●能工巧匠燕肅

30●能工巧匠燕肅

燕肅，字穆之，青州（今山東益都）人，人稱“燕龍圖”。學(xué)識(shí)淵博，精通天文物理，有指南車、記里鼓、蓮花漏等儀器的創(chuàng)造發(fā)明，著有《海潮論》，并繪制了《海潮圖》以說(shuō)明潮汐原理。

燕肅幼年喪父，家境貧寒，他依靠真才實(shí)學(xué)，走上仕途，從鳳翔府的推官一直做到禮部侍郎。但是他不是一個(gè)只會(huì)讀書(shū)作文的平庸之輩，而是一位多才多藝的能工巧匠。他涉獵文學(xué)、美術(shù)、園藝，對(duì)百工技巧和機(jī)械制造頗有造詣。

西方世界到十九世紀(jì)才懂得傳動(dòng)機(jī)械中的差速齒輪原理，而在十世紀(jì)，燕肅就開(kāi)始運(yùn)用這一原理成功地制造了指南車和記里鼓車。

指南車和記里鼓車相傳黃帝時(shí)就有人發(fā)明過(guò)，三國(guó)時(shí)代的馬鈞，南北朝時(shí)代的解飛也曾有過(guò)造指南車和記里鼓車的記載，但都無(wú)詳細(xì)說(shuō)明。但燕肅造車的記載則在《宋史》上明確地記錄了下來(lái)。

燕肅的指南車車上有一根豎軸，軸頭上立一衣冠木俑，木俑直臂伸指，遙指前方，無(wú)論車向何方行駛，木俑的手指始終指向正南方。這輛奇異的車子一造好便轟動(dòng)一時(shí)。

燕肅是怎么做的呢？奧秘在哪里呢？他制作的關(guān)鍵就在一套齒輪傳動(dòng)裝置。車中木俑就安在車?yán)镆粋€(gè)帶四十八個(gè)齒的大平輪上，另有兩個(gè)直徑為六尺的齒輪，間距為六尺，每個(gè)車輪的內(nèi)側(cè)還有一個(gè)帶二十四個(gè)齒的小齒輪。在大平輪和車輪邊的小齒輪上端還有一個(gè)小平輪，由一根通過(guò)滑輪的繩索懸系，繩索的另一端系在車轅的后端。當(dāng)車向前行駛時(shí)，各個(gè)齒輪不會(huì)失去平衡，不會(huì)使大平輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因此木俑也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，手也指向正南方。而當(dāng)車向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，車轅前端向左，后端向右偏，這樣車轅后端的繩子就左緊右松，右邊的小平輪在鐵墜子的重力下下落，嵌入車輪的大干輪和輪側(cè)的小齒輪中間，齒輪互相咬合。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，輪側(cè)的小齒輪也轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，從而帶動(dòng)大平輪以相反方向也轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，這樣車子向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)了多少角度，大平輪則向右轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，大平輪上的木俑也向車子轉(zhuǎn)動(dòng)的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度。由此，車子無(wú)論向什么方向轉(zhuǎn)動(dòng)，木俑手指的方向始終是不變的。

燕肅的聰明才智還表現(xiàn)在記里鼓車的制造上，這種車也很神奇有趣：當(dāng)車走滿一里路時(shí)，車上的木俑就會(huì)敲一下鼓；走滿十里時(shí)，再敲一下鐘。坐車的人就可清楚地知道自己走了多少路程。這種記里鼓車也是運(yùn)用齒輪傳動(dòng)裝置制成的。這種車的車輪內(nèi)側(cè)也有隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪，這一齒輪在車子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)其他的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，這組齒輪在一定時(shí)間里的轉(zhuǎn)速也并不相同，這組齒輪就叫做差速齒輪?，F(xiàn)代汽車的里程表也依此設(shè)置，與記里鼓車的原理是一致的。

在燕肅的記里鼓車?yán)镅b有一只車子走滿一里只轉(zhuǎn)動(dòng)一周的齒輪，還有一只車子走滿十里才轉(zhuǎn)滿一周的齒輪，兩種齒輪帶動(dòng)木俑擊鼓或擊鐘，計(jì)量行程。燕肅將這種失傳的記里鼓車重新制造出來(lái)，無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可循，實(shí)際上是一種發(fā)明創(chuàng)造。

除此之外，燕肅還改進(jìn)了古代計(jì)時(shí)的儀器——漏壺，制造了比較精確的新型漏壺。主要原理是設(shè)置兩個(gè)水柜，上柜供水，下柜容水，中間用“渴烏”（虹吸管）連接，可以隨時(shí)調(diào)解下柜水的高度，恒定水壓，使滴水的速度保持穩(wěn)定，使漏壺顯示的時(shí)間更為精確。

◆燕肅在近千年前就掌握了差速齒輪傳動(dòng)這種較為復(fù)雜的機(jī)械原理，很讓后人敬佩嘆服。