弩弓、冶铁水排、木风箱

  来源: 中国国学网

弩弓

　　大约在3万年以前，我国就发明了弓箭，这是机械方面最早的一项发明；说明人类开始使用复合工具，弓是利用人在拉弦过程中积累起来的力量，以瞬间爆发的形式将箭弹射出去，这说明人类已经具备了机械储存力量的知识。正如恩格斯所说：“弓箭对于蒙昧时代，正如铁剑对于野蛮时代和火器对于文明时代一样，乃是决定性的武器。”弓和箭是使用时间最长的古老兵器，弓箭可以远射，原始人有了弓箭，就比较容易获得猎物，也可以制服那些凶猛的野兽了。后来，部落之间发生战争，弓箭就成了重要的兵器。最早的弓是用单片的木头或者竹子做的弓背，用动物的筋制成弓弦；箭是一头削尖了的木棍或竹竿。
　　春秋时期出现弩，控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。弩弓的发射原理是相同的，比弓箭射得远，杀伤力强，并克服了拉弓时体力受限制而不能持久得弱点。到汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格，这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字。宋应星（1587～1644（？））的《天工开物》在卷十五《佳兵篇》中记述了测试弓弦弹力大小的方法：“凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少”，方法十分巧妙。该书在我国失传300年，于1926年才由日本找回翻印本。
　　
　　冶铁水排
　　水排是我国古代一种冶铁用的水利鼓风装置。人类早期的鼓风器大都是皮囊。一座炉子用好几个囊，放在一起，排成一排，就叫“排囊”用水力推动这些排囊，就叫“水排”。水排发明于东汉早期，是南阳太守杜诗（？－38）在总结劳动人民实践经验基础上发明的。因为它“用力少，见功多”所以大家乐于使用。三国时期的韩暨把它推广到了魏国官营冶炼作坊中，用水排代替过去的马排、人排，四季不歇。水排不但节省了人力、畜力，而且鼓风能力比较强，因此促进了冶铁业的发展。水排在我国沿用了很长一个时期，直到本世纪七十年代，一些地方还在使用。
　　汉代的水排由同一时期的水碓和翻车结构推测，也是一种轮轴拉杆传动装置、我国古代水排构造的详细技术最早见于元代的《王祯农书》，依水轮放置方式的差别，分为立轮式和卧轮式两种。都是通过轮轴、拉杆及绳索把圆周运动变成直线往复运动的，以此达到起闭风扇和鼓风的目的。因为水轮转动一次，风扇可以起闭多次，所以鼓风效能大大提高。
　　
　　木风箱

　　鼓风器最早是皮囊，后来是风扇，再后来是风箱。风扇大约发明于公元十世纪以前。活塞式风箱最早见于明代，是一种古老的活塞式鼓风器，记载史见于明代宋应星著的《天工开物》，沿用至今。风箱两端各设一个进风口，口上设有活瓣，箱侧设有一风道，风道侧端各设一个出风口，口上亦置有活瓣。通过伸出风箱外的拉杆，驱动活塞往复运动，促使活瓣一起一闭，以达到鼓风的目的。木风箱的动力有人力和水利等。风箱靠活塞推动和空气压力自动启闭活门，成为金属冶铸的有效的鼓风设备。