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[历史上的丝路科技]随风摇转谈风车

文_陈 巍

2024-01/总第334期

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“大将军八面威风,小桅子随风转动。上戴帽子下立针,水旱两头任意动。”这首民间诗歌好似一个谜语,讲述了一种在历史上曾创造巨大效益的技术发明,它就是中国古代的大风车。

中国传统风车又叫立帆式大风车或立轴式龙骨水车,是一种由风力驱动使轮轴旋转,进而带动龙骨水车或者水磨,从而取水灌溉或者磨麦的机械。因其体形巨大,“大风车”是其民间俗名。顾名思义,大风车利用气流推动叶帆,只能设置于多风地带才可有效运行,因此它常出现在风力丰富的季风气候地区。在这些地方,它可以替代人力或畜力,改善水车的工作效率。


从走马灯说起

有关风车早期的记载比较简略,从西汉关于走马灯的记载看,当时人们已经知道利用热气创造风力,驱动绕立轴旋转的叶片。辽阳三道壕东汉晚期汉墓壁画是中国风车最早的图像,所绘风车有6~8副像船帆那样的篷,分布在1根垂直轴周围,推测风车的发明可能受到船帆的启发。风吹起来,篷就像走马灯般带动轴转动。这种直接把篷插在轴上的风车形态还比较原始,就像直接把桨片插到轴上的水轮一样,规模较小、效率也比较低。如要加大对风力的利用程度,就须像车轮那样,把辐条与帆篷分离,让受力的帆安置在环绕辐条外端的辋上。这样立轴式大风车就出现了。

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英国现存最早的Bourn风车(可追溯到1636年)

虽然还不清楚立轴式大风车的具体创始年代,不过不少古籍都描述了它的结构特点及工作原理。最早的文献记载见于南宋初年刘一止(公元1078—1160年)的《水车》一诗(收于其《苕溪集》):“老龙下饮骨节瘦,引水上诉声呷呀。初疑蹙踏动地轴,风轮共转相钩加。”诗人出游时看到龙骨水车,原以为水车要以人力踩动横轴驱动,仔细察看后才发现居然是挂有风帆的风轮钩在上面驱动的。刘一止居住的浙江湖州拥有丰富的风力资源,附近太湖及其支流水网密布,把水面帆船的风帆应用到龙骨水车上,是合理的发展。

2个世纪之后,童冀(约1324—1390)在《水车行》中较为详细地描述了湖南南部零陵一带风力翻车的构造尺寸和使用情景。他记录风轮的直径三丈(约9.6米),这和民国初年渤海海滨所用风车的风轮直径10米接近。童冀还记述这里的风车昼夜轮转不辍,对农业生产帮助很大。类似风车也见于清朝周倬的《浏阳水车歌》等作品。周倬说风车因为效益可观,常为农村集体所有,大家一起使用,也要一起出力维护它。


木构巨人

明清时期风力龙骨水车在风力丰沛的高山旷野、海滨大泽等地区都很盛行,由于它的构造与欧洲风车存在鲜明差异,17世纪以来许多欧洲旅行者都注意到了它,从西方视角对其构造进行描述或绘图。而反过来,中国人也从外国人口中也得到了欧洲风车的信息。清初著名词人纳兰性德(1655—1685)说:“西人风车,藉风力以转动,可省人力。此器扬州亦有之,而不及彼之便易。”

20世纪初,风车还在沿海地区的盐场大量使用。新中国成立初期,渤海湾滨海地区的传统大风车不下数千架。1957年拍摄的电影《柳堡的故事》许多画面背景还能看到运转中的立轴式大风车,这部影片柔美缠绵的电影插曲曾风靡全国,里面两句唱词“风车呀风车那个咿呀呀地转哪,哥哥惦记着呀小英莲”即与风车有关。

随着电动机或内燃机水泵的兴起,具有体积庞大、占地面积较多等缺点的大风车在短短几十年间渐趋绝迹。幸好20世纪末到21世纪初技术史学者遍访苏北等地能够制作大风车的工匠,经过研究和复原,抢救保留了这项曾发挥卓越效用的传统技艺的工艺细节。


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