可以說,我國漏刻技術幾千年的發展史就是克服漏水不均勻、提高計時精度的奮鬥過程。其間也有箭舟的創造,沉箭式和浮箭式的使用,以及稱漏的發明等巧妙的設計。
箭舟是浮在漏壺裏的小舟,載刻箭能夠上浮;沉箭式是指隨著水 的漏出,壺裏水麵下降,箭舟載刻箭下沉而讀數;浮箭式是指另用一不漏水的箭壺積存漏出的水,水越積越多,水麵升高,箭舟載刻箭浮起而讀數;稱漏是稱漏出之水的重量來計時。
它們都屬於報時和顯示時間的裝置,其報時的準確程度均受到漏水是否均勻的影響。
為了克服壺裏水位的滿淺影響漏水的速率這一問題,最初想到的當然是不斷添水以保持壺裏水位的基本穩定,這樣沉箭式就不能使用,必然出現浮箭式。
不斷添水這一工作又是件麻煩的事,因而就出現了多級漏壺,用上一級漏壺漏出的水來補充下一級漏壺的水位,使其保持基本穩定。顯然,這樣的補償壺越多,最下麵一個漏壺的水位就越是穩定。
東漢時期張衡做的漏水轉渾天儀裏用的是二級漏壺,晉代的記載中有三級漏壺,唐代的製度是四級漏壺。從理論上來說還可以再加,但實際上是不可能無限製地增加補償漏壺的數量的,因此保持水位穩定這一問題並未徹底解決。
宋代科學家燕肅邁出了關鍵性的一步,他拋棄了增加補償漏壺這一老路,采用漫流式的平水壺解決了曆史上長久未克服的水位穩定問題。這一發明在他製造的蓮花漏中第一次使用。
蓮花漏隻用兩個壺,叫“上匱”和“下匱”,其下匱開有兩孔,一在上,一在下,下孔漏水入箭壺,以浮箭讀數,而從上孔漏出的水經竹注筒入減水盎。
隻要從上匱來的水略多於下匱漏入箭壺的水,下匱的水位就會不斷升高,當要高於孔時,多餘的水必然經上孔流出,使下匱的水位永遠穩定在上孔的位置上,這就起了平定水位的作用,使下匱漏出的水保持穩定。
蓮花漏的發明和使用,是漏壺發展史上的重大成就。自宋代以後,蓮花漏廣泛應用於漏壺中,甚至發展成二級平水壺,使穩定性更加提高。
在解決水位穩定的漫長歲月中,對其他影響漏水精度的問題做出了許多改進。
其中有保持水溫、克服溫度變化影響水流的順澀;采用玉做漏水管,克服銅管久用鏽蝕的問題;渴鳥即虹吸管的使用,克服了漏孔製造的困難;用潔淨泉水,克服水質影響流速;采用控製漏水裝置“權”,調節流水速度等。這些無疑也是我國漏壺發展史上的成就。
由於曆代科學家的不懈努力,漏壺技術得到了很大發展。對於漏壺精度,我國古代很早就知道用測日影和觀測恒星的方法同漏刻作比對,以校準漏刻。