水排

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水排是中國古代漢族勞動人民的一項偉大的發明，是機械工程史上的一大發明，約早於歐洲一千多年。建武七年（公元三十一年），杜詩創造了利用水力鼓風鑄鐵的機械水排，引 這種鋼材的製作方法。

最初的鼓風設備叫人排，用人力鼓動。繼而用畜力鼓動，因多用馬，所以也叫馬排。直到杜詩時改用水力鼓動，稱水排。

目錄

背景

在金屬冶煉中，為了使燃料充分燃燒，以提高冶煉或澆鑄金屬的熔爐的爐溫，一般都有鼓風設備。鼓風技術如何，是衡量冶金水平的重要標誌。向爐中壓送空氣的裝置，稱為「排」。最初的「排」是牛皮袋，以後演變為由活塞送風的風箱。在爐前並排放幾隻「橐」（皮囊）列成一排，冶鑄鼓風之動力主要是人力、畜力，即「人排」與「馬排」。水排是利用水力驅動的一種鼓風機，水排的出現，是我國古代冶鐵技術的重大創新。漢光武帝建武七年（31年），南陽郡太守杜詩造水排，用於冶鐵鑄造。水排能加大風量、提高風壓，增強風力在爐中的穿透力，提高冶煉強度，擴大爐缸，加高爐身，增大有效容積，較原來用人力、畜力鼓風省力而功效大。韓暨用水排冶鐵，比用馬排利益多得三倍。其法宋朝時失傳。中國國家博物館有復原模型。

結構

杜詩創製的水排，具體的結構當時缺乏記載，一直到元朝王禎在他著的《王禎農書》中，才對水排作了詳細的介紹。 「其制，當選湍流之側，架木立鈾，作二臥輪；用水激下輪。則上輪所用弦通繳輪前旋鼓，棹枝一側隨轉。其棹枝所貫行桄而推挽臥鈾左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去， 揙冶甚速，過於人力。」——王幀《農書》

選擇湍急的河流的岸邊，架起木架，在木架上直立一個轉軸，上下兩端各安裝一個大型臥輪，在下臥輪（水輪）的輪軸四周裝有葉板，承受水流，是把水力轉變為機械轉動的裝置；在上臥輪的前面裝一鼓形的小輪（「旋鼓」），與上臥輪用「弦索」相聯（相當於傳送皮帶）；在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄，曲柄上再安裝一個可以擺動的連杆，連杆的另一端與臥軸上的一個「攀耳」相聯，臥軸上的另一個攀耳和盤扇間安裝一根「直木」（相當於往復杆）。這樣，當水流衝擊下臥輪時，就帶動上臥輪旋轉。由於上臥輪和鼓形小輪之間有弦索相連，因此上臥輪旋轉一周，可使鼓形小輪旋轉幾周，鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連杆運動，連杆又通過攀耳和臥軸帶動直木往復運動，使排扇一啟一閉，進行鼓風。