什么是一种最原始的汲水工具?
桔槔俗称“吊杆”“称杆”,古代汉族农用工具。是一种原始的汲水工具。商代在农业灌溉方面,开始采用桔槔它是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端 悬挂一个重物,前段悬挂水桶。一起一落,汲水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后,由于杠杆末端的 重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在 春秋时期就已相当普遍,而且延续了几千年,是 中国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具虽简单,但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
桔槔始见于《 墨子·备城门》,作“颉皋”。是一种利用杠杆原理的取水机械。如下几条记载反映了春秋战国时使用桔槔的地区主要是经济比较发达的鲁、卫、郑等国(今山东西南、河南北部、河北南部)。
《说苑·反质》记载郑国大夫邓析过 卫国,见五位农夫“俱负缶而入井 灌韭终日一区”。邓析下车为之教:“为机,重其后,轻其前,命曰桥。终日溉韭百区不倦。”但卫国人说,并不是不知道有这种机械,而是“有机之巧,必有机之败”,所以不用之。这里邓析对桔槔的结陶和工作效率有较全面的描述。
孔子弟子 子贡南游楚国,过 汉阴,见一丈人抱瓮入井出灌,也向前介绍桔槔:“有械于此,一日浸百畦,用力甚寡而见功多,夫子不欲乎?为圃者仰而视之曰:奈何?曰:凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如沃汤,其名为槔。”鲁国的太师金借桔槔阐发为人之道。其中对桔槔的概括:“独不见桔槔乎?引之则俯,舍之则仰。”
机械原理
桔槔的 结构,相当于一个普通的 杠杆。在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根直杆与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时,石头位置较低(位能亦小);当要汲水时,人则用力将直杆与汲器往下压,与此同时.另一端石头的位置则上升(位能 增加)。当汲器汲满后,就让另一端石头下降,石头原来所储存的位能因而转化:通过杠杆作用,就可能将汲器 提升。这样,汲水过程的主要用力方向是向下。由于向下用力可以借助人的体重,因而绐人以轻松的感觉,也就大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具,是中国古代社会的一种主要灌溉机械。
中国古代汲水或灌溉用的简单机械,根据 杠杆原理制成。它能改变用力方向,使水桶上提时省力。关于桔槔的早期记载见于 战国时代庄周著 《庄子》卷五《天运篇》中 颜渊(公元前521~前490)与师金的一段对话:“且子独不见夫桔槔者乎?引之则俯,舍之则仰。”早期的桔槔图见于山东嘉祥县汉武梁祠画象石(刻于147年)
那个摇架叫辘轳,打井水时的放桶和提桶就指望它。
以下通过具体步骤,来说明辘轳如何来操作:
所需工具:井,辘轳。
1、首先打开井盖。
2、用辘轳绳绑住桶。
3、抓住辘轳的手柄,逆时针转动,放长辘轳绳。
4、当桶到了井底时,就停止转动辘轳绳子。
5、待桶接满了水,再反向的转动辘轳。
6、这样,水桶就上来了。
7、这时就可以使用井水了,非常方便。
桔槔。桔槔是利用杠杆原理的取水工具,大约出现在春秋战国时期。早期的桔槔主要用于园圃中的“井”上,代替缸、瓮等来汲水灌田,后来也应用在湖、河、塘、溪的边上汲水。桔槔的结构较为简单。用一根横长杆,将其中间竖向支撑或悬吊。横杆的一端用一根直杆或绳子与汲水器相连,另一端绑上一块重石。不汲水时,横杆上绑石头的一端位置较低。汲水时,人用力将汲器往下压,横杆上绑石头的一端就上升,当汲器汲满水后,石头一端下降,就能轻松把水提拉至所需的位置。应用桔槔的汲水过程主要是借助人的体重向下用力,因而大大减轻了人们提水的疲劳感。桔槔作为汲水工具虽然简单却使人们的劳动强度得以降低,因而是古代中国主要的灌溉工具之一。
辘轳。随着农田耕作规模的扩大,桔槔已经不能满足农田灌溉的需要了。于是出现了另一种灌溉工具--辘轳。辘轳便于深井汲水,弥补了桔槔的功能缺陷,满足了农田灌溉对水资源的进一步需求。辘轳是利用轮轴原理的产物。辘轳的主要部件是一根短圆木,其下面有三条腿的木架做支撑,短圆木可环绕其中心轴转动。圆木上绕绳索,绳索一端固定,另一端悬挂陶罐或水斗。汲水时转动圆木松开绳索放下陶罐或水斗,水满时反向转动圆木使绳索重新缠绕到圆木上,就可将水提出。辘轳上的绳索一放一收、水斗一落一起就完成了深井汲水。
翻车。翻车也叫龙骨车,是利用链轮传动来带动水槽内的刮板翻转从而将低处的水引向高处的灌溉机械。翻车在东汉时已经出现。后经过三国时马钧的改良成为灌溉园圃的工具,直到唐代才成为农业灌溉机械发展繁盛起来。
筒车。筒车大约发明于隋朝,是利用水流冲击水轮转动的农业灌溉机械。筒车一般要安装在有流水的河边上,且挖有地槽,被引入地槽的急流推动水轮不停转动,从而将地槽里的水通过水轮上的木筒或竹筒提升到高处,最终流进农田进行灌溉。筒车是靠激流冲击来实现自动运转的,所以筒车的使用受到一定地形限制。
高转筒车。高转筒车出现在宋朝,高转筒车的提水高度比一般筒车大,适合架设在水面很低而河岸很高的地方。高转筒车由上、下两个立轮构成,上立轮置于岸上、下立轮半置于水中,两立轮之间有竹制链锁环绕相连,在链锁之上等距排列竹筒。整体以木结构为主,结构庞大。工作时由人力或畜力转动上立轮,上立轮再带动竹制链锁运动,竹筒也跟着运动。竹筒转至下立轮处汲水,然后继续运动上行至上立轮最高处后开始转向下行,同时将水倾倒出。如此循环往复就完成了在高岸上从低处汲水的工作。
水转高车。水转高车适合架设在水流较大、流速较高的河岸。水转高车与高转筒车结构近似,汲水方式完全相同。不同之处就在于动力源和动力轮的差别。高转筒车的动力轮是上立轮,动力源是人类或畜力,而水转高车的动力轮在下立轮,动力源是水。水转高车依靠水流冲击驱动下立轮转动来带动竹链锁及其上的竹筒转动,完成汲水过程。