设为首页收藏本站

科技网

[信息] 被中香炉:陀螺仪的始祖

[复制链接]
发表于 2013-9-21 09:09:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
【被中香炉】
被中香炉是中国古代盛香料熏被褥的球形小炉。它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层或三层同心圆环。炉体在径向两端各有短轴,支承在内环的两个径向孔内,能自由转动。同样,内环支承在外环上,外环支承在球形外壳的内壁上。炉体、内环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉体由于重力作用,不论球如何滚转,炉口总是保持水平状态。被中香炉的最早记载为西汉司马相如的《美人赋》。1963年在西安沙坡村出土的唐代银质被中香炉,球体外径50毫米,制作精细、镂刻雅致。被中香炉不仅是一种艺术珍品,从机构学的观点看,也是一项重要创造。

陀螺仪

陀螺仪




 楼主| 发表于 2013-9-21 09:09:41 | 显示全部楼层
【神奇的被中香炉】
《西京杂记》这部古书上说,汉武帝时,首都长安有位叫丁谖的巧匠,他制成了当时已经失传的“被中香炉”。在香炉中贮存着香料,点燃以后,放在被褥之中,随意滚动,香炉能始终保持水平状态,不会倾翻,香火也不会倾撒出来。这种巧妙的香炉到底有没有呢?是不是《西京杂记》的作者夸大其词呢?这个不解之谜,直到1963年,考古工作者在汉唐的古都西安发现窖藏一处,在200多件金银器皿中,发现了好几个“被中香炉”,人们研究了它的构造,才算有了答案,确实像《西京杂记》上说的一样。
原来,这种“被中香炉”是一个银制的高约5厘米的球形炉子。外壳由两个半球合成。壳上镂刻着精美的花纹,花纹间有空隙,借以散发香气。球壳内部装有大小两个环,大环装在球壳上,小环则套在大环内,两个环的轴相互垂直。置入香料的金碗又用轴装在内环上,并使金碗的轴与两个环的轴都保持垂直。由于这三根轴互相垂直,不论香炉的外壳如何滚动,置放香料的金碗在重力作用下,能始终保持水平状态。
令人惊异的是,“被中香炉”的构造原理,竟与现代陀螺仪中的万向支架完全相同!陀螺仪在现代的宇航、航空、航海事业中,已经扮演了重要的角色。但是,当陀螺在飞速旋转时,需要有支架给以支撑。最简单的陀螺仪,就是依靠这种万向支架来支撑的。在这种仪器中,由于有了万向支架的支撑,可以让陀螺的转轴指向任意方向。

陀螺仪

陀螺仪

在《西京杂记》的记载中,丁谖还不是“被中香炉”的发明人,只是将失传的事物再行创造出来,换句话说,“被中香炉”的发明还要早于丁谖活动的年代(公元前140年到80年)。西方直到公元1500年才由意大利科学家达·芬奇提出类似的设计,比我们的祖先晚了1600年。


 楼主| 发表于 2013-9-21 09:10:14 | 显示全部楼层
【发展】
被中香炉的最早记载为西汉司马相如的《美人赋》。1963年在西安沙坡村出土的唐代银质被中香炉,球体外径50毫米,制作精细、镂刻雅致。被中香炉不仅是一种艺术珍品,从机构学的观点看,也是一项重要创造。1987年,在陕西省扶风县法门寺塔基地宫内出土了一大批唐代宫廷稀世珍品,这是我国考古发现史上的一件大事。在出土的大批金银器中,有两件鎏金双蜂团花纹镂空银薰球,其中一件直径128毫米,是国内现存最大的一枚银薰球。
一个铜制的容器,里头放入火炭,置于被中,就成了中国古代用于冬天取暖、薰香的"被中香炉"。奇处就在这铜制容器上:不论香炉在被子里怎么翻滚,香炉四周的环形支架都能保证香炉呈水平放置,丝毫不用担心火炭会倾覆。
【物理学原理】
物理学知识告诉我们,要使一个具有一定重量的物体不倾斜翻倒,最佳的方法是采用支点悬挂。银薰球就是采用了这种方法,将香盂悬挂在两边各有一个轴孔的内持平环中,当内持平环呈水平位置时,香盂因自身重量,可以前后轻微晃动而不会左右倾斜翻倒。但仅用一个持平环是无法避免香盂向轴向方向倾斜翻倒的。为解决这一问题,必须在轴向再做一个较大的持平环,将悬挂香盂的内持平环悬挂在外持平环上,并使两环的轴孔正好垂直,轴心线的夹角为90 度。这样,内持平环能避免香盂前后方向倾斜;外持平环则能防止香盂(包括内持平环)左右倾斜。盂心随重心作用,始终与地面保持平行,无论薰球怎么转动,盂内的香料都不会撒出,可置于被中或系于袖中。银薰球的这种结构完全符合现代航空航海中使用的陀螺仪原理。罗盘就是悬挂在一种称为"万向支架"的持平环装置上。这样,无论有多大风浪,船体怎样摆动,也无论在怎样复杂的气流中,飞机如何颠簸,罗盘始终保持水平状态,确保正常工作。
【原理应用】
在欧洲,最先提出类似设计的,是文艺复兴时期的大画家、科学家达·芬奇(1452-1519),已较我国晚了1000多年。但遗憾的是,这项杰出的创造,在我国仅应用于生活用具。16世纪,意大利人希·卡丹诺制造出陀螺平衡仪并应用于航海上,使它产生了巨大的作用。现代的飞机、导弹和轮船不论怎样急速在空中或海上运动,都能辨认方向,这是由于安装了陀螺仪的缘故。西汉末(公元1世纪)巧工丁缓的“被中香炉”是世界上已知最早的常平支架,其构造精巧,无论球体香炉如何滚动,其中心位置的半球形炉体都能始终保持水平状态。镂空球内有两个环互相垂直而可灵活转动,炉体可绕三个互相垂直的轴线转动。其原理与现代陀螺仪中的万向支架相同。


您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

辽公网安备 21100402204006号|科技网 ( 辽ICP备07501385号-1   

GMT+8, 2019-5-26 01:39

Powered by tech-domain X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表