漏箭与水银钟

有了机械钟表,刻漏就进了博物馆。然而,水钟的历史却启示着后人: 用漏水可以计时,用浮体可以传递水位的变化。这两条原理,在现代工程技术里还有不少用处呢!

浮球开关是一种自动控制水位的装置,厕所水箱里就有这种开关。自来水管不断地向水箱里注水,那浮球就和古代的“漏箭”一样,随着水位上升, 浮球就上升,这样便带着连杆移动,浮球升到规定位置时,连杆的另一头便使活塞堵住了水管,水就不流了。等到再冲水时,浮球又下落,活塞又打开⋯⋯ 如此反复。你观察观察,那浮球和瞩箭的动作一个样呢!

如果要让浮球开关带动一个电门(通常是一个继电器的触头),这样就能造出一种自控制水位的“漏箭”了。高大的楼房,都安着屋顶水箱。水泵不断地向水箱里注水,水位慢慢上升,水箱里的浮球也就随着上升,当达到规定水位时,浮球便像古代的漏箭那样慢慢下降。当下降到指定水准时,浮球带动的连杆便触动了“停止按钮”,电动机就自动停车了。由于用户不断用水,水位下降,浮球带动连杆又触动了“启动按钮”,于是电动机又开动起来,水泵就自动上水了。用这种办法也可以实现农村水泵房的自动控制。古老的水银钟启发了现代的工程师,他们设计出了水银式时间继电器。

这种继电器是由一个玻璃泡来控制时间的。玻璃泡被隔墙隔成两个室,用一个连通的导管相连接,在导管一侧有一个细小的漏嘴。不工作时,玻璃泡如左下图那样,两个电极是相互断开的,电流在这里通不过去。现在,我们想断闸以后几分钟让电器自动接通,怎么办呢?把电闸向上一推,玻璃泡便翻了个身,这时,重重的水银就要往下流了,可是,漏嘴很细,不能一下流满, 只好让水银慢慢地流,像张思训发明的水银钟一样。当水银漫过了两个电极时,由于水银是导电的,便把电路接通了。“水银钟”的快慢可以通过玻璃泡倾斜的角度来控制。

现代工程师的这些创造启示我们,学习科技史,开阔眼界,对于创造发明新技术是有帮助的。