当前位置: 光杠杆 >> 光杠杆发展 >> 马钧机械的生命之美洛阳能人谱五
机械是有情感,有温度的。人在制造机械的过程中,就赋予了它不一样的生命。无论是一架外在的、逻辑的、结构的、按照一定规则运转的机械,还是一个内部冲动的、历史的、境遇的、绵延的生命系统,给我们呈现的都是一种别样的精彩。
今天,我们的生活须臾也离不开机械的参与,机械是保证我们生活质量必要条件之一,这里离不开那些发明创造者的辛苦付出。下面咱们就讲一下三国时机械大师马钧的故事。
马钧出身贫寒,他的不少发明创造对当时生产力的发展起了相当大的作用。因为他在传动机械方面有很深的造诣,所以当时人们对他的评价很高,称他为"天下之名巧"。马钧从小口吃,不善言谈。但是他很喜欢思索,善于动脑,同时注重实践,勤于动手,尤其喜欢钻研机械方面的问题。马钧早年生活比较贫困,长时间住在乡间,比较关心生产工具的改革,并且作出了突出贡献。
马钧少年游乐,未认识到自己的才华。当博士时,生活贫困,后来,在魏朝担任给事中,同时研制机械。他虽然一生不大得志,但刻苦钻研,设计制造出多种机械。魏明帝时,见当时织机五十条经线者有五十蹑(脚踏操纵板),六十条经线者六十蹑,便将织机一律改为十二蹑,大大提高了功效。在洛阳时,又发明了排灌水车,名叫"翻车",它利用人力可以将水由低处提到高处。他还研究制造出指南车,改进了诸葛亮的连弩,改进了攻城用的发石车。他制造的"水转百戏"以水为动力,以机械木轮为传动装置,使木偶可以自动表演,构思十分巧妙。
一、改进织绫机
在当时的织绫机结构复杂、笨重,操作起来比较麻烦,而且劳动力强度高,生产效率低,织工仅是织一匹绫便需要一个月的时间。马钧为了减轻工人的劳动,生产出更多的绫罗绸缎,马钧决定改进织绫机,设计出一种更简单,更容易操作的织绫机。
为此,马钧对织绫机进行了深入的观察和研究,对织绫机的操作因素进行了全面的分析。皇天不负有心人,很快,马钧就发现“绫”的花色与图案大部分是对称重复的,是否可以利用这一点来简化织绫机的结构和操作呢?
想到就做,马钧于是不厌其烦地进行了大量反复的试验,终于让他找到了突破口,马钧将原本的织绫机一律改为12蹑,简化了踏具,改造了开口运动机件,这样一下子就是织绫机的结构简化了许多,操作起来也更为方便,生产能力提高了好几倍。而且织出的绫的色彩、图案、质量也比之前的还要好。
经过马钧改造的织绫机很快就得到大家的认可,得到广泛的使用,大大促进了当时纺织业的发展速度,为中国家庭手工业织布机奠定了基础。
二、制造指南车
指南车是古代帝王出行时的先驱车,车上站一木人,伸展手臂指向南方,无论车子如何转动,手臂总是指向南方,因此使用此车来辨别方向。可是这样的发明在三国时期已经失传,根本没有人知道指南车的结构和原理。
在这样的情况下,马钧只能依靠古书的简略记载,再加上自己的天马行空,经过无数次的设想,给出了一个大概的方向。然后在工匠的帮助下,进行了反复的试验,终于让马钧制成了指南车。
正所谓李广有射虎之威,到老无封。就是因为在战争上屡次迷路,认不清方向,造成失误。而马钧制成的指南车可以在战火纷飞、硝烟弥漫的战场上,不管战车如何地翻动,车上木人的手指始终指南,给军队提供了方向,使得行军速度大大提升。
三、发明排灌水车
在东汉以前的农业灌溉主要提水工具有两种,一是桔槔,一种是辘轳。桔槔早在春秋战国时代就已经应用,它的结构为:在井旁的树上或木架上用绳子固定一根横木,横木的一端系桶,另一端坠个石块。当桶向上提水的时候,由于运用了杠杆和坠石的作用,比较省力和方便。
至于辘轳比桔槔又前进了一步,它主要是利用轮转原理进行提水,特别适用于深水井。
但这两种灌溉工具都有一个共同的缺陷,就是只能间隔地由低处向高处提水,不能连续运动,因此效率比较低,也比较费力
马钧在发现这一现象后,为了解决这个引水灌溉的问题,为此大量地查阅了许多相关古书,通过古代的灌溉工具,经过无数次的试验,探索,钻研,终于设计出了一种新的灌溉机械—“翻车”,也叫“龙骨车”。
马钧发明的“翻车”结构简洁方便,利用流水动力,可以连续不断地提水,轻松省力,即便是儿童也能转动,效力大增。而且他制造的“翻车”不仅能提水,还能在雨涝的时候向外排水。这成为当时世界上最先进的灌溉工具。这种脚踏翻车,开始使用人力转动,后来不断改进,出现了用牛转翻车、风转翻车、水转翻车。在近代水泵发明之前,翻车被沿用了千余年,是世界上最先进的提水工具之一,为我国农业生产的发展做出了巨大的贡献。
据记载,翻车的大概结构:车身用三块板拼成矩形长槽,槽两端各架一链轮,以龙骨叶板作链条,穿过长槽;车身斜置在水边,下链轮和长槽的一部分浸入水中,在岸上的链轮为主动轮;主动轮的轴较长,两端各带拐木四根;人靠在架上,踏动拐木,驱动上链轮,叶板沿槽刮水上升,到槽端将水排出,再沿长槽上方返回水中。如此循环,连续把水送到岸上。
四、创造水转百戏
当时有人给魏明帝进献了一种叫“百戏”的木制模型,就像现在的木偶。这个木偶造型精美,可惜不能活动。魏明帝知道马钧的发明能力,于是便让马钧加以改进。
马钧在对“百戏”的结构进行了细致的研究,并将其进行分解,以此来了解其中的每一个零件。当时马钧已经发明了“翻车”,于是就在想能否使用水动来驱动旋转,是木偶各自动起来。在这样的基础上马钧定下了基础设想。
马钧首先用一块木料做成一个木轮子,然后用水力驱动,使其旋转,然后在轮子上放置许多木人,通过一套传输装置用水推动使木人活动起来,自行表演。如模仿乐工击鼓、吹箫等伴奏,歌女跳舞、耍剑助兴,表演各式各样的节目。在这样的构思上,马钧还设计出了不同的模型,可以表演不同的节目。如作山岳,使木人跳丸、掷剑、走绳索、翻筋斗倒立,动作灵活,一派山村娱乐形象。还有百官行暑,木偶坐堂审案,有的木人舂米磨面、斗鸡等杂耍等各种各样的动作。
马钧所创造的水转百戏,利用水利与机械方面传动的原理使得那么多木人各自行动自由,不断变化活动,其巧妙程度使原来的百戏木偶根本无法比拟。给我们展示了马钧高超的设计理念以及卓越的制造技巧。
五、改良连弩与投石车。
我们都知道诸葛亮发明了一种可以将箭连续发射出去的连发射器,就是诸葛连弩。这种武器可以连续发射数十支弩箭,威力极大。后来魏国士兵曾在战场上捡到一把连弩,上交给朝廷。马钧在听到后,便要求观看。
马钧在观看到连弩后,对其发出赞叹其精巧。同时也指出了不足,认为还有加以改进的部分,威力还可以再提升五倍。动手能力极强的马钧于是将连弩进行了改进,成果出来后,果然效果比起之前提高了五倍。
另外一个就是投石车,我们都知道官渡之战,曹操使用发石车攻击袁绍的阵地,其威力极大令袁绍的军队吃尽了苦头。原本的投石车其造型像个大天平,一头挂着一个斗,斗里装满大小石头,另一头挂着许多根绳子,作战时,兵士们一齐用力拉绳子这头,装石头那头就飞快地翘起来投向敌方城楼。
但是在马钧的眼里,他认为发射速度慢,而且只能单发,无法像连弩一样连续发出。如果敌方在城楼上挂起湿牛皮,就能拦住发石车抛出的石块,投石车就无法发挥其作用。
马钧在这个基础上进行了改良,设计了一种新的攻城器械。马钧打算制造一个竖直绕轴转动的大木轮,在轮子的边缘用绳子拴上几十块大石头,然后用机械带动大轮迅速旋转,轮边的悬石也跟着一起旋转,等到旋转速度很大时,切断系石的绳索,石块就会连续不断发射出去,攻击敌人的城楼,使敌方来不及防御。
为此,马钧用车轮和几十块砖瓦做试验,在车轮边拴上石块,结果砖瓦连续飞射几百步远(一步合1.45米左右),威力很大,这也证明了他的设计是可行的。
当时马钧的好友曾数次在安乡侯曹义、武安侯曹爽那里推荐他,可是由于他们的眼光短浅,使得马钧的才能无法得到重视。对此傅玄感慨道:“马先生技术上巧妙,即便是古代的公输班(鲁班)、墨翟王尔,近代汉朝的张衡,都不能超过他。然而公输般与墨子的却能在当时受过重用,所以他们的技术对国家有用。而张衡虽做官做到侍中,马先生做到给事中,但他们的官职都不是工程一类的。
因为当时的传统文化以儒家为核心,科学技术在士大夫眼中是"奇器淫巧、雕虫小技",所以马钧终身得不到重用。得不到支持也就算了,关键是有时候还会被各种原因所阻挠,再加上他自幼就有口吃的毛病,平常很少说话,甚至因此藐视他,使他郁郁不得志。但这些丝毫不妨碍马钧在历史上的功绩,马钧的名字永远留在中华民族光辉灿烂的历史上。