专利名称：水运仪象台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水运仪象台。
背景技术：
北宋元佐年间(公元1086年----1093年)建造的水运仪象台，它
以水为驱动介质，集计时报时，文观测和星象显示诸功能为一体，是当时世 上技术最为先进，技术综合程度最高的大型机械装置。
水运仪象台是一座底为正方形、下宽上窄略有收分的木结构建筑，髙大 约有十二米，底宽大约有七米，全台共分三隔。下隔包括报时机构和全台的 动力机构等中隔是间密室，放置浑象；上隔是个板屋，中放浑仪。
动力机构包括设置在下隔的中央部分的枢轮。枢轮上有72条辐条，挟 持着36个水斗和勾状铁拨子。枢轮顶部和边上附设一组杠杆装置，它们相 当于钟表中的搶纵器。在枢轮东面装有一组两级漏壶。壶水注入水斗，斗满 时，枢轮即往下转动。但因擒纵器的控制，使它只能转过一个斗。这样就把 变速运动变为等间歇运动，使整个仪器运转均匀。枢轮下有退水壶，在枢轮 转动中各斗的水又陆续回到退水壶里。另用一套打水装置，由打水人搬转水 车，把水打回到上面的一个受水槽中，再由槽中流入下面的漏壶中去。因此， 水可以循环使用。打水装置和打水人则安置在下隔的北部。整个机械轮系的 运转依靠水的恒定流量，推动水轮做间歇运动，带动仪器转动，因而命名为 "水运仪象台"。
但这一旷世的精美之作存在了一百多年之后毁于战火如今原物荡然无
存。国内外一些学者藉仅存档文献---北朱水运仪象台建造主持人苏颂所
著《新文仪象法要》 一书对它进行着研究，并产生了多个复原品，在国内， 1 9 5 9年王振铎教授主持设计制作了 1 : 5的复原模型，曾长期陈列于中 国历史博物馆。1 9 9 3年，我国台湾按原大进行了复原建造，在国外日本 子长野的谢访也按原大建成了一座。
由于《新文仪象法要》这唯一的与之有关的古文献对水运仪象台的结构 所作的叙述中一些关键处存有缺漏，这便引起了研究者们对其结构的不同理 解。甚至按照某种理解所作的复原制品并不能连续动作。而对传动链，从报 时机构传至浑象以及传至浑仪的齿轮传动链的齿数比， 一般人认为是l: 1，
即所谓同步，已从方案中是否都能按水运仪象台的功能实现运转，也值得商 磋。
发明内容
本实用新型目的是提供一种水运仪象台，通过这种枢轮利用来自平水 壶的流量稳定的水流使枢轮产生等时精度很髙的回转运动，藉以计量时间。
本实用新型的技术方案是 一种水运仪象台，包括动力机构、报时机构、 浑象和浑仪，动力机构包括枢轮，所述枢轮沿圆周均匀布置有36对辐条， 每对辐条之间置有一个受水壶，受水壶靠近枢轮中心的一侧有一个小轴毂动 地插在两边辐条的小孔中，受水壶在所在的两辐条之间能以小轴为支点作摆 动，受水壶靠近枢轮中心的一侧还伸出有一个尾杆，尾杆在两个支柱之间与 受水壶受限制地作摆动，尾杆末端设有平衡重；
所述动力机构还包括控制结构，控制结构包括位于枢轮右侧的平水壶， 平水壶的上部设有可向受水壶注入水流的水嘴，平水壶下部置有一个带重锤 的杠杆，称枢衡，其端部稳格叉，枢衡附近还有一个称之为关舌的摆杆，关 舌通过链条与上方的天衡的右端相联，天衡也是一个杠杆，其左端通过连杆 牵住一个摆杆，摆杆左端与枢轮顶部的辐条末端相抵触，限制住枢轮顺时针 方向的回转，天衡在摆杆的左侧设有复位件，复位件弯折设置并通过有回转 中心，天衡的左端上翘时，复位件的下端部以回转中心为圆心顺时针转动， 并抵在下一辐条的末端的右侧，下一辐条顺时针转时将天衡拨回原位，同时 摆杆也复位，枢轮停止转动；
所述报时机构传至浑象以及传至浑仪的齿轮传动链的齿数比为488:
487;
上述天衡与关舌是平衡放置的，关舌的支撑中心也应设在关舌左端的经 受受水壶的铁拨牙扣击的那一面的上方，当格叉向下摆动时其端部有一个向 右的远离受水壶的运动分量，不致阻挡受水壶的动作；
上述枢衡的支承中心应在其左端的格叉支撑受水壶的平面上方，当关舌 向下摆动时，关舌的端部有一个远离受水壶的运动分量，不致阻挡受水壶的 动作。
本实用新型优点是
1.本实用新型通过这种枢轮利用来自平水壶的流量稳定的水流使枢轮
产生等时精度很高的回转运动，藉以计量时间。
2.本实用新型的尾杆末端设有平衡重，平衡重使受水壶在空壶或者盛 水量较少时保持一种变态，便于接受从平水壶注入的水流，同时又留有下倾 的空间。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
图1为本实用新型的简易示意图2为本实用新型的动力机构的示意图3为图2中枢轮与平水壶接触部分的示意图
图4为图3的俯视图
图5为辐条与天关及摆杆接触部分的示意图。 其中100动力机构；200报时机构；300浑象；400浑仪； IIO枢轮；lll辐条；112受水壶；113尾杆；114平衡重；115铁拨牙； 120控制结构；121平水壶122水嘴；123枢衡；124格叉；125关舌； 126链条；127天衡；128连杆129摆杆；130复位件；131回转中心。
具体实施方式
实施例如图l至图5所示， 一种水运仪象台，包括动力机构100、报 时机构200、浑象300和浑仪400,动力机构100包括枢轮110，所述枢轮 110沿圆周均匀布置有36对辐条111，每对辐条111之间置有一个受水壶112， 受水壶112靠近枢轮110中心的一侧有一个小轴毅动地插在两边辐条111的 小孔中，受水壶112在所在的两辐条111之间能以小轴为支点作摆动，受水 壶112靠近枢轮110中心的一侧还伸出有一个尾杆113,尾杆113在两个支 柱之间与受水壶112受限制地作摆动，尾杆113末端设有平衡重114。
所述动力机构IOO还包括控制结构120,控制结构120包括位于枢轮110 右侧的平水壶121,平水壶121的上部设有可向受水壶112注入水流的水嘴 122，平水壶121下部置有一个带重锤的杠杆，称枢衡123,其端部稳格叉 124,枢衡123附近还有一个称之为关舌125的摆杆，关舌125通过链条126 与上方的天衡127的右端相联，天衡127也是一个杠杆，其左端通过连杆 128牵住一个摆杆129,摆杆129左端与枢轮110顶部的辐条111末端相抵 触，限制住枢轮IIO顺时针方向的回转，天衡127在摆杆129的左侧设有复
位件130,复位件130弯折设置并通过有回转中心131，天衡127的左端上 翘时，复位件130的下端部以回转中心131为圆心顺时针转动，并抵在下一 辐条lll的末端的右侧，下一辐条lll顺时针转时将天衡127拨回原位，同 时摆杆129也复位，枢轮110停止转动。
上述平衡重114使受水壶112在空壶或者盛水量较少时保持一种变态， 便于接受从平水壶121注入的水流，同时又留有下倾的空间。
动力机构100工作时，平水壶121上的水嘴122往受水壶112内注入水 流，枢衡123的头部格叉124托住受水壶112，当受水壶112内水位到达一 定髙度，枢衡123失去平衡，受水壶112也下倾，铁拨牙115开始扣击关舌 125，关舌125下倾。关舌125通过链条126带动天衡127右端下倾，此时 天衡127左端上翘，摆杆129松开枢轮110顶部的辐条111末端，使枢轮110 顺时针转动，同时复位件130的下端部也以回转中心131为圆心顺时针转动， 并抵在下一辐条111的末端的右侧，下一辐条lll顺时针转时将天衡127拨 回原位，同时摆杆129也复位，枢轮110停止转动。
上述天衡127与关舌125是平衡放置的，关舌125的支撑中心也应设在 关舌125左端的经受受水壶112的铁拨牙115扣击的那一面的上方，当格叉 124向下摆动时其端部有一个向右的远离受水壶112的运动分量，不致阻挡 受水壶112的动作。
上述枢衡123的支承中心应在其左端的格叉124支撑受水壶112的平面 上方，当关舌125向下摆动时，关舌125的端部有一个远离受水壶112的运 动分量，不致阻挡受水壶112的动作。
报时机构200的回转应予太阳同步，每日一周而浑象300、浑仪400 应与恒星天体同步；每当报时机构200回转一周，浑象300、浑仪400应当 回转一周且略有超前。 一个回归年，报时机构200回转了 365.25周，此时 浑象300、浑仪400应回转整数周，并且应是仅仅大于365.25的整数周，即 366周。齿轮系统中，齿轮的数与齿轮的转数成反比，设齿轮齿数为z齿轮 转数为n。
Z (报时机构)/Z(象、浑仪)=n(浑象、浑仪)/n (报时机构)=366/365.25 应当是取整数比便是488/487。因此，报时机构200传至浑象300以及传至 浑仪400的齿轮传动链的齿数比为488: 487。
说明图1中，Zl至Z12均为传动齿轮，其中Zl为地毂、Z2为下轮、 Z3为中轮、Z4为拨牙机轮、Z5为天轮、Z8为赤道牙、Z12为天运单环。 其各齿轮数为
Zl=16 Z7=30 Z2=64 Z8=487 Z3=50 Z9=61 Z4=600 Z10=24
Z5=488 Zll=16 Z6=30 Z12=487
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成 任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等 同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之 内。
权利要求1. 一种水运仪象台，包括动力机构(100)、报时机构(200)、浑象(300)和浑仪(400)，动力机构(100)包括枢轮(110)，其特征在于所述枢轮(110)沿圆周均匀布置有36对辐条(111)，每对辐条(111)之间置有一个受水壶(112)，受水壶(112)靠近枢轮(110)中心的一侧有一个小轴毂动地插在两边辐条(111)的小孔中，受水壶(112)在所在的两辐条(111)之间能以小轴为支点作摆动，受水壶(112)靠近枢轮(110)中心的一侧还伸出有一个尾杆(113)，尾杆(113)在两个支柱之间与受水壶(112)受限制地作摆动，尾杆(113)末端设有平衡重(114)；所述动力机构(100)还包括控制结构(120)，控制结构(120)包括位于枢轮(110)右侧的平水壶(121)，平水壶(121)的上部设有可向受水壶(112)注入水流的水嘴(122)，平水壶(121)下部置有一个带重锤的杠杆，称枢衡(123)，其端部稳格叉(124)，枢衡(123)附近还有一个称之为关舌(125)的摆杆，关舌(125)通过链条(126)与上方的天衡(127)的右端相联，天衡(127)也是一个杠杆，其左端通过连杆(128)牵住一个摆杆(129)，摆杆(129)左端与枢轮(110)顶部的辐条(111)末端相抵触，限制住枢轮(110)顺时针方向的回转，天衡(127)在摆杆(129)的左侧设有复位件(130)，复位件(130)弯折设置并通过有回转中心(131)，天衡(127)的左端上翘时，复位件(130)的下端部以回转中心(131)为圆心顺时针转动，并抵在下一辐条(111)的末端的右侧，下一辐条(111)顺时针转时将天衡(127)拨回原位，同时摆杆(129)也复位，枢轮(110)停止转动。
2. 按照权利要求1所述的水运仪象台，其特征在于所述报时机构(200) 传至浑象(300)以及传至浑仪(400)的齿轮传动链的齿数比为488: 487。
3. 按照权利要求1所述的水运仪象台，其特征在于所述天衡(127) 与关舌(125)是平衡放置的，关舌(125)的支撑中心也应设在关舌(125) 左端的经受受水壶(112)的铁拨牙(115)扣击的那一面的上方。
4. 按照权利要求1或3所述的水运仪象台，其特征在于所述枢衡(123) 的支承中心应在其左端的格叉(124)支撑受水壶(112)的平面上方。
专利摘要本实用新型公开了一种水运仪象台，包括动力机构、报时机构、浑象和浑仪，动力机构包括枢轮，枢轮布置有36对辐条，每对辐条间置有受水壶，受水壶靠近枢轮中心的一侧还伸出有一个尾杆，尾杆末端设有平衡重；动力机构还包括控制结构，控制结构包括平水壶，平水壶上部设有水嘴，下部置有枢衡和关舌，关舌通过链条与上方的天衡的右端相联，天衡左端通过连杆牵住摆杆，摆杆与枢轮顶部的辐条末端相抵触，限制住枢轮顺时针方向的回转，天衡在摆杆的左侧设有复位件，复位件抵在下一辐条的末端的右侧，下一辐条顺时针转时将天衡拨回原位，同时摆杆也复位，枢轮停止转动；该枢轮利用来自平水壶的水流使枢轮产生等时精度很高的回转运动，藉以计量时间。
文档编号G04B1/26GK201207247SQ20082003324
公开日2009年3月11日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者崔海玉, 钟耘我 申请人:崔海玉