糠谷壳之类的杂物。
而为了清除这些杂物,人们采取了各种各样的办法,或簸扬,或水淘,或过筛,而风车种闭合式的风扇车,其主体部分是一个特制的圆形风腔,曲柄摇手的周围是圆形空洞,就是进风口。
和一直沿用至今的扬谷风车已没有多大区别了。
直到上世纪80年代,碾米机的产生和电的广泛应用,扬谷风车逐渐被取代。
但是在一些偏远的农村地区,这种风车仍有农家在使用。
在我县许多农户的家中还保存着风车,家住城南街道金东村的陈绕城大爷家里就有一辆完好的扬谷风车。
这架风车高约1.65米,长2米多,陈大爷保存的风车非常完整,一个零部件也不缺。
“这是风车的风轮、一个手摇把及挡杆,这是进风口儿、进仓口儿、出糠口儿、出粮口儿……”今秸,一个人负责摇动风车。
“在风车的正中间有一根长长的挡杆,干活的时候把这根挡杆拉开,上面的口子就会打开。
范,把挡杆拨开后就用手把住曲柄缓缓地摇动起来,待车轴和风叶产生惯性转动起来后,给风车加力,使风叶保持高速运转,让风车产生绵绵不断的强劲的风。
此时,另一个人将需要扬除的粮食从喂斗口倒进风车,风车便开始工作。
如果有空闲的人,还会帮着将吹出来的壳清扫到一边。
“它的大嘴是出风口,粮食和杂质就是从那里分开的,杂质轻,被吹到了远远的地方,而颗粒饱满的粮食重,从另外的小口流出。
“上面,有些人”吹两遍就很干净“以前呐,。
论男耕女织一耕犁和纺车男耕女织是一种自然分工,即在生理基础上的分工。
附属于采集经济的原始农来本来是妇女的事,男子只是森林的主人,从事狩猎和打仗。
[1]①野蛮时代中级阶段,随着社会第一次大分工,原始的锄耕农业发展为传统的犁耕农业,同时也有了纺织。
从此,农业转入男子之手,开始了男耕女织。
[2]②这种转变,也引起了原始社会由母权制向父权制过渡。
传统生产工具中最重要的两种,就是男人的犁和女人的纺车。
犁的进化史就是古代农业史。
纺车史就是工业史。
[3]③犁的威力在于它是铁制农具。
[4]④还在于,最初是人力犁,但很快就使用大牲畜作牵引力。
男人的威力也从此而来。
犁耕的发展,使粮食成为人民的主食,使人们由游牧变成定居,使吸收新劳动力成为有利的事情,俘瞄不再被杀掉,变成奴隶。
汉代犁已在铧上装有犁壁。
[5]⑤这是一大发明。
有犁壁才有按一定方位翻转土垡和作垄,并将杂草埋下作肥,兼有杀虫作用。
汉犁木质部分,除犁辕、犁梢、犁床、犁横外,并有能调节耕地深浅的犁箭,犁已基本定型。
唐代犁的改进,一是长辕改为曲辕,并装上可转动的犁盘,这就由二年抬杠变成套索驾辕,并能灵活转变。
二是增加了压鑱、策颌、犁评、犁建等部件,使犁稳定,并便于调节耕地宽窄和深浅。
宋代犁的改进在于多样化。
南方水田用鑱,旱田用铧,草莽地用犁镑,芦苇蒿莱地用犁刀,海堧地用耧锄,好象一部拖拉机,装上了不同的作业工具。
可惜的是,明清两代,没什么改进。
唯一见于记载的是创造人力犁,即木牛。
[6]①在人口超过一亿的情况下,这种复古,不失为一策。
再说纺织。
中国是丝的祖国,但近年出土新石器时代的麻布,[7]②麻可能早于丝。
丝终究是贵族服用,所谓垂衣裳而治。
[8]③又长期是征课的对象,农民织帛,主要是为了纳税;[9]④明代以后,又转为商品生产。
所以,就男耕女织的意义来说,重要的是麻,和后来的棉。
麻有葛、大麻、苎麻三大类,苎麻又有多种。
《诗经》提到麻的有几十处,雌雄粗细,各有专门名称,[10]⑤足见其人民生活关系之深,今天我们有了棉,对麻反而忘却了。
巴中传统扇滤农具谷风车的造物智慧作者:李明周阿迪来源:《中国美术》2024年第01期[摘要] 本文聚焦中国西南地区常用的农具——谷风车,以巴中谷风车为研究对象,分析其结构与使用方式。
同时,通过田野考察,从设计学角度解析扇轴、风箱、漏斗和漏口四部分的样式、功能及操作方式。
巴中谷风车的设计充分考虑了人体操作的适宜尺度和力度,设计方式体现了“因材施用”“因用制形”“因人度力”“借力打力”等原则,是以榫卯设计为主要特点的传统农具。
总体而言,研究谷风车有助于保护和传承中国农耕文化的物质遗产。
[关键词] 谷风车扇滤农具传统造物设计研究农具遗产谷风车,又称“扇车”,是一种高效且省力的谷粒清理农具。
其具体操作方式是右手旋转木制扇叶产生风力,左手控制闸口档位,然后将谷粒放入车厢内。
在谷粒下坠的过程中,风力将杂质碎屑吹出出风口,普通谷粒会从前漏口垂直滚落,而较轻的瘪粒或小石子则从后漏口掉出。
谷风车适用于过滤清理稻米、油菜籽、豆类等多种谷物。
在传统农耕生产中,它广泛分布于四川、重庆、贵州等地的村落农家之中。
谷风车拥有悠久的历史,至今仍在使用。
其车型经历了开放式、半敞式和封闭式几个发展阶段,如今主要采用封闭式车型。
有学者认为,我国原始社会时期就已经掌握了风扇的工作原理。
《物原》记载道:“舜始造扇,丁缓夙轮。
”[1]西汉时期的史游在《急就篇》中明确记录了农用工具“碓硙扇隤舂簸扬”[2],其中的“扇”指的就是一种扇车。
唐代颜师古认为:“扇,扇车也。
言既扇之,且令坠下也。
舂则簸之,扬之,所以除糠秕也。
”[3]根据河南济源泗涧沟和西窑头村出土的陶器风扇车,可以直接证明谷风车至少起源于西汉时期。
[4]元代王祯的《农书》记载道:“中置簨轴,列穿四扇或六扇……糠粞既去,乃得净米。
”书中还绘制了“飏扇图”,对开放式卧轴式扬谷扇车进行了解析。
[5]明代徐光启在《农政全书》中也对扇车有所记述,书中还绘制有“扇车足蹑图”。
此外,明代的《天工开物》[6]以及画家杜堇在《顾氏画谱》中都绘制了圆筒状的谷风车,[7]这是如今已知最早的有关谷风车结构的绘制图样。
王祯创作巨著《农书》王祯创作巨著《农书》王祯创作巨著《农书》王祯字伯善是元代杰出的农学家,也是印刷技术的改进者。
他少年时,边学习,边从事农业生产劳动。
他对有关农业生产的知识和技术有较为浓厚的兴趣。
后来做了官,也仍然关注着农业生产的情况。
元贞元年至大德四年,王祯在旌德、江西永丰任县官时,提倡农桑,注意公益。
一有闲暇时间,不是从先代典籍中收集有关农业生产及农械革新的材料,就是到田间观察庄稼的长势,到百姓家询问农业生产的具体情况。
他主张要注意改良品种,改革农具,他认为,如果不在改进农业生产技术方面多下工夫,单是被动地接受天时、地利,要想提高粮食产量是很难的,如果不能积累粮食,遇到荒年歉收,百姓就要受饥饿之苦,那些到了死亡边缘的贫民,为了生存就会铤而走险,攻打官府,抢掠财物,到那时,要再想恢复安定的社会秩序,就要花十倍的气力了。
因此,他把抓农业生产作为治理地方的关键。
他综合了黄河流域旱田耕作和江南水田耕作两方面的生产实践经验,并结合自己对农业生产的认识和体会,写成了22卷约30万字的农业生产著作《农书》。
王祯的《农书》分为三部分:“农桑通诀”是总论性质,论述了农业生产发展的历史,基本思想是“以农为本”,综合天时、地利、人事方面的有利因素来发展生产。
它概述了耕、耙、种、锄、粪、灌、收等农业生产的理个环节,以及泛论林、牧、纺织等有关技术和经验。
“百谷谱”谈的是栽培技术,是农作物栽培各论的部分,分项叙述了各种大田作物,以及蔬菜、水果、竹木、药材等种植、保护等栽培技术以及贮藏和利用的方法。
“农器图谱”篇幅最多,约占全书的百分之八十,是本书的一大特点。
“农器图谱”是在宋代农器记载基础上的进一步记录。
共附图306幅,无论在数上还是质量上,都是空前的。
不仅当时通行的农业机械形象被记录下来,甚至古代已经失传的机械也经研究绘出了复原图。
如西晋刘景宣的牛转连磨,一牛转八磨,东汉杜诗的水排等,王祯并在描绘的水排图中将皮囊鼓风改绘成当时通行的“木扇”,这为我国木风扇的出现提供了一个有力的佐证。
纺纱发展史纺专是中国古代用来纺纱、拈线的最原始工具。
一撮用手工除籽和扯松的棉花用一个纺专便可随地而纺,极为简便。
纺专后来称为纺坠,它由拈杆(或锭杆)和纺轮组成。
纺专纺纱拈线虽然产量低、质量差、费力多,但比徒手搓拈技术已大为进步。
元王祯《农书》中记载的拈棉轴就是这种工具,至今还有个别地方在使用它。
这种纺纱技术的流传已有数千年的历史。
秦汉纺车古谓“车”或“纬车”,它是中国手工机器纺纱的开始,秦汉前中原地区已开始用纺车并拈丝麻。
纺车在各地称谓不一,除方言有别外,主要是因使用目的各异所致。
如有的用以并拈合线,有的用于络纬,有的则加拈丝絮成绵线。
以纺车为名而用于纺棉的记载,以《农书》的木棉纺车为最早。
元代元时纺棉除沿习使用手摇单锭纺车外,已开始改用脚踏3锭纺车纺棉纱。
脚踏纺车始创于东汉前,供并拈丝麻之用。
脚踏纺车轮径影响锭速,并拈合线时轮径尽可增大,而纺棉时锭速受纤维充分牵伸条件的限制,故轮径必须适应纺棉纱工艺的要求。
黄道婆改革脚踏纺车使适于纺棉,就是从改小轮径着手的。
元时单人纺3根纱,必须先卷制棉条。
用棉条纺纱是纺纱工艺发展中的又一大贡献,它使纺纱前的棉纤维排列较为整齐,有利于成纱条干的匀细。
用无节细竹或高粱杆等作筳,把弹松的棉絮平铺桌面上,用手将棉絮卷于筳上,制成8~9寸长的中空棉条。
明时又改用擦板制条,《天工开物》称之为擦条。
宋元为便于棉纱的后加工,宋元时有木棉拨车,木棉床、木棉线架等生产工具。
拨车是将各个管纱绕于梭上,便于接长成绞纱,由4根细竹组成。
由于竹有弹性,绞纱易于脱卸。
床作用同于拨车,但可同时络6绞纱,效率比拨车大8倍。
线架拈线不仅速度快,而且各根纱线的张力与拈度相近,有利于提高质量。
现今后纺工序的络纱、并筒、拈线、摇纱等工艺,都是这些古老工具的延续。
明清明清以来,单人纺车仍以“三锭为常”,只有技艺高超的松江府纺妇“进为四锭”,而当时欧洲纺纱工人最多只能纺两根纱。
清末,在拈麻用“大纺车”的基础上,创制出多锭纺纱车。
历史上山西农村的风扇车作者:***来源:《农村农业农民·A版》2020年第07期风扇车也称飏扇、风车、扇车,是一种扬谷器,属于民间传统的谷物清理机械。
从前,我国乡村农民经常利用它来剔除谷物中的糠秕杂物——净化、精选作物籽粒,以便储藏、出售和加工食用。
风扇车在我国存在了两千多年,人们世代普遍使用,具有较强的农事适宜性。
据史游《急就篇》、葛洪《西京杂记》等文献记载,远在西汉时期,我国就已经发明了风扇车。
那时京都长安有一位叫丁缓的匠人,曾制作出一种拥有七个轮叶的旋转式风扇车。
起初,制造风扇车是为了扇风降温以感受凉爽的,随之很快应用于农业活动,使之成为一种重要的粮食清洁工具。
我国扇车的早期历史,除有文字资料记述外,还出现了诸多实物予以印证。
在河南济源县西汉墓及河南洛阳市、山西芮城县、山东临淄县等地的东汉墓中,皆分别出土过陶风扇车,给汉代黄河流域打上了使用风扇车的印记。
其中,山西就是較早使用风扇车的地区之一。
1987年冬,晋南芮城之城南村(古魏城以南)的汉墓群中,出土了四件釉陶磨坊,这四件釉陶磨坊中都配置了风扇车,足见那时河东地方民间风扇车的使用率达到了一定程度。
该扇车有六片风叶,风轮轴上有农夫用于摇动的手柄。
其上部置有盛谷之槛,下面设有出糠之槽(见图1)。
我们知道,风扇车是利用流体力学、惯性、杠杆等物理原理人为地强制空气流动而进行运转的,即它是一种采用一定的人造风开展工作的器械。
在汉、唐之时,山西等地的乡村民间,一般是要靠它来将敲打脱粒后或舂、碾后的谷物,从混杂的穰籺、糠皮等非食用物体中分离出来。
正因为如此,上述各地出土的陶风扇车模型,都是置于陶碓房之内的。
这就说明,汉代以来的风扇车是属于粮食加工工具的配套器械。
到唐、宋时期,山西等处的风扇车还是基本沿袭了汉代的结构,在大体呈现方形的机体内,其主要部件为风轮、轮轴、轮架、风叶、手柄等(见图2)。
在去秕、去糠时,所用扇车多有方形外壳;而在配合打谷场扬谷或在院庭簸扬麦、谷之土时,也可用没有外壳的扇车扇风,简单易行。
关于王祯《农书》脚踏风扇车的讨论史晓雷按:2011年10月9日,我收到自然科学史研究所曾雄生老师转发的一封邮件,主要内容是郑州大学王星光老师就其9月份在日本北海道参加第11届东亚农业史研讨会时提交的一篇论文的补充说明(曾、王之前同参加了该会议)。
补充说明涉及的内容是关于复原元代王祯《农书》中的脚踏风扇车动力机构的问题。
因为曾老师知道我刚在2011年《中国农史》第3期发表了一篇与脚踏风扇车有关的论文,因此邮件同时转发了我。
我在《中国农史》上发表的论文为《王祯〈农书〉中的飏扇新解》,论证的重心在于那架风扇车是一部卧式、鼓风处为敞开式的风扇车,而且考证了我国最早出现圆筒状鼓风结构的风扇车是在15世纪晚期。
该文对脚脚踏风扇车的动力机构没有关注,因为我一直认为就是一个曲柄连杆装置。
当曾老师把王老师的看法转给我时,才发现由于明本那幅插图的原因,问题可能比原来想得要复杂,因此才有了下面的这些讨论,包括后来郑州大学柴国生博士也参与了其中。
在当时讨论期间,王星光老师与柴国生博士的论文已经被《中国科技史杂志》录用(正式发表在该刊2011年第4期),但还未正式发表,曾老师在征询王老师的意见后,王老师同意在论文正式刊发后把我们之间的讨论公开,以求教于同行专家。
现经过笔者整理,予以公开。
——————————————————————————————————————2011年10月9日曾雄生老师致王星光老师邮件,转发史晓雷。
星光兄:您好。
照片及文章收到。
谢谢。
我对机械力学所知甚少,所以上次对大作匿名审稿时只是提到复原的重点在于力的传动部分,但我也给不出一个更合理的办法。
(见附件,不妥之处请海涵)以我使用手摇风扇车的经验,带动扇叶做功的是其曲柄连杆装置,它可以保证扇叶所产生的风流,向一个方向吹,用以簸扬谷物等。
您所说利用惯性原理,可以产生连续的风流(叶轮正向加反向转动),但风的流向相反,似难以用于谷物等的清选。
前些日子,这边毕业的一个学生(现在哈尔滨师大工作的史晓雷博士)也写过一篇同样题材的文章,跟您所持观点大致相同。
(见《中国农史》今年第3期)可参考。
顺颂大安按:邮件附王星光老师的补充说明(当为之前王致曾的内容)关于《王祯农书》记载足踏式风扇车相关问题的补充说明《王祯农书》所记载的足踏式风扇车,是依据惯性原理,通过缠绕于掉轴上的拉绳驱动叶轮转动生风工作的。
这种风扇车使用时,需要先将固定于掉轴端的合适长度的拉绳均匀缠绕于掉轴上,之后将拉绳另外一端选择适当的位置固定于地面,要使得未被缠于掉轴上的拉绳能够被拉直,处于伸展状态;然后,用脚向下用力踩踏拉绳,拉绳即拉动叶轮旋转,产生风流工作。
由于惯性的作用,拉绳被完全放开后,会被反向自动缠绕到掉轴上,待拉直后,操作者再次踩踏拉绳,叶轮即反向转动,如此叶轮即可转动不停,生风进行清选作业。
风扇车两侧的导风板,则是汇聚风流到储料斗处,保证足够的风力。
这种依据惯性原理,通过柔性拉绳驱动机具工作轴双向旋转做功的驱动方式,在传统木工钻孔工具——压钻上也得到了很好地利用,既是今天这种压钻仍有广泛的应用(如下图。
特别说明:以下图片均为笔者在百度图库中搜索出用以说明压钻的形制及使用状况的,不做他用。
如做他用,需征得图片作者的同意。
)晓雷按,此处图片略。
——————————————————————————————————————10月10日史晓雷致曾雄生、王星光老师的邮件曾老师、王星光老师台鉴:感谢曾老师转发我王老师就王祯《农书》飏扇鼓风原理的说明,恰好笔者刚完成了一篇拙文,现就王老师的原理谈点浅见。
1、王老师阐述的那种鼓风原理,并搜集了泵钻的一些照片,意思是利用叶轮的惯性,缠绕后在力的作用下再反向旋转,如此循环进行鼓风。
这从机械原理上讲是行得通的,即能够实现鼓风。
2、但这种原理的鼓风效率会很低,原因如下。
开始的时候,如王老师所言,要将绳子缠于曲柄上,然后发力,但这一发力之后呢,你只能等叶轮旋转减速到0,然后再发力,反向旋转。
因为绳长是一定的,每次发力时曲柄的位置就是初始发力的位置,因此这里起关键作用的仍然是曲柄+惯性的作用(叶轮本身相当于一惰轮)。
我的看法是不需要如此复杂,就是不需要绳子缠绕(如果绳子要缠绕的话,冗余度还要较大,否则反向会更频繁,效率更低;但绳子一长,发力的频率也会降低,也是在降低功效),直接利用的曲柄与惯性的作用(我甚至感觉那根绳子应该是或者用稍有柔韧性的竹条或荆条更佳,那样就是曲柄连杆机构了,会更利索),原理如图1-2。
这样如果如我所绘的高槛在左侧的话,脚踏发力的区域在曲柄运转到左上角位置,这与《农政全书》中描绘的脚踏搅车(现在一些农村地区仍沿用)道理是一样的。
这样,鼓风的方向就永远是一个方向。
这样的结构与王老师所言区别在:可以在发力的区间随时鼓风(不一定每周都发力),因此不会出现哪怕是短暂的停歇,而且鼓风方向始终如一。
注:我没有亲自体验过鼓风时顺逆时针是否会对鼓风效果产生影响,但就我绘的图上,应该逆时针更顺利些(风被逼到高槛下),因为出风口在左侧。
如果是顺时针的话,左侧的风口太大,风力无法与高槛下泻的谷物垂直,效果会差(汉代的敞开式风扇车也应该有顺逆时针之分的,原因亦然)。
到了圆筒状鼓风机构出现后,这更明显,我文章中提到的我国最早绘有该种风扇车的《顾氏画谱》可以明显看到操作者是在逆时针搅动曲柄(该风扇车型式同上,也即叶轮在右)。
仅是我的浅见,望两位老师不吝指正。
图1 飏扇的结构图(论文中图)俯视图图2 曲柄连杆机构示意图(临时绘的示意图)图3 明本(取自王毓瑚校本)飏扇———————————————————————————————————————10月10日曾雄生老师致史晓雷邮件晓雷:你好。
邮件收到。
我因缺乏想像力,很难根据描述悬想足踏式风车的工作原理,真的希望请个木工师傅做出一个实物来验证,其他的部分可以都不管,就转动部分加以复原即可。
———————————————————————————————————————10月11日王星光老师致史晓雷邮件,转发曾雄生老师史博士:您好!风扇车一文,让你费心了,甚为曾教授和你的严谨求实精神所感动。
望以后多联系。
关于风扇车问题,根据曾教授的意见和你的阐发,作如下补充说明,请指正。
再次对你的帮助表示感谢!祝研安附关于复原风扇车的补充说明:1.该种足踏式风扇车在原理上是能够实现连续搧风,进行清选作业的,能得到史博士的肯定深感欣慰。
我们征求了其他物理教授的意见,也是基本肯定的。
2.文章中复原的足踏式风扇车是忠实于《王祯农书》中附图中的风扇车的,而忠实于原始史料、器物,也正是复原工作应遵循的基本原则。
史博士设想“直接利用的曲柄与惯性的作用(那根绳子应该是或者用稍有柔韧性的竹条或荆条更佳,那样就是曲柄连杆机构了,会更利索)......鼓风的方向就永远是一个方向"是很有道理的,不过,我们还是以《王祯农书》中的附图为参照来加以研究。
3.对于史博士指出的该种风扇车顺时针搧风时,风流无法与下泻的谷物垂直,导致清选效果较差,我们也有同感,这一点也正是该种风扇车的缺陷所在,应该也是导致该种风扇车较早退出生产领域的重要原因之一。
对此,文章中已有分析。
4.由于该种风扇车叶轮双向旋转搧风,风流的稳定性要较手摇式差,这是事实。
但是,我们从农业生产实际中可以知道,场圃间第一道工序的清选工作,最为常用的方法就是用木锨向半空扬洒待清选的谷物,通过自然风清选谷物。
自然风风流的稳定性也是较差的,甚至风向也不是很稳定,但风力的大小只要在一定的范围内就能够满足清选的需要。
而《王祯农书》中的这种足踏式风扇车产生的风力大小主要通过调整叶轮的转速来实现,因而叶轮在一定的转速区间内是能够产生满足清选需要的风流的。
———————————————————————————————————————2011年10月13日史晓雷致王星光、曾雄生老师的邮件王老师并曾老师:这几天学校有课,迟复为歉。
王老师是学界前辈,在研究所时就听师弟田闯多次提及您。
学术探讨,多多益善。
现在我与王老师的分歧是,王老师的意思是鼓风机构所用为泵钻的原理,我认为是曲柄连杆机构。
我也同意王老师的方式能够产生鼓风,但鼓风的效果会差,而且这种方式在我国古代脚踏机构中非常独特——就是如果这样的话将是唯一的。
如果一种声称比较特殊的话,应该有较充分的证据,目前看这种证据还不足以使其认为是泵钻的原理——当然这是我个人的看法。
王老师回复中谈到应该以王祯原图为参照,这的确是复原的基础。
王祯《农书》最早的两个版本系统是明本与四库本,如上所示。
先看四库本(图2),如果是采用泵钻式缠绕踏绳的话,绳子的末端(而且应该是死结)不会偏离主轴外端较远的位置,而四库本图中绳子的末端就在曲柄的外端,即使开始缠绕发力后可以运转,但在转动过程中,因为绳子是柔性的,在曲柄末端的话运转过程中很难保证绳子自动会继续缠绕下去,尽管可以采取别的措施去保证,但图中这种画法自然的理解是曲柄连杆机构。
再看明本(图1),明本的外端露出了一段曲柄,绳子缠绕的问题似乎可以解决。
但与四库本一样,有同样一个不符合王老师所言的情境出现,即:在两图所显示的绳子完全脱离曲柄的情况下(即没有缠绕的状态),操作者的右脚不可能仍处在踏绳上,因为此时叶轮正在高速旋转,必须保证绳子不受张力,否则绳子的回绕就会受影响。
反之,如果是曲柄连杆机构的话,操作者的脚可以一直处在绳子上(不用一直发力),因为需要周期性的发力,不需要把脚挪下绳子(泵钻式需要等绳子反转,时间较长,操作者不可能独脚维持这段时间)。
在曲柄连杆机构中,绳子可以认为基本总处在张力状态下,而在泵转情形下,只有缠绕到尽头才能使绳子处于张力情况。
再有,汉代画像石已经出现有的脚踏纺车、南宋《耕织图》(现存的是蚕织图)中的缫丝图采用的均是曲柄连杆机构,这种机构到元代已经非常成熟。
如果是曲柄连杆式鼓风,较之脚踏缫丝图,无非是把缫丝的辋轮换做风扇车的叶轮而已。
至于它的效率,我已经说过了,可以同向连续鼓风,也较泵钻式原理要好。
最后,王祯《农书》中多次出现曲柄连杆机构(水排、手推砻磨、脚踏缫车),在风扇车上出现也显得自然,如果用泵钻式的话,就有些突兀,而且王祯的原句是“或手转、足蹑”,如果这种足蹑的方式有些不寻常的话,王祯对该细节就应该有一点笔墨,可惜没有。
总之,我的浅见是,泵钻式鼓风能行得通(风效不佳),但应该不是王祯表达的本意。
希望王老师和曾老师批评指正。
图1 明本图2 四库文渊阁本———————————————————————————————————————10月13日曾雄生老师致信史晓雷,转发王星光老师晓雷你好。
我也同意是曲柄连杆机构在推动扇叶朝固定方向转动。
关键的是踏板如果通过绳索去驱动这个曲柄连杆?我这几天也想了想,是不是曲柄和绳索之间还有个活环一类的东西。