CN103135428B - 一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于天文仪器领域，特别涉及一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构。包括木阁、天轮、拨牙机轮、昼时钟鼓轮、时初正轮、报刻司辰轮、更筹轮、夜箭轮、报时支座和报时轴；木阁从上到下分为第一层至第五层，木阁固定在水运仪象台模型的机架上，木阁的第一层设置三个门，第二层至第五层各设置一个门；报时轴由上至下依次连接天轮、拨牙机轮、昼时钟鼓轮、时初正轮、报刻司辰轮、更筹轮和夜箭轮的中心，***到报时支座固定，报时支座安装在水运仪象台模型的机架上，并可以旋转，天轮与水运仪象台模型的动力输出***连接；通过扣钟机构设计完成水运仪象台报时装置自动计时演示功能。

Description

一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构

技术领域

本发明属于天文仪器领域，特别涉及一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构。

背景技术

水运仪象台是苏颂等人在北宋元祜年间(公元1086～1093年)设计的一座大型天文仪器，集自动计时、天文观测和星象演示为一体，代表中国古代天文观测、机械制造与建筑工程等方面的最高水平，凝聚了中国古代科学技术达到顶峰时期的天文历算、冶金铸造、机械工艺和建筑工程等多方面的优秀成果，是中国古代科技史上最具代表性的重大发明创造。

由于时间对农业生产的重要性，中国对计时装置研究创造已有两千多年的历史。中国计时器的发明经过由简单到复杂的过程，从日晷、漏壶到张衡的水力天文仪器上的报时装置。从唐代开元年间开始，在水力天文仪器上很明显的装上了一种相当复杂的机械计时装置，并通过摇铃、撞钟、击鼓和木偶执辰牌等方式达到自动报时的效果。根据《新仪象法要》记载，水运仪象台报时装置由木阁与七个报时轮组成。其中，木阁总共分为五层。木阁第一层开有三个门，每当某一时辰开始时，左门红衣司辰摇铃。每当到某一刻时，中门绿衣司辰击鼓。每当某一时辰中间时，右门紫衣司辰撞钟。但是，对于《新仪象法要》记载的水运仪象台报时装置中摇铃、击鼓和敲钟的实现过程和具体结构均未给出。

发明内容

为了实现《新仪象法要》记载水运仪象台报时装置自动计时演示功能，本发明的目的是提供一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构，以实现报时装置中摇铃、击鼓和敲钟等动作。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

包括木阁、天轮、拨牙机轮、昼时钟鼓轮、时初正轮、报刻司辰轮、更筹轮、夜箭轮、报时支座和报时轴；

木阁从上到下分为第一层至第五层，木阁固定在水运仪象台模型的机架上，木阁的第一层设置三个门，第二层至第五层各设置一个门；

报时轴由上至下依次连接天轮、拨牙机轮、昼时钟鼓轮、时初正轮、报刻司辰轮、更筹轮和夜箭轮的中心，***到报时支座固定，报时支座安装在水运仪象台模型的机架上，并可以旋转，天轮与水运仪象台模型的动力输出***连接；

木阁的第一层与昼时钟鼓轮位置相对，木阁的第一层上设置三个木人，分别为左门绯司辰、中门绿司辰、右门紫司辰；在昼时钟鼓轮上沿圆周均匀安装12根46～50mm的中插销与时初正轮的报时正司辰相对应，触发木阁第一层的左门绯司辰摇铃；在昼时钟鼓轮上沿圆周均匀安装12根62～65mm的长插销与时初正轮报时初司辰相对应，触发木阁1第一层的右门紫司辰扣钟，中插销和长插销交错分布，且相邻的两个中插销与长插销间的圆心角相等；在昼时钟鼓轮上沿圆周均匀安装100根30～40mm的短插销与报刻司辰轮的报刻司辰相对应，触发木阁第一层的中门绿司辰击鼓；当某一时辰开始时，左门红衣司辰摇铃，每当到某一刻结束时，中门绿衣司辰击鼓，每当某一时辰中间时，右门紫衣司辰撞钟；

木阁的第二层与时初正轮位置相对，时初正轮上设置24个报时司辰，分别与中插销、长插销位置相对；报时司辰身上刻有时辰；

木阁的第三层与报刻司辰轮位置相对，报刻司辰轮上设置100个报时司辰，分别与短插销位置相对应；

木阁的第四层与更筹轮位置相对，更筹轮上设置38个更筹轮插销，木阁的第四层上设置38个与更筹轮插销相对应的报时司辰，每到日落、五更和日出时，第四层木门中的报时司辰击打金钲；通过调整更筹轮的位置和角度，可以纠正由于不同季节产生的时间差；

木阁的第五层与夜箭轮的位置相对，夜箭轮上设置38个报时司辰，每个报时司辰与木阁第四层中的报时司辰相对应，用于显示具体夜间各时刻；

钟固定在木阁的第一层上，固定结构固定在木阁上，触发结构与固定结构通过销连接，同时，弹簧的两端分别固定在触发结构和固定结构上；触发结构位于木阁第一层水平面上方，高于中插销且不高于长插销，与长插销配合；当弹簧处于无变形状态时，触发结构上的钟锤与钟内表面相接触，当轮盘转动时，轮盘上的插销与触发结构接触，压缩弹簧，触发结构上的钟锤与钟分离，当轮盘转过一定角度后，触发结构与插销分离，弹簧得到释放，带动触发结构复位，使得触发结构上的钟锤与钟完成敲击过程；

鼓、铃、钲采用与钟相同的击打结构；鼓的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，不高于短插销的高度，与短插销配合；铃的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，高于短插销且不高于中插销，与中插销配合；钲位于木阁第四层，与更筹轮插销配合。

所述天轮、拨牙机轮、昼时钟鼓轮、时初正轮、报刻司辰轮、更筹轮和夜箭轮均平行于地面。

所述昼时钟鼓轮上的长插销、中插销以及短插销所在圆周的直径不同，短插销在最外圈圆上，中插销在中圈圆上，长插销在最内侧圆上。

本发明的有益效果是：通过触发结构、弹簧、固定结构和插销共同作用可以完成《新仪象法要》记载水运仪象台报时装置自动计时演示功能，适用于科普教学。

附图说明

附图1是本发明整体结构示意图。

附图2是本发明报时轮的结构示意图。

附图3是本发明撞钟结构原理示意图。

附图4是本发明昼时钟鼓轮插销分布示意图。

图中标号：

1-木阁；2-天轮；3-拨牙机轮；4-昼时钟鼓轮；5-时初正轮；6-报刻司辰轮；7-更筹轮；8-夜箭轮；9-报时支座；10-报时轴；11-报时司辰；12-钟；13-触发机构；14-固定结构；15-弹簧；16-插销；17-轮盘；18-销。

具体实施方式

本发明提供了一种用于古代水运仪象台的报时控制装置结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

参照图1，该结构包括木阁1、天轮2、拨牙机轮3、昼时钟鼓轮4、时初正轮5、报刻司辰轮6、更筹轮7、夜箭轮8、报时支座9和报时轴10。

木阁1从上到下分为第一层至第五层，木阁1固定在水运仪象台模型的机架上，木阁1的第一层设置三个门，第二层至第五层各设置一个门。

如图2和图4所示，报时轴10由上至下依次连接天轮2、拨牙机轮3、昼时钟鼓轮4、时初正轮5、报刻司辰轮6、更筹轮7和夜箭轮8的中心，***到报时支座10固定，各轮均平行于地面；报时支座10安装在水运仪象台模型的机架上，并可以旋转，天轮2与水运仪象台模型的动力输出***连接。

木阁1的第一层与昼时钟鼓轮4位置相对，木阁1的第一层上设置三个木人，分别为左门绯司辰、中门绿司辰、右门紫司辰；在昼时钟鼓轮4上沿圆周均匀安装12根46～50mm的中插销与时初正轮5的报时正司辰相对应，触发木阁1第一层的左门绯司辰摇铃；在昼时钟鼓轮4上沿圆周均匀安装12根62～65mm的长插销与时初正轮5报时初司辰相对应，触发木阁1第一层的右门紫司辰扣钟，中插销和长插销交错分布，且相邻的两个中插销与长插销间的圆心角相等；在昼时钟鼓轮4上沿圆周均匀安装100根30～40mm的短插销与报刻司辰轮6的报刻司辰相对应，触发木阁1第一层的中门绿司辰击鼓；当某一时辰开始时，左门红衣司辰摇铃，每当到某一刻(一刻为14.4分钟)结束时，中门绿衣司辰击鼓，每当某一时辰中间时，右门紫衣司辰撞钟。

木阁1的第二层与时初正轮5位置相对，时初正轮5上设置24个报时司辰，分别与中插销、长插销位置相对；报时司辰身上刻有时辰。

木阁1的第三层与报刻司辰轮6位置相对，报刻司辰轮6上设置100个报时司辰，分别与短插销位置相对应。

木阁1的第四层与更筹轮7位置相对，更筹轮7上设置38个更筹轮插销，木阁1的第四层上设置38个与更筹轮插销相对应的报时司辰，每到日落、五更和日出时，第四层木门中的报时司辰击打金钲；通过调整更筹轮的位置和角度，可以纠正由于不同季节产生的时间差。

木阁1的第五层与夜箭轮8的位置相对，夜箭轮8上设置38个报时司辰，每个报时司辰与木阁1第四层中的报时司辰相对应，用于显示具体夜间各时刻。

如图3所示，钟12固定在木阁1的第一层上，固定结构14固定在木阁1上，触发结构13与固定结构14通过销18连接，同时，弹簧15的两端分别固定在触发结构13和固定结构14上；触发结构13位于木阁1第一层水平面上方，高于中插销且不高于长插销，与长插销配合。

鼓、铃、钲采用与钟12相同的击打结构；鼓的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，不高于短插销的高度，与短插销配合；铃的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，高于短插销且不高于中插销，与中插销配合；钲位于木阁第四层，与更筹轮插销配合。

以敲钟动作为例，本发明的工作原理为：当弹簧15处于无变形状态时，触发结构13上的钟锤与钟12内表面相接触，当轮盘17转动时，轮盘17上的插销16与触发结构13接触，压缩弹簧15，触发结构13上的钟锤与钟分离，当轮盘17转过一定角度后，触发结构13与插销16分离，弹簧15得到释放，带动触发结构13复位，使得触发结构13上的钟锤与钟完成敲击过程。

Claims (3)

1.一种用于水运仪象台模型的报时控制结构，其特征在于，包括木阁(1)、天轮(2)、拨牙机轮(3)、昼时钟鼓轮(4)、时初正轮(5)、报刻司辰轮(6)、更筹轮(7)、夜箭轮(8)、报时支座(9)和报时轴(10)；

木阁(1)从上到下分为第一层至第五层，木阁(1)固定在水运仪象台模型的机架上，木阁(1)的第一层设置三个门，第二层至第五层各设置一个门；

报时轴(10)由上至下依次连接天轮(2)、拨牙机轮(3)、昼时钟鼓轮(4)、时初正轮(5)、报刻司辰轮(6)、更筹轮(7)和夜箭轮(8)的中心，***到报时轴(10)固定，报时轴(10)安装在水运仪象台模型的机架上，并可以旋转，天轮(2)与水运仪象台模型的动力输出***连接；

木阁(1)的第一层与昼时钟鼓轮(4)位置相对，木阁(1)的第一层上设置三个木人，分别为左门绯司辰、中门绿司辰、右门紫司辰；在昼时钟鼓轮(4)上沿圆周均匀安装12根46～50mm的中插销与时初正轮(5)的报时正司辰相对应，触发木阁(1)第一层的左门绯司辰摇铃；在昼时钟鼓轮(4)上沿圆周均匀安装12根62～65mm的长插销与时初正轮(5)报时初司辰相对应，触发木阁(1)第一层的右门紫司辰扣钟，中插销和长插销交错分布，且相邻的两个中插销与长插销间的圆心角相等；在昼时钟鼓轮(4)上沿圆周均匀安装100根30～40mm的短插销与报刻司辰轮(6)的报刻司辰相对应，触发木阁(1)第一层的中门绿司辰击鼓；当某一时辰开始时，左门红衣司辰摇铃，每当到某一刻结束时，中门绿衣司辰击鼓，每当某一时辰中间时，右门紫衣司辰撞钟；

木阁(1)的第二层与时初正轮(5)位置相对，时初正轮(5)上设置24个报时司辰，分别与中插销、长插销位置相对；报时司辰身上刻有时辰；

木阁(1)的第三层与报刻司辰轮(6)位置相对，报刻司辰轮(6)上设置100个报时司辰，分别与短插销位置相对应；

木阁(1)的第四层与更筹轮(7)位置相对，更筹轮(7)上设置38个更筹轮插销，木阁(1)的第四层上设置38个与更筹轮插销相对应的报时司辰，每到日落、五更和日出时，第四层木门中的报时司辰击打金钲；通过调整更筹轮的位置和角度，可以纠正由于不同季节产生的时间差；

木阁(1)的第五层与夜箭轮(8)的位置相对，夜箭轮(8)上设置38个报时司辰，每个报时司辰与木阁(1)第四层中的报时司辰相对应，用于显示具体夜间各时刻；

钟(12)固定在木阁(1)的第一层上，固定结构(14)固定在木阁(1)上，触发结构(13)与固定结构(14)通过销(18)连接，同时，弹簧(15)的两端分别固定在触发结构(13)和固定结构(14)上；触发结构(13)位于木阁(1)第一层水平面上方，高于中插销且不高于长插销，与长插销配合；

鼓、铃、钲采用与钟(12)相同的击打结构；鼓的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，不高于短插销的高度，与短插销配合；铃的触发结构分别位于木阁第一层水平面上方，高于短插销且不高于中插销，与中插销配合；钲位于木阁第四层，与更筹轮插销配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于水运仪象台模型的报时控制结构，其特征在于，所述天轮(2)、拨牙机轮(3)、昼时钟鼓轮(4)、时初正轮(5)、报刻司辰轮(6)、更筹轮(7)和夜箭轮(8)均平行于地面。

3.根据权利要求1所述的一种用于水运仪象台模型的报时控制结构，其特征在于，所述昼时钟鼓轮(4)上的长插销、中插销以及短插销所在圆周的直径不同，短插销在最外圈圆上，中插销在中圈圆上，长插销在最内侧圆上。