農具發明 3.
灌溉的機械龍骨水車
龍骨水車亦稱“翻車”、“踏車”、“水車”,亦稱“龍骨”。是我國古代最著名的農業灌溉機械之一。因其形狀猶如龍骨,故名“龍骨水車”。
後世又有利用流水作動力的水轉龍骨車,利用牛拉使齒輪轉動的牛拉翻車。以及利用風力轉動的風轉翻車。廣東等地用手搖的較輕便,用於田間水溝,稱“手搖拔車”。
東漢末年的馬鈞在魏國做一個小官,經常住在京城洛陽。當時在洛陽城裏,有一大塊坡地非常適合種蔬菜,老百姓很想把這塊土地開辟成菜園,可惜因無法引水澆地,一直空閑著。
馬鈞看到後,就下決心要解決灌溉上的困難。於是,他就在機械上動腦筋。經過反複研究、試驗,他終於創造出一種翻車,把河裏的水引上了土坡,實現了老百姓的多年願望。
人力龍骨水車是以人力做動力,多用腳踏,也有用手搖的。元代王禎《農書》和清代學者完顏麟慶的《河工器具圖說》中關於龍骨車的敘述比較詳細。
它的構造除壓欄和列檻樁外,車身用木板作槽,長兩丈,寬4寸至7寸不等,高約1尺,槽中架設行道板一條,和槽的寬窄一樣,比槽板兩端各短1尺,用來安置大小輪軸。
在行道板的上下處,通周由一節一節的龍骨板葉用木銷子連接起來,這很像龍的骨架一樣,所以名叫“龍骨車”。
人力龍骨水車因為用人力,它的汲水量不夠大,但是凡臨水的地方都可以使用,可以兩個人同踏或搖,也可以隻一個人踏或搖,很方便,深受人們的歡迎,是應用很廣的農業灌溉機械。
馬鈞的翻車,是當時世界上最先進的生產工具之一,從那時起,一直被我國鄉村曆代所沿用,發揮著巨大的作用。
元代王禎在他的《農書》上記載了水轉龍骨水車的裝置。
水車部分完全和以前的各種水車相同。它的動力機械裝在水流湍急的河邊,先樹立一個大木架,大木架中央豎立一根轉軸,軸上裝有上、下兩個大臥輪。下臥輪是水輪,在水輪上裝有若幹板葉,以便借水的衝擊使水輪轉動。
上臥輪是一個大齒輪,和水車上端軸上的豎齒輪相銜接。把水車裝在河岸邊挖的一條深溝裏,流水衝擊水輪轉動,臥齒輪帶動水車軸上的豎齒輪轉動,也就帶動水車轉動,把水從河中深溝裏車上岸來,流入田間,灌溉莊稼。
如果水源的地勢比較高,可以做大的立式水輪,直接安裝在水車的轉軸上,帶動水車轉動,這樣可以省去兩個大齒輪。
水轉龍骨水車是元代機械製造方麵的一個巨大的進步,也是利用自然力造福人類的一項重大成就。
由於龍骨水車結構合理,可靠實用,所以能一代代流傳下來。直到近代,龍骨水車作為灌溉機具現在已被電動水泵取代了,然而這種水車鏈輪傳動、翻板提升的工作原理,卻有著不朽的生命力。
馬鈞的翻車主要是利用人力轉動輪軸灌水,後來由於輪軸的發展和機械製造技術的進步,在此基礎上發明了以畜力、風力和水力作為動力的龍骨水車,並且在全國各地廣泛使用。
元末明初時,蕭山曾出現過一位奇人,他就是發明牛轉龍骨水車,得到明太祖嘉許的單俊良。
單俊良年幼時,有一天,他正在唐家橋畔釣魚,忽見一老翁向他走來,便起身道安。禮畢,繼續垂釣。
老翁望著這位懂禮節的孩子,不住地頷首微笑說:“孺子可教也,望能造福鄉裏。”並從懷中取出一書,交給了他。未等單俊良道謝,老翁便隱去。
單俊良手捧寶書,愛不釋手,哪裏還有心思釣魚,便收拾釣具回家。此後,他整天埋頭苦讀,學識日漸長進。
明初,由於農業生產的需要,已從戽水灌田發展到普遍使用腳踏或手牽龍骨水車引水灌田。但是,勞作極為辛苦,而且灌溉效率也不高。每遇天旱,更不能救急。
單俊良從山區居民引溪水衝擊水碓大木輪轉動石杵、舂米打料受到啟發,試製一種用畜力替代人力的水車,來減輕農民的勞動強度。經過反複試驗,不斷琢磨,終於發明了牛轉水車。
這種水車,運用齒輪變速的原理,由牛拉動木製轉盤,通過大齒輪,把動力傳到裝在水車頭上的小齒輪上,大齒輪轉一圈,小齒輪就可轉上數圈,緊扣小齒輪的龍骨車板就把河水連續戽上來。
這一新型灌溉農具的使用,是我國農具史上的一次革新,不僅大大減輕了江南農民的勞動強度,也提高了灌溉效率。
不久,地方政府將這種牛轉龍骨水車繪成圖紙,送給朝廷。明太祖看到後稱讚不已,專下詔書,加以推廣。這樣,牛轉龍骨水車很快在江南農村推廣普及。