风力驱动的历史车轮

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1、风力驱动的历史车轮王守谦原创

2、2012-10-0508:59

3、　　风力是人类最早利用的能源形式之一，古代人广泛利用风力驱动，推动了人类历史和文明的快速发展。　　在蒸汽机出现之前，除了水力、畜力等常用动能之外，飘忽不定的风也成了人类生产和生活领域的伙伴，被广泛应用于粮食加工、信息传递、灌溉和水上交通。从某种意义上说，正是由于早期中国人利用风力的广泛与高效，中华文明的帆樯才高扬南下，在十六世纪之前的海洋上独树一帜。同样也是借助风的驱动，伊比利亚半岛的航海家不但以更大的成就终止了中国的航海传奇，而且促成了更多大陆陆块的邂逅，真正意义上的世

4、界史由此发端。　听风、测风是利用风力的前提，也是关键。至少在商代，善观天象的巫师已经懂得判断风向。他们在风杆上悬挂质地轻薄、易于飘荡的布帛或长羽，制成一种叫做“伣”的简单示风器，作为宫廷安排政治日程或日常活动的参考依据之一。秦汉时期继续沿用，但已被称为“綄”或者“五两”。汉武帝时期，建章宫的屋顶或壁门上安装有铜凤凰，“下有转枢，向风若翔”。一旦有风吹来，即呈迎风欲飞状，看凤首即知风向。东汉名士张衡不但对地震观测颇有心得，还深通相风之术。他曾发明相风铜乌，“遇风乃动，察其所自，云乌动百里，风鸣千里”，既可测知风向，也能测出风力。　　风

5、力驱动农业进步　　在农业时代，谷物清选加工业是风力利用最为广泛的生产领域之一。先民们最早只是依靠自然风的吹拂，即利用杴和飏篮的“扬”法，把谷粒与秕谷或谷物表皮分开。随着技术和工具的不断改进，自然风和人造风开始被互补利用。先是利用簸箕所产生的间断的人造风，后来则出现了门式大风扇和可连续做功的风扇车。英国学者李约瑟对后者评价极高，认为“中国旋转式鼓风机（卧轴式风扇车）的一个突出的特点是进风口总是在中央，因此必须承认它是所有离心式压缩机的祖先，甚至连现代的巨型风洞也是从它们演变出来的。”　　农业和其他领域的给排水作业，是古代中国利用风能的

6、另一种形式。东部沿海和长江流域常常采用立轴式风车和卧轴式风车代替人力。前者利用自然风的动能推动风车叶片，将气流的直线运动转化为圆周运动。卧轴式风车则是通过调节帆脚索，使帆面与风轮的回转平面保持适当的夹角，利用风帆与气流垂直方向的分力产生驱动力，驱动风轮转动。这些风车的硬质平衡纵帆能够充分利用侧向风。其风向调节系统不仅不受风向影响，而且可以根据风力大小，改变帆的受风面积。　　明代文献对风力给排水的生产活动记载颇多。童冀的《水车行》一文对零陵一带使用风力翻车的情景作了如下描述：“零陵水车风作轮，缘江夜响盘空云。轮盘团团径三丈，水声却在风

7、轮上。……轮盘引水入沟去，分送高田种禾黍”。徐光启曾著有《农政全书》和《天工开物》两书。前者记载，河北、河南等地曾利用“高山旷野”的风力，驱动“风轮”灌田。后者则称，江南“以风帆数扇”驱动翻车，“去泽水以便栽种”，即利用风车排出低洼地的积水，开荒种田。到了晚明，官员王徵曾与旅华传教士邓玉函（J.Terrenz）编译《远西奇器图说录最》，介绍西方的风车，但已经无法引起关注，因为在这一时期，中国风车技术早已成熟并在各地广泛利用了。　　时至清代，风力在农业生产中的利用更为普遍。清初学者方以智所撰《物理小识》记载，江苏淮、扬等地到处可见“用

8、风帆六幅车水灌田者”。另一学者金武祥也发现，通州、泰州等地遍布立轴式风车，“随风左右，下置龙骨车，挽水而上，日夜不绝，较水车同一便疾也”。对于以旱作为主的北方人而言，风力车水是一件新奇的事情。天津塘沽籍官员井煦饶有兴味地写道，在江南“见有稻田以风车提水，仿式造之，布帆八面，上有铁柱，下有铁碗，随风而行，不烦骡马。择临滩地势宽广者试用之，费省功倍。”　　滨海盐场的给排水作业需要大量人力，为节省成本，也多用风力代劳。清代学者周庆云称赞天津长芦盐场的风车投入少，功效高，“有风即转，昼夜不息。不假人工，不资人力，洵佳构也”。在民国时代，从苏

9、北到福建莆田的大多数盐场几乎都能看到立轴式风车的缓缓转动。甚至到了建国初期，渤海之滨的汉沽塞上区和塘大区还有立轴式风车600余部。　　工业革命以前，中国以外的其它地区也非常依赖风力。据学者查尔斯•辛格在《技术史》一书中的记载，“在阿富汗，所有的风车和提水的轮子都是由北风带动的，它们都朝向北。风车附带有一系列百叶窗，通过关闭或打开百叶窗就能控制风的进出。如果风力太强，面粉会被摩擦产生的巨大热量烘焦变黑，甚至磨石也会因变热而碎裂”。　　13至14世纪，欧洲低地国家、德国北部平原和拉脱维亚、俄国低海拔平原地区，也开始使用塔式风车。在那里，

10、“风车主要用作提水机或抽水机的原始动力”。西多会的僧侣，曾在湖泊和沼泽地区大规模地推广风力排水装置。西班牙作家塞万提斯在小说《堂吉诃德》中对主人公与风车的战斗的描述，事实上正是当地风力利用的一个写照。在另一个国家荷兰，“风车被用在各种