中国古代机械——弩机

弩机由来

机械一词大家都不陌生,但是机械的“机”是什么呢?“机”原指某种、某类特定的装置 ,《说文解字》对“机”的解释是“主发者也”,指弩机。《庄子·齐物论》:“其发若机括。”《释文》称:“机,弩牙;括,箭括。”在古代很多时候机指的就是弩机。

弩机大约出现在战国,正是礼崩乐坏而又还没有全崩,还没有全坏的时候。《吴越春秋》里记载:“当是时,诸侯相代,兵刃交错,弓矢不足以威天下……(楚)琴氏乃横弓着臂,施机设枢,加之以力,然后诸侯可服”。就是说,当时诸侯争霸,经常打仗,弓箭不能威服天下,楚国的琴氏就发明了弩机,对其他诸侯造成很大的威胁。可见弩机的发明对当时的军事有很大的影响。


弩机结构

弩机的结构很简单,主要零件只有3个,如图。




悬刀:相当于现代手枪上的扳机,扣动它的时候,弩就发射了

勾心:连接悬刀和牙,是实现弩机功能的关键零件

牙:用于钩住弦

望山:用于帮助瞄准

其中,望山和牙是一体的,所以弩机主要零件只有3个,这3个零件都如此的简单,可见古人的智慧非凡。

上弦的时候,牙钩住弦,弓的张力使得弦对牙有一个拉力,这个拉力给牙一个扭矩。勾心则阻止了牙的旋转,并把力传给了悬刀,如图。




当我们扣动悬刀的时候,勾心失去支撑,牙便没有了阻碍,弩就发射了。只有这三个小零件已经能实现弩的功能了,但是由于它们是直接安装在木制的弩臂上,精度和承载能力都有限,于是后来的弩机就出现了郭,如图。郭的出现又使弩的威力大大加强了。




弩机作用

我们在张弓的时候对弓做了功,变成了弓的势能。我们希望我们做的功变成箭的动能。在弩机发明以前,我们需要臂力去保持住这个势能,需要释放的时候就松手,这对人的臂力要求很高。弩机的出现不仅解决了这个问题,还使箭的威力大大加强。因为开弓的时候可以手脚并用甚至多人合力,这意味着可以储存更多的势能,发射的时候不受手臂疲乏的影响,而且瞄准的时候有望山的辅助,准度也有所提高。也就是说,弩机发明以后,箭的动能和精准度都有了提升。

简简单单的三个小小零件,显示了我们古人非凡的智慧。

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