雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的製作方法

2023-09-17 15:50:20

專利名稱：雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的製作方法
技術領域：
本實用新型的目的是提供一種在中國古代普遍使用的、普通的雙輪馬車上安裝兩隻輇輪、兩隻弦索、四隻導輪並配有方位盤圖和指針的更簡單、指向更精確的指南車。
背景技術：
指南車是中國古代獨一無二的偉大發明，被西方學者譽為「世界最早的自動控制裝置」。相傳的一種說法認為，最早的指南車是中國的人文始祖黃帝發明的，還有一種說法認為，最早的指南車是周公發明的。《古今注》說「舊說，指南車，周公所做也。周公治致太平，越裳氏重釋來貢，白雉一、黑雉二、象牙一。使者迷其歸路，周公賜文錦二匹，駢車五乘，皆為司南之制，越裳氏載之以南。」在後來的中國歷史上，有許多關於指南車的發明人和發明朝代的記載，也有不少對指南車的外觀特點與功能的描述，但都沒有結構與原理的確切說明，更沒有留下圖紙或出土文物。所以，指南車與中國古代普通雙輪獨轅車的結構相比較有何異同？運用什麼原理定位指南？黃帝或周公時代的科技水平能否造出指南車？等等一系列的問題，就成了近百年來中外學者們研究、探討和爭論不休的歷史之謎。經過近百年的研究，到目前為止，中外學者們已設計出多種類型的指南車。例如西方學者穆勒用五隻齒輪組裝的離合裝置的指南車(1924年)，西方學者蘭澈斯特用立體式差速齒輪裝置設計的指南車(1947年)，中國學者王天幕用五隻齒輪組裝的離合裝置的指南車(1959年，該指南車實物模型收藏於中國歷史博物館)，在北京十九中學上學期間的劉海濤用平面式差速齒輪裝置設計的指南車(1961年設計、1964年製作。其中，九隻齒輪型號的指南車實物模型在1993年收藏於英國倫敦東亞歷史博物館，五隻齒輪型號的指南車實物模型在2000年收藏於中國人民革命軍事博物館)以及後來他用差速輇輪裝置設計、製作的指南車(參看發明專利《司南軒轅》專利號921018916、發明專利《雙弦四導輪對稱式輇輪差速裝置》專利號961011289)等等。歸納這些眾多類型的指南車，可以看出，只要具備定位指南功能，不論是立體式還是平面式，也不管是利用齒輪或輇輪，它們採用的都是差速裝置。問題是差速裝置的原理和結構都不簡單，同時，用司南仙人的手掌指示方向也不便觀測、方位不夠明確，難以保證精度。本發明使用「同步裝置」，大大簡化了指南車的結構；本發明備有指針和方位盤圖，便於觀測、指示方位明確，提高了指南精度。

發明內容
雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車就是一種不用差速裝置而採用了更簡單的「同步裝置」的指南車，其備有指針和方位盤圖，便於觀測、方位一目了然。設計指南車的科技人員都知道指南車的工作原理是利用雙輪車的兩隻車輪的運轉速度或角度來驅動車上的齒輪或輇輪等系列輪軸，再驅動司南仙人運轉，最後是根據司南仙人的手掌的運轉速度或角度來確定方位。從理論上講，指南車上任何一個由車輪驅動的輪軸(包括車輪)都可以根據其運轉的速度或角度來確定方位，關鍵是讓這些輪軸的運轉速度或角度與車體的轉彎速度和角度同步。本發明就是不用「差速裝置」而用「同步裝置」，不用司南仙人而用指針和方位盤圖來設計、製造指南車。為了簡單和式樣古樸，我的設計方案不用齒輪而只用輇輪、導輪和弦索來組裝同步裝置；為了指示方位更精確和便於觀測，我為其設計了方位盤圖和指針；為了讓該指南車具有廣泛性和普通性，我的設計方案可以直接安裝於中國古代任何一種普通雙輪馬車上。


雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的結構和工作原理見圖1(雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的主視圖)、圖2(雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的鳥瞰圖)、圖3(雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的方位盤圖)所示(1)乾輪——它是一隻大輇輪，平臥安裝在乾坤軸的下端，位在車廂的中間，由左輪轂通過左弦索帶動運轉。
(2)坤輪——它是一隻大輇輪，形狀、大小與乾輪完全一樣，平臥安裝在乾坤軸的上端，位在車廂的中間，由右輪轂通過右弦索帶動運轉。指南車的方位盤圖，可以繪製在特製的圓盤上，也可以直接繪製在坤輪上，所以坤輪也稱方位盤。
(3)乾針——定位指向的指針，水平安裝在乾輪與坤輪的上方的乾坤軸的最上端，由乾坤軸帶動運轉。
(4)乾坤軸——它是乾輪、坤輪和乾針共用的軸，豎立安裝在車廂的中間。它由乾輪帶動運轉，再把運轉傳遞給乾針。
(5)左導輪——左弦索的導向輪，有兩隻，對稱安裝在左輪轂的下方。
(6)右導輪——右弦索的導向輪，有兩隻，對稱安裝在右輪轂的上方。
(7)左車輪——指南車的左輪。
(8)右車輪——指南車的右輪。
(9)左弦索——它是一隻繩索圈，由兩隻左導輪導向並套裝在左輪轂和坤輪上，使它們共同運轉。
(10)右弦索——它是一隻繩索圈，由兩隻右導輪導向並套裝在右輪轂和乾輪上，使它們共同運轉。
(11)左輪轂——左車輪的輪轂，它的內端套裝著左弦索。
(12)右輪轂——右車輪的輪轂，它的內端套裝著右弦索。
(13)銷子——有兩隻，一隻在乾針上，一隻在乾輪上，作用是將它們固定在乾坤軸上，使它們共同運轉。
(14)圓盤——是一隻比坤輪直徑大的圓盤，安裝在坤輪上，與坤輪共同運轉。
該圓盤是專門用來繪製方位盤圖的，所以該圓盤也稱方位盤或方位盤圖。通過圖1、圖2可以看出，雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車是在《雙弦四導輪對稱式輇輪差速裝置》專利的基礎上的改進型。它去掉了原裝置的三隻行星輇輪、左足輪和右足輪，保留了乾輪(1)、坤輪(2)、兩隻左導輪(5)、兩隻右導輪(6)。原裝置用了7隻輇輪，現裝置只用了2隻輇輪，大大的簡化了結構。它增加了乾針(3)和繪製方位盤圖的圓盤(14)，使指示方位更明確。
參看圖3(雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的方位盤圖)(19)直角三角——有四隻，塗成黃色，按上、下、左、右均布繪製在方位盤圖的圓內沿，代表上北、下南、左西、右東的正中方位。
(20)北方區——該面位於方位盤圖的上方，塗成黑色，代表北方。
(15)東方區——該面位於方位盤圖的右方，塗成藍色，代表東方。
(16)南方區——該面位於方位盤圖的下方，塗成紅色，代表南方。
(17)西方區——該面位於方位盤圖的左方，塗成白色，代表西方。
(18)中央區——該面為正方形，位於方位盤圖的中心，塗成黃色，代表中央。
該方位盤圖可以繪製在圓盤(14)上，也可以直接繪製在坤輪(2)上。圖上沿著圓邊均布的四個直角三角塗成黃色，其他四個面按照地圖的上北、下南、左西、右東的方位塗成上黑、下紅、左白、右藍四種顏色，分別代表北、南、西、東四個方位區。乾針(3)塗成黃色，它和圓盤(14)上的方位盤圖相配合，組成一個定位指向裝置。乾針(3)在方位盤圖上的指向，就是指南車行駛前進的實際方向。該指南車的各個機械部件的相互關係和工作原理是這樣的右車輪(8)的運轉通過右輪轂(12)、右弦索(10)帶動坤輪(2)運轉；左車輪(7)的運轉通過左輪轂(11)、左弦索(9)、乾輪(1)、乾坤軸(4)，帶動乾針(3)運轉。指南車直線前進時，由於右車輪(8)和左車輪(7)的轉速一樣，所以乾針(3)和坤輪(2)的轉速和方向也一樣，乾針(3)在坤輪(2)或圓盤(14)上的方位盤圖的指向方位也固定不變；指南車轉彎前進時，由於右車輪(8)和左車輪(7)的轉速不同，乾針(3)和坤輪(2)的轉速或方向也就不同，所以乾針(3)在方位盤圖上的指向方位也發生改變。由於乾針(3)在方位盤圖上的指向和指南車實際行駛的方向完全同步，所以通過觀測乾針(3)在方位盤圖的位置就可以確定指南車實際的行駛方向。
具體實施方式
使用雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車定向之前，先要做準備工作。推或拉指南車運轉，使車轅指向預定的方向，例如南方(或北方、東方、西方都可以)。然後，將指南車的一隻車輪(左車輪或右車輪都可以)抬起並旋轉，使乾針(3)的指向落在方位盤圖的紅色面中間的黃色直角三角(19)上，也就是讓乾針(3)指向方位盤圖的正南方。放下車輪，推或拉指南車使其隨意前進、後退或轉彎。需要知道前進的方向(也就是車轅指的方向)時，就停車觀察，這時乾針(3)在方位盤圖上的指向就是指南車車轅所指的實際的方向。雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車不僅結構簡單、運轉靈活、定位指南精確，而且保留了普通雙輪車的結構特點，對車輪直徑與軌寬比沒有任何要求，可以在任何一輛普通雙輪馬車上實施安裝。該技術發明不用齒輪、不用差速裝置、不用離合裝置，只用極其簡單的同步裝置就實現了定位指南功能，這就在科學技術上進一步證明中國遠古時代，利用當時的科學技術發明、製造、使用指南車是完全可能的。
權利要求1.雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車是一種在中國古代普通雙輪獨轅車上安裝了兩隻輇輪、兩隻弦索、四隻導輪，帶有指針和方位盤的指南車，其特徵是它的左輪轂(11)、乾輪(1)共套一隻由兩隻左導輪(5)導向的左弦索(9)，右輪轂(12)、坤輪(2)共套一隻由兩隻右導輪(6)導向的右弦索(10)；車廂中央垂直安裝的乾坤軸(4)，其最上端安裝有乾針(3)，乾針(3)下安裝坤輪(2)，乾坤軸(4)的最下端安裝有乾輪(1)；乾輪(1)、乾針(3)裝有銷子(13)；左輪轂(11)可以通過左弦索(9)、乾輪(1)、乾坤軸(4)帶動乾針(3)運轉，右輪轂(12)可以通過右弦索(10)帶動坤輪(2)運轉；坤輪(2)或圓盤(14)上繪有紅、黃、藍、白、黑五色的方位盤圖。
2.根據權利要求1所述，雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車的特徵是它的坤輪(2)或圓盤(14)上繪有方位盤圖，該圖用紅、黃、藍、白、黑五色繪製；它有四個直角三角(19)均布繪製在方位盤圖的上、下、左、右的邊沿上，其與中心的正方形的中央區(18)塗成黃色；其他區域按照北方區(20)、南方區(16)、西方區(17)、東方區(15)的方位塗成上黑、下紅、左白、右藍四種顏色。
專利摘要指南車是中國古代獨一無二的偉大發明。相傳，最早的指南車是中國的人文始祖黃帝發明的，也有一說是周朝的周公發明的。後來的史書雖然也有許多關於指南車的發明、發明人的記載，也有對指南車外觀特點與功能的描述，但都沒有留下圖紙或實物，考古界也只是發現了許多普通雙輪獨轅車的出土文物。所以，中國古代的指南車與普通的雙輪獨轅車有何異同？靠什麼原理定位指南？黃帝時代或周公時代的科技水平能否製造出指南車？等等問題，就成了歷史之謎。雙輇雙弦四導輪疊壓指針式指南車是一種僅在普通的雙輪獨轅車上安裝兩隻輇輪、兩隻弦索、四隻導輪、指針和方位盤組裝的同步裝置的指南車。該指南車不用齒輪、不用差速裝置，不僅結構簡單、使用與調校方便、具有高精度的指南功能，而且還保留了中國古代普通雙輪車的結構特點，因而在科學技術上更進一步揭開了中國古代的指南車文化之謎。
文檔編號G01C17/00GK2708246SQ03207110
公開日2005年7月6日 申請日期2003年8月5日 優先權日2003年8月5日
發明者劉海濤 申請人:劉海濤