水車
呢篇文講機械。想搵第二個意思嘅話，請睇水車 (搞清楚)。
水車係用水推郁嘅摩打，將水力轉成機械能，係舊時磨坊其中一種動力來源。入面可以係轆或者渦輪。
水車會影響到佢哋條河嘅水流。水車運作緊嗰陣，條河會積住啲沉積物，特別係喺逆流嗰個位。喺逆流位附近，水浸同埋旁邊泛濫平原嘅沉積都會多咗。不過，過咗一排之後，呢啲影響會因為河岸高咗而消失。如果拆咗架水車，河流會沖刷得更加勁，河道變返深。
歷史
[編輯]水車場基本上有兩種：一種係用直立嘅水車驅動，靠齒輪機構轉換軸心嚟傳動；另一種就係用橫嘅水車。前者仲可以再分三種，視乎水係點樣打到水車上面：上射式、中射式同下射式水車。
西方
[編輯]古代
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水車場嘅主要部件——水車同齒輪——係希臘人喺公元前一世紀發明嘅。到咗羅馬帝國時期，下射式、上射式同中射式嘅水車場都已經開始運作[1]。
西方最早關於動力水車嘅文獻，係公元前80年左右一份假託拜占庭嘅菲洛（約公元前280年-220年）寫嘅嘢。沙基亞（水車）嘅螺旋結構當時已經整好，喺托勒密王朝埃及公元前2世紀嘅壁畫都有畫到[2]。
Lewis 話用橫嘅水車嘅簡單水車場係喺希臘嘅殖民城市拜占庭喺公元前3世紀前半開始用；用直嘅水車嘅水車場就喺托勒密王朝時期嘅亞歷山大喺公元前240年左右開始用[3]。不過一般嚟講，人哋都覺得係喺公元前2世紀後半先開始用。
古希臘地理學家斯特拉波喺佢嘅《地理學》入面講，公元前71年之前，龐托斯嘅米特里達梯六世嘅宮殿隔籬就已經有水力磨坊[4]。
古羅馬工程師維特魯威喺公元前40年到公元前10年左右，第一次喺西方從工程角度記錄咗水車場。佢講嘅係用下射式水車做動力，靠齒輪機構傳動[5]。佢仲講到有用水力機械嚟攪麵團同泥[6]。
古希臘諷刺詩人安提帕特羅斯喺公元前20年到公元10年左右，講到用改良咗嘅上射式水車嘅水車場[7]。佢讚美磨粉嘅過程同埋呢樣嘢減輕人類勞動嘅事實，講咗啲咁嘅嘢[8]：
磨粉嘅女人，收工啦！唔使再磨㗎啦！而家就算朝早雞叫，你哋都可以繼續瞓。得墨忒耳叫寧芙做你哋以前要做嘅嘢，佢哋跳上轆，轉動車軸。轆周圍嘅齒輪[注釋 1]帶動車軸，再轉動尼西羅斯島產嘅空心磨石。我哋可以唔使做苦力就食到大地嘅產物，黃金時代就嚟返嚟㗎啦！
古羅馬嗰陣時，有個叫老普林尼嘅學者喺公元70年左右寫咗本《博物誌》。佢話意大利半島大部分地方都用緊水力驅動嘅彈簧錘[9]。喺敘利亞省嘅安提阿，啲考古學家仲發現咗公元73年左右用嚟整毛織物嘅水車場嘅證據添[10]。
南法國公元2世紀嘅巴爾貝加爾水道有水車場，係古代羅馬西邊機械動力集中嘅地方之一[11]。嗰度有16個上射式水車，驅動埋同樣數量嘅磨粉機。每日可以整到大概4.5噸嘅粉，夠晒嗰陣時住喺阿爾勒12,500個人食。喺羅馬嘅亞尼庫倫山上都有蓋過類似嘅水車場，專門供應小麥粉畀羅馬。呢個設施對羅馬咁重要，後尾仲要將奧勒良城牆擴建，將佢包埋入去。
喺法國嘅萊瑪特爾德韋爾，考古學家發現咗2世紀末左右嘅中射式水車水車場[12]。
喺公元3世紀嘅希拉波利斯有個切石頭嘅水車場，係西方最早用曲柄同連桿嘅例子[13]。6世紀左右喺傑拉什同以弗所嘅石場都有類似嘅水車場[14]。4世紀有個叫奧索紐斯嘅詩人喺首關於摩澤爾河嘅詩入面提過切大理石嘅水車場（喺而家嘅德國）。差唔多同一時期，個基督教聖人格里高利·尼撒都記低咗羅馬帝國各地點樣用水力[15]。
最古老嘅渦輪機水車場，據講係喺非洲行省嘅舍姆圖遺址同泰斯杜爾發現嘅，大約係3世紀尾到4世紀頭嘅嘢[16]。最古老嘅用水力嘅熔爐就係喺法國嘅馬賽發現嘅[17]。
老普林尼話水車場主要係用嚟將穀物整成粉，但都有用嚟整毛織物同切大理石[8]。
古羅馬除咗有固定嘅水車，仲有浮喺水面嘅水車，喺羅馬帝國各地都用得到。軸係直嘅，水車本身係平嘅叫做希臘式；軸係橫嘅，水車本身係直嘅就叫做羅馬式。希臘式早啲出現，結構簡單啲，但係水流唔夠快就唔掂，而且驅動唔到大嘅石磨。羅馬式就要用齒輪嚟改變轉動軸嘅方向。
考古學家淨係搵到十幾個古羅馬水車場，但係因為羅馬水道遍地都係，佢哋覺得應該仲有好多未發現嘅水車場遺址。譬如喺倫敦，喺弗利特河附近搵到啲水道遺跡，估計可能係用潮汐力嘅水車場[18]。
公元537年，東羅馬帝國嘅將軍貝利撒留包圍東哥特王國嗰陣，好醒目噉用咗啲叫做水車船嘅嘢，截斷咗哥特人嘅食水供應[19]。呢啲嘢就係將水車裝喺船上面，然後將船繫喺水流急嘅河度。
![下射式水車喺公元前1世紀左右開始喺水車場用。[5]](/wiki/File:Undershot_water_wheel_schematic.svg)
![上射式水車都係喺公元前1世紀左右開始喺水車場用。[7]](/wiki/File:Overshot_water_wheel_schematic.svg)
![中射式水車就係喺公元3世紀左右開始喺水車場用。[12]](/wiki/File:Breastshot_water_wheel_schematic.png)
![反衝式（或者叫背衝式）水車係用嚟增加中射式水車嘅馬力嘅[20]。](/wiki/File:Pitchback_water_wheel_schematic_(2).svg)
中世紀
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雖然西羅馬帝國玩完之後有段時間叫做民族大遷徙，但係水車場嘅重要性都冇變過。中世紀早期講水車場嘅文件（好似法典呀、修道院嘅章程呀、聖人傳記呀咁）突然間多咗好多，同水車場急速增加嘅時間啱啱好一致。
話說6世紀嘅高盧有10個水車[21]。到咗加洛林王朝嘅時候，佢哋轄下嘅水車場就多到「數唔清」喇[22]。威廉征服之後寫嘅末日審判書（1086年）就話單係英格蘭就有5,624個水車場，但係考古學家淨係搵到2%嘅確實位置[23]。後尾啲學者估計至少有6,082個水車場，但因為英格蘭北部嘅記錄唔夠清楚，實際上可能仲多[24]。到咗1300年左右，個數可能去到10,000到15,000個[25]。7世紀初愛爾蘭島都有水車場喇，8世紀嘅時候連羅馬帝國冇打贏過嘅德國北部都有水車場㗎喇[26]。水車船同用潮汐力嘅水車場喺6世紀就有證據話佢哋出現咗，但係再早啲嘅古代有冇就唔知喇[27]。呢啲水車場係跟住大西洋同河流嘅水位變化嚟運作㗎，反映咗中世紀早期水車場嘅普及。
最近幾年，喺愛爾蘭島嘅海邊連續發現咗好多用潮汐力嘅水車場遺址，佢哋嘅出現時間都比以前想像嘅早好多。喺沃特福特附近嘅基洛塔蘭就有個6世紀嘅垂直型潮汐水車場[28]。喺小島發現嘅兩條水道嘅水平型潮汐水車場大概係630年嘅嘢[29][30]。仲有垂直型嘅下射式潮汐水車場都發現咗[29][30]。喺北愛爾蘭嘅斯特蘭福德湖有個小島，上面有個叫 Nendrum 修道院水車場 嘅嘢，係787年嘅。佢嗰個石磨有830毫米直徑，垂直型水車最大可以整到7到8匹馬嘅馬力。喺同一個島仲搵到619年嘅水車場添[31][32]。
2005年，Adam Lucas 公佈咗西歐水車場唔同用途嘅出現時間。睇嚟法國喺水力利用方面走得幾前，不過Lucas都強調咗其他國家嘅水車場發展冇法國咁勁。
| 中世紀歐洲唔同行業開始用水車場嘅時間（770年-1443年） [33] | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 用途 | 時間 | 國家 | |||||||||
| 磨麥芽 | 770年 | 法國 | |||||||||
| 縮絨（整毛織物） | 1080年 | 法國 | |||||||||
| 整皮革 | 1134年左右 | 法國 | |||||||||
| 熔爐 | 1200年左右 | 英格蘭、法國 | |||||||||
| 磨利嘢 | 1203年 | 法國 | |||||||||
| 整麻線 | 1209年 | 法國 | |||||||||
| 風箱 | 1269年、1283年 | 斯洛伐克、法國 | |||||||||
| 造紙[34] | 1282年 | 西班牙 | |||||||||
| 鋸木 | 1300年左右 | 法國 | |||||||||
| 磨礦石 | 1317年 | 德國 | |||||||||
| 高爐 | 1384年 | 法國 | |||||||||
| 切鐵棒（整釘嘅材料） | 1443年 | 法國 | |||||||||
中國
[編輯]中國喺公元前三世紀開始用水車。最初係用嚟轉動拍打嘅槌仔（又叫杵）同石磨，喺全國都好廣泛咁用。喺好多地方嘅墳墓同遺跡都搵到佢哋嘅遺跡同零件。仲用咗嚟整天文觀測嘅渾天儀（張衡）。
到咗公元前二世紀嘅前漢時代，人哋開始用水力嚟透過齒輪同軸嚟帶動啲嘢，整出咗煉鐵用嘅風箱、操作窯爐嘅工具同翻車。前漢嘅學者桓譚喺佢大概公元20年寫嘅《新論》入面就提到過用水力嚟搗米。《後漢書》仲講到杜詩喺建武七年（公元30年）整咗個用曲柄嘅水力風箱。
公元488年，數學家兼工程師祖沖之整咗個水力磨米機，南齊嘅武帝（喺位482年至493年）仲親自去睇過。到咗隋朝（581年至618年），楊素據講喺六世紀初已經運作緊幾百個水磨廠。《廣弘明集》記載咗喺大業八年（612年），啲和尚仲討論過水磨廠賺到嘅錢。
到咗唐朝（618年至907年），喺737年仲立咗關於水路嘅法律，話水磨廠唔可以阻住水路，有時仲要規定只可以喺某啲季節先用得。八世紀唐朝嘅另一份文獻仲講到，政府會拆咗啲違規嘅水磨廠，無論係權貴嘅、商人嘅定係佛寺嘅，睇嚟呢啲法律執行得幾嚴格。唐玄宗（喺位712年至756年）手下嘅宦官高力士喺天寶八年（748年）就有五個水車嘅水磨廠，每日可以整到大概300斛嘅麵粉。
有人話喺610年或者670年左右，水磨廠嘅技術傳到咗日本。最遲喺641年，呢個技術就傳到咗西藏。
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印度
[編輯]伊斯蘭世界
[編輯]伊斯蘭世界繼承咗東羅馬帝國同薩珊王朝喺伊朗到埃及一帶廣泛使用嘅水車。喺伊斯蘭世界，水磨廠嘅用途好多，有磨粉、碾米、搗米、鋸木、煉鐵、製糖等等，仲有水車船同用潮汐嚟帶動嘅水車。到咗11世紀，伊斯蘭世界差唔多所有嘅聚落都有水磨廠，範圍由安達魯西亞同北非經中東去到中亞。中東嘅工程師喺水磨廠同抽水機度用曲軸、渦輪同齒輪，仲起水壩嚟儲水，等水磨廠可以用到更大嘅力。12世紀嘅時候，安達魯西亞將搓布同煉鐵用嘅水磨廠技術傳咗去基督教世界（西班牙）。11到13世紀嘅安達魯西亞仲起咗啲以水磨廠為中心嘅大型工廠。
伊斯蘭世界嘅工程師用咗幾個方法嚟增加水車嘅功率。一個係喺橋墩度裝水車，等可以用到更多水流。另一個就係水車船，即係喺河中間綁定艘船，喺船上面裝水車。呢個方法喺10世紀嘅底格里斯河同幼發拉底河度用過，佢哋用柚木同鐵整咗啲好大嘅水車船，每日可以整到10噸麵粉，供應巴格達嘅糧倉。
點用水車場
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通常嚟講，啲水車同渦輪都係靠河水或者專門整嘅池塘，經水道同大水管（即係啲用水溝、引水道同埋水管）送水嚟搞掂。水流嘅威力就會推動水車同渦輪嘅葉片轉動，帶動條軸心轉，然後用呢股轉動力去帶動其他嘢郁。啲用完嘅水就會經排水道走，有時仲可以再用嚟推動下一個水車或者渦輪。水量就靠水閘嚟控制，水閘仲可以用嚟對付水浸。大型嘅水車場水道多又複雜，所以水閘都多到爆。
最早嗰陣時啲水車場用橫放嘅水車。佢哋將個簡單嘅葉片水車橫瞓喺水流度，帶動條豎直嘅軸轉，上面直接安裝個石磨嚟磨嘢。呢種嘢冇齒輪，所以水車轉得幾快，石磨就轉得幾快，咁就直接影響到做嘢嘅速度。
歐美啲水車場用嘅豎直水車分三種：下射式、上射式同中射式。佢哋轉動條橫嘅軸，可以直接用嚟抬高啲錘仔或者杵，做得鍛造同縮絨啲嘢。不過要搞到石磨轉嚟整麵粉，就要將轉動軸整直。咁就要用齒輪，調節齒數仲可以加快轉速。歐美嘅製粉水車場個水車轉動條橫軸，軸嘅尾端有個齒輪。呢個齒輪同條豎軸上面嘅齒輪咬埋一齊，帶動同一條軸上面嘅大齒輪轉。再搭埋另一個細齒輪，帶動上面嘅石磨。睇吓水量幾多，就可以帶動幾多個石磨。到咗19世紀，呢個機關改良到一個水車可以帶動四個石磨。調整每級嘅齒輪比例，就可以加快石磨嘅轉速。開水閘大細可以補償季節性嘅水量變化。
通常嚟講，條豎軸上面嘅大齒輪淨係帶動一個石磨，不過一座建築物入面有幾組咁嘅機關都唔出奇。用一個水車帶動幾個石磨嘅機關，第一次畫出嚟嘅係Henry Beighton，喺1723年。之後喺1744年，John Theophilus Desaguliers出咗本書。
上射式水車係後期先整出嚟嘅新嘢，效率大概係傳統下射式嘅2.5倍。下射式就係簡單噉將水車擺喺水道嘅水流度，水流推動葉片轉，但係轉到後面又要推開啲水，所以效率低啲。上射式就將水流引到水車頂，解決咗呢個問題。水車唔係得葉片，仲有啲桶仔可以裝水。上面嘅水注落去，因為重量而開始轉。啲桶仔轉到下面嘅時候會斜起嚟，水就會流走。水車本身唔會浸喺排水道度，所以冇阻力。除咗水嘅重量之外，仲可以用到水跌落水車嘅衝擊力。要用上射式水車就要喺水車上面整個水池，仲要整水道同水閘。
到咗19世紀尾，有人發明咗潘式水輪，有啲水車場就將傳統水車換做水管同潘式水輪嘅渦輪。
有啲水車（用鋼整）嘅邊緣直接整咗齒輪牙，唔係用軸，而係直接將呢個齒輪同第二個齒輪咬埋一齊嚟帶動。
用潮汐搞掂嘅水車場唔係靠河水，而係喺海邊嘅小灣口整堤壩或者馬路。退潮嗰陣開水閘，等海水慢慢升起嚟入去個灣。到咗漲潮就閂埋水閘。外面啲潮退到一定程度，就開水車嘅水閘，放啲海水流出去轉動水車。喺加拿大嘅芬迪灣噉嘅地方，因為潮汐差好大，好使好用。而家仲識轉嘅例子有Eling Tide Mill。
仲有，啲大橋橋墩之間嘅水流會快過前後，所以有時會喺嗰度整水車。倫敦橋下面以前有好多水車場，啲船家仔成日投訴話好難過。
而家啲水車場有乜用
[編輯]到咗20世紀初，啲發達國家用電都平到爆，水車場就慢慢冇咗市場。不過直到60年代，啲鄉下地方仲有水車場繼續搞。而家仲有得睇嘅水車場主要係俾遊客睇嘅，真係用水車嚟做嘢嘅就少之又少。
啲發展中國家而家仲有用水車場整麵粉。譬如尼泊爾大概有25,000個水車屋，印度就有200,000個咁上下。好多都係用舊方法整，不過有啲就將啲木製零件換做金屬嘅，搞到效率好咗。好似尼泊爾鄉村科技中心喺2003年到2007年之間就改造咗2,400個水車屋。
水車場可以做啲乜
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- 整麵粉 - 轉動磨石，將穀物磨成粉。最常見嘅用途。
- 搗米 - 上下郁杵，將糙米搗成白米。日本喺江戶時代中期之後，啲城市就開始多用呢個。
- 製糖 - 轉動搾糖機，將甘蔗搾汁。
- 縮絨 - 整理毛織品嘅最後一步。
- 鋸木 - 整鋸仔郁，將樹切成木材。仲可以將樹皮剝咗整成粉，用嚟整皮。
- 紡紗 - 將棉花整成棉線。工業革命初期就用水車做動力。順便講埋，啲木製線軸都係用水車整嘅。
- 織布 - 將紗整成布。織地毯嘅工廠都有用水車做動力。
- 整黑火藥同無煙火藥。
- 冶金爐、煉鐵爐、整馬口鐵嘅工場喺未有蒸氣機之前都係用水力。仲有溶鐵爐嘅風箱都係用水車整。
- 磨刀
- 將鐵棒切成一定長度，整釘。
- 輾金屬
- 造紙 - 唔單止用水車做動力，仲要用好多水。
- 將啲有色金屬礦石用杵搞碎。
- 以前整針都係用水力。
- 以前榨菜籽油同芝麻油都係用水力或者風力搞掂個壓榨機。
- 發電 - 因為發電機技術進步同埋金屬齒輪組合得好，就算水車慢過10rpm都可以發電。最近啲細細粒嘅水力發電機就開始受歡迎返。
關於水車嘅藝術作品
[編輯]睇埋
[編輯]疏仕
[編輯]- ↑ Oleson 1984, pp. 325ff.; Oleson 2000, pp. 217–302; Donners, Waelkens & Deckers 2002, pp. 10−15; Wikander 2000, pp. 371−400
- ↑ Oleson 2000, pp. 234, 270
- ↑ Wikander 2000, pp. 396f.; Donners, Waelkens & Deckers 2002, p. 11; Wilson 2002, pp. 7f.
- ↑ Wikander 1985, p. 160; Wikander 2000, p. 396
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- ↑ 8.0 8.1 Lewis, M. J., Millstone and Hammer: the origins of water power, University of Hull Press 1997. ISBN 0-85958-657-X.
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- ↑ Kevin Greene, "Technological Innovation and Economic Progress in the Ancient World: M.I. Finley Re-Considered", The Economic History Review, New Series, Vol. 53, No. 1. (Feb., 2000), pp. 29-59 (39)
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- ↑ Spain, Rob: "A possible Roman Tide Mill", Paper submitted to the Kent Archaeological Society
- ↑ Wikander 2000, p. 383
- ↑ Yorke, Stan (2005). The Industrial Revolution explained. Newbury, Berks: Countryside Books. pp. 20–31. ISBN 978 1 85306 935 2.
- ↑ 雷吉娜·佩爾努《中世紀女性生存之道》（1987）白水社，第103頁。不過佢都有提醒話「（要考慮到嗰個年代寫嘅資料好少）」
- ↑ Wikander 1985, p. 170, fn. 45
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- ↑ Langdon 2004, pp. 9-10
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- ↑ 30.0 30.1 Rynne 2000, pp. 10, fig. 1.2; 17; 49
- ↑ McErlean & Crothers 2007
- ↑ 〈最近發現嘅787年潮汐水車場，喺Nendrum修道院遺址〉。原著喺2007年9月27號歸檔。喺2024年9月3號搵到。
- ↑ Adam Robert Lucas, 'Industrial Milling in the Ancient and Medieval Worlds. A Survey of the Evidence for an Industrial Revolution in Medieval Europe', Technology and Culture, Vol. 46, (Jan. 2005), pp. 1-30 (17).
- ↑ Burns 1996, pp. 417f.
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