[实用新型]水运浑象仪浑天仪的传动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及天文学技术领域，特别是涉及一种具有测量各星体的位置、显示天体运行与时间、历法之间关系功能的水运浑象仪浑天仪的传动系统。

背景技术

众所周知，历法是人们为了社会生产实践的需要而创立的长时间的纪时系统。具体说，就是年月日时的安排。时间的计量单位也和长度、重量等计量单位一样，是人为规定的。但是，人们的实践告诉我们，利用和生产实践密切有关的自然现象的变化规律作为天然计量时间的尺度，这对人们计量时间的工作，将带来极大方便。于是，反映季节变化规律的“回归年”、反映月貌变化规律的“朔望月”和反映昼夜变化规律的“太阳日”，便组成三个大小合适的时间计量单位。这三种计量单位并用的历法，人们称作阴阳历，即农历；只考虑回归年变化的称作阳历，即公历；固定十二个朔望月作为一年的称作阴历。

水运浑象仪浑天仪是一种表演天体视运动的仪器。它把太阳、月亮、二十八宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个圆球面上，能使人不受时间限制，随时了解当时的天象。白天可以看到当时在天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；阴天和夜晚也能看到太阳所在的位置。用它能表演太阳、月亮以及其他星象东升和西落的时刻、方位，还能形象地说明夏天白天长，冬天黑夜长的道理等。

南宋史学家李心传于《建炎以来朝野杂记》甲集卷四有以下的记载：

浑天仪，古器也。旧京凡四座，每座约用铜二万斤。至道仪在测验浑仪所，皇祐仪在翰林天文局，熙宁仪在太史局天文院，元祐仪在合台。绍兴三年，工部员外郎晋陵袁正功献浑仪木样，命有司制之，太史局请折半制造，计用铜八千四百馀斤。诏工部侍郎提举，後以巡幸不克成。时资州龙水县士人张大橶以木为盖天，言可备军幕中候验。七年汞，席大光为制置大使，献诸朝。其後，上在容中自作浑仪，然制差小。十四年四月，遂命有司制之，内侍邵谔领其事，久之乃成。三十二年，以授太史局焉。

苏颂在《新仪象法要》中绘制了有关天文仪器和机械传动的全图、分图、零件图50多幅，绘制机械零件150多种，其中多为透视图和示意图，这是我国也是世界上保存至今的最早最完整的机械图纸。正是根据这些图纸，王振铎、李约瑟等先生，才能较准确地复原出水运仪象台的全貌。例如从这些图纸和说明文字中可以知道，水运仪象台枢轮的运转规律是齿轮系从6个齿到600个齿的传动；每25秒落水一斗，每刻钟转一周，一昼夜转96周，而昼夜机轮、浑象、浑仪也转一周，这与地球运动是大致相应的。又如，通过这些图纸，我们知道水运仪象台第一层木阁内是昼夜钟鼓轮，有不等高的三层小立柱，可以拉动三个木人的拨子，以关拨作用拉动本人的手臂，到一刻钟时，木人出而击鼓，时初摇铃，时正敲钟。而第二层木阁内是昼夜时初正轮，第三层木阁内是报刻司辰轮，第四层木阁内是夜漏金钲轮，第五层木阁内是夜漏司辰轮。要是没有这些珍贵的图纸，我们就难以弄清木阁内的机械木人是如何按时击鼓、摇铃和敲钟的。因此，《新仪象法要》中所附机械图是了解苏颂天文著作及其成就的关键，同时也是进而释读张衡、一行、张思训等同类著作的钥匙。

苏颂在《新仪象法要》中还绘有多种星图，如“浑象紫微垣星图”、“浑象东北方中外官星图”、“浑象西南方中外官星图”、“浑象北极星图”、“浑象南极星图”、“四时昏晓加临中星图”、“春分昏中星图”、“春分晓中星图”、“夏至昏中星图”、“夏至晓中星图”、“秋分昏中星图”、“秋分晓中星图”、“冬至昏中星图”、“冬至晓中星图”等，计14幅。

所以，综上所述，利用水运浑象仪浑天仪，再配合一定的齿轮动力系统，可以精确地使日、月、星辰与大地在真实与模型间，维持方位上的立体对应，因此测出各星体的位置及关联，可以省略天文上面的繁琐计算过程，并将天体运行与时间、历法的关系直观地显示出来，但是通过对古文记录的查找人类并未找出有关水运浑象仪浑天仪的传动系统的具体文字记载，苏颂在《新仪象法要》虽然记载有若干图纸，但是人类还是无法完成对水运浑象仪浑天仪的传动系统的制造加工，近年来，虽有部分科研人员对水运浑象仪浑天仪的传动系统进行了深入的研究，并且取得了一定的进展，但是存在如下的缺陷：一、一味的追求结构简单，导致传动精度低；二、一味的追求传动精度高，结构导致传动机构复杂，传动效率低，能量损耗较大。因此，设计一种结构简单，传动效率高的水运浑象仪浑天仪的传动系统显得尤为重要。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：通过对传统水运浑象仪浑天仪的传动系统进行改进，提供一种传动精度高、结构简单的水运浑象仪浑天仪的传动系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：