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仪象台的机械传动装置,类似现代钟表的擒纵器,被英国的李约瑟认为“很可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

水运仪象台的建造工作由当时的宰相苏颂领导,由通晓天文和机械技术的官员韩公廉等人负责设计,并带领能工巧匠施工,于公元1092年建成。公元1127年,金兵攻入汴京之后,将它拆解运至燕京(今北京)重新构建,但未能运转。1214年后金都南迁,这座存在了120多年的精美之作最后毁于战火。所幸苏颂编撰了《新仪象法要》一书,记述了水运仪象台的工作原理、尺寸与构造,但仍存有一些缺漏之处,给后来的研究者们留下了讨论的空间。

这里展示的是按书中记载制作的1:2比例复原模型。

在这里您可以通过互动参与与观看多媒体的方式,深入了解水运仪象台的结构原理、功能、作用、历史价值、以及中国古人先进准确的计时方法。

44、都江堰

这件展项展示的是位于我国四川省的古代水利工程都江堰。都江堰水利工程建于公元前256年,由战国时期秦国蜀郡太守李冰父子率众修建,是全世界迄今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。

都江堰水利工程由创建时的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。它科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题,消除了水患,使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。

请看模型中形状酷似鱼嘴的位置就是鱼嘴分水堤,它把汹涌的岷江分隔成外江和内江,外江排洪,内江引水灌溉。鱼嘴的后面就是飞沙堰,它起着泻洪、排沙和调节水量的作用。再后面形状如瓶颈的就是宝瓶口,它起着控制进水流量的作用。内江水经过宝瓶口流入川西平原灌溉农田。

由模型看出,都江堰水利工程充分利用当地西北高、东南低的地理条件,根据江河出山口处特殊的地形、水脉、水势,因势利导,无坝引水,自流灌溉,使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存,共为体系,保证了防洪、灌溉、水运和社会用水综合效益的充分发挥。都江堰建成后,成都平原沃野千里,“水旱从人,不知饥馑,时无荒年,谓之天府”。都江堰的创建,以不破坏自然资源,充

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分利用自然资源为人类服务为前提,变害为利,使人、地、水三者高度协调统一。

都江堰水利工程历史悠久、规模宏大、布局合理、运行科学,与环境和谐结合,在历史和科学方面都具有突出的普遍价值,2000年联合国世界遗产委员会第24届大会上,都江堰被确定为世界文化遗产。都江堰水利工程不仅历经2000多年历史沧桑,更经受住了512汶川大地震,至今仍然发挥着防洪灌溉作用。都江堰水利工程,是中国古代人民智慧的结晶,是中华文化划时代的杰作。

大家可以通过触摸屏进入相关界面,观看都江堰的原理、功能、贡献等介绍。

45、应县木塔

应县木塔位于山西省应县佛宫寺内,建于公元1056年(辽清宁二年),距今已有近千年的历史,它是世界上现存最高的古代木构塔式建筑。这座木塔在民间老百姓心目中具有极高的威望,它和赵州桥、沧州狮子、正定菩萨一同被列为华北四宝。

整个塔平面呈八角形,塔的外观为五层六檐,内设九层,塔高67.31米,底层直径30.27米,第二层以上各层平座内均为暗层。塔身为楼阁式,立在一个分为上下两层的砌石台基上。塔身明暗各层都有内外两圈柱子,所有的柱子用梁枋连接成筒形的框架。塔的每层由平座、柱、斗拱和屋檐组成,攒尖的塔顶,配以各层屋檐、平座和回廊。每层都安置有泥塑佛像,底层的释迦牟尼坐像高达十一米。此外,木塔在选材上除了考虑适应当地气候就地选材外,每一根柱子都是按照科学的比例和精确的计算挑选出来的。木塔除了在结构上的特点外,在设计上同样体现了很高的科学价值,比如说,如果从佛宫寺的前门到后院打一个对角线的话,它的中心正好在塔的中心位置上。另外全塔采用了斗拱这一结构,共计54种之多,用来承担外部走廊的重量,不仅实用,而且看上去精美复杂,显示出当时建筑技术的高超。

正是由于这些巧妙先进的设计,九百多年来,应县木塔经历了十余次地震而毫无损坏,反映出中国木构建筑技术的高超水平。历经岁月的侵蚀、自然灾害和战火的破坏,如今木塔已经严重倾斜,许多构件变形,柱子从头到尾变形程度有十几厘米,科学家们正在思考用现代化的技术对其进行修缮,以保护这座历史悠久的木塔。

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46、明代福船构造

“福船”出现于宋代,因在福建沿海建造而得名。福建地处东南沿海,境内多山,盛产造船用的松、杉、楠等木材,且富有造船技术和海外贸易传统,得天独厚的条件使福建帆船成为中国古代海船的主要船型之一。

福船是一种尖底海船,以行驶于南洋和远海著称,明代时,我国水师以福船为主要战船。福船高大如楼,底尖上阔,首尾高昂,两侧有护板。全船分四层,下层装土石压舱,二层住兵士,三层是主要操作场所,上层是作战场所,居高临下,弓箭火炮向下发,往往能克敌制胜。福船首部高昂,又有坚强的冲击装置,乘风下压能犁沉敌船,多用船力取胜。福船吃水四米,是深海优良战舰。

福船甲板平坦,龙骨厚实,采用了水密隔舱技术。水密隔舱是用隔舱板把船舱分为一个个小舱区,凡是有接口的地方都用桐油灰等封闭,可用来放货物,还能提高船的安全性能。这一船舶结构是中国在造船方面的一大发明,在远洋航行中能发挥重大作用。因为即使一个舱漏水,水也不会流入其它舱里,及时补救,依然可以乘风破浪,从而提高了船舶的抗沉性。

这里展示的是明代福船的复原模型。尖首尖底,两头比较翘,中间饱满,适合远洋航行。除了以上所说的福船共有的优点外,还采用了平衡纵帆作为推进器。可以根据风力大小卷放帆面,即使帆面有许多破洞,仍能维持良好的受风效果。它的转向工具则是采用了平衡尾舵,舵悬挂在船尾的位置来控制船行进的方向,遇水深处时下降,水浅时上升,因地制宜非常方便。

它的系泊工具为四爪铁锚,将四爪锚放到海底,处于平卧位置,至少有1—2爪插入泥沙,因而具有相当的抓力。起锚时,把船拉到沉锚的上方,使锚杆成为垂直位置,4只锚爪向上,易于脱离泥沙、提出水面。

您可以手动操作升帆降帆及尾舵的升降,感受一下它设计的巧妙之处。

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