第二百零三章:制作钟表

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    “爹爹”

    刘鹤,刘鹯,刘鸯三人立刻跑来。

    这三人皆出生在中平二年,现在皆已三岁有余,已经可以完整的表达和话了。

    “来,让爹爹抱抱”

    刘范虽然夫人孩儿众多,但皆一视同仁,没有偏见,加上家中蔡琰,卞柔等人相处融洽,故家中一团和气。

    刘范一一抱起众孩儿,走到了圆桌前。

    在汉代,吃饭那是分餐制的,每人一个卓案,而且没有凳子,皆是跪坐在垫子上。

    刘范本来早想改变,但是这确是挑战整个天下的认知,故刘范最终放弃了。

    但在家中,刘范并不担心什么,所以后世那种大圆桌,板凳便应运而生了。

    当然这只能是刘范后院家中所用,前院还是如汉代规矩一样。

    一个大圆桌,众女一起围坐在板凳上,圆桌上还有大转盘,虽然一开始众女还不习惯,但久了以后,慢慢也就习惯了。

    当然这个大圆桌后来被蔡邕知道了,没少为此批评刘范,还是蔡琰站出维护了刘范,蔡邕才作罢。

    “夫君”

    刘范走来后,众女纷纷站起。

    “我早就过了,家中不必多礼,都坐”

    刘范完,众女坐下,刘范坐在正中,与众女攀谈着。

    快过年了,刘范也与众女一起吃了团年饭。

    虽然刘范家中一脸和气,幽州各地百姓安居乐业,然而在大汉其他地方,确并没有这般美好。

    冀州,并州各地虽然白波,黑山被灭,但依然盗匪丛生,祸乱各州郡。

    匈奴虽然被丁原击败,然而只是远遁,并未彻底解决。

    而汝南的葛坡黄巾,虽然朝廷派出了鲍鸿率西园军出战,然而确被击败,只得退往谯县暂驻。

    而兖州济北,山阳,东郡等地,青州北海,平原等地,徐州琅琊,东海,彭城等地依然盗匪猖獗,特别是青州海贼管承率人攻杀了青州刺史张懿,远避海岛,也让青州各路郡兵束无策。

    更别扬州除去打着黄巾旗号的贼寇外,还有山越叛乱,荆州宗贼四起,凉州羌乱也越演越烈。

    整个大汉都处在风雨飘摇之中。

    这些刘范自然是知道的。

    但刘范只有一个人,分身乏术,就算有心平叛,但有时候也只能叹息。

    当然各地叛乱,造成流民四起,这到为刘范提供了很好的移民对象。

    有了这些流民,刘范才能大规模开发东北,东洋等地,使得这些地方成为刘范海外粮仓和资源输出地。

    这些虽然需要时间去消化,但是刘范依然没有放弃努力。

    各地建设皆有邢颙等人负责,军队也有众将负责训练。

    自刘范班师回蓟县后,便清闲了下来,除去陆骏等人回航,废了点心思外,大部分时间刘范都很闲。

    所以刘范也抽出时间,对一些新事物开始了研究。

    首先便是望远镜。

    刘范出征在外,感触最深的便是侦查问题,要是有了望远镜,一看数百步,特别是大海之上,又有何惧。

    望远镜好,一个中空木桶,还可以做成伸缩型的,前后一大一两个凸镜,凸镜只需要按磨具烧制,打磨即可。

    如此望远镜便制成了。

    配上支架,再改一点,便可装备在神臂弩甚至弩上,如此精度狙杀便成为了可能。

    而且望远镜成功,以后自己和每一个将领皆有望远镜,也方便指挥,观察。

    何况望远镜已经有了,显微镜还远吗。

    有了望远镜,刘范还是不满足。

    刘范下一个目标,便是解决时间问题了。

    刘范所处的时代,每日计时按十二个时辰来计,分为子,丑,寅,卯,辰,巳,午,未,申,酉,戌,亥,十二个。

    每个时辰分为九刻,如子时初刻,一刻,二刻,三刻,四刻,五刻,六刻,七刻,八刻。

    再细化便无从下了。

    而刘范未来必然会开展科学革命,甚至产业革命。

    所以这计时一定要精确,最好如后世那般精确到分,到秒。

    于是刘范打算设计一种独立的计时工具。

    干就干,刘范找来了百位高级木匠,开始在蓟县外依水建一计时器。

    刘范所设计施工的计时器,便是后来宋代时期的水运仪象台。

    水运仪象台是北宋时代把浑仪、浑象和报时装置结合在一起的大型天文仪器,大约在公元06年左右由苏颂、韩公廉等人创制。

    水运仪象台台高约十二米,宽约七米,呈上窄下宽的正方形木建筑,全台分为三层,最上层放置浑仪和圭表,用来观测天象,中层放置浑象,用以演示天象,最下一层放置报时仪器和全台的动力构等。

    报时装置在台南部,有五层木阁,可以通过摇铃,打钟,敲鼓,击钲或出现木人等声像形式,报告时,刻,更,筹的推移,下层后部是动力装置,有一个直径三米多的巨大枢轮,上面装有三十六个水斗,枢轮边上有一个漏水相当快的漏壶,壶水流入水斗,斗满后,枢轮即往下转,在枢轮顶部有一个擒纵装置,它控制枢轮只能转过一个水斗,枢轮转动后,带动一根贯通上,中,下三隔的转动轴,并通过齿轮装置带动浑仪跟踪天体,带动天球仪按十二个时辰一周转动,带动报时装置准确报时。

    五层木阁里的木人能够表演出这些精彩,准确的报时动作,是靠一套复杂的械装置昼夜轮,带动的,而整个械轮系的运转依靠水的恒定流量,推动水轮做间歇运动,带动仪器转动。

    水运仪象台几乎便是中华古代最顶级的天文,报时装置了。

    虽然其依然只能进行时辰,时刻的报时,但是比汉代的报时制更加准确。

    中平六年一月十八日,水运仪象台正式投用。

    看着眼前的水运仪象台,刘范满意的点了点头。

    但即便如此,刘范还是不满意。

    毕竟水运仪象台还是只能做到时辰和时刻的报时,并不能更加精确到分,到秒。

    更何况水运仪象台太过巨大,用来天文观测还好,报时太不方便。

    而且这只能建在靠水的地方,没有水的地方根本不能用。

    于是水运仪象台投用后,刘范又召集木匠,铁匠开始打造两种新式报时装置,摆钟和怀表。

    摆钟便是利用单摆的等时性,用摆锤控制其它件,使钟走得快慢均匀,一般能报点,要用发条来提供能量使其摆动。

    整个摆钟的结构大体上可分为走时部分、打点部分、指针部分和打点控制部分。

    走时部分,由头轮即条盒轮,内装发条,二轮,三轮也就是中心轮,四轮,擒纵轮,擒纵叉,摆锤等组成。

    条盒轮是芯中最大的轮子,发条装在轮片下面的盒里,它是走时部分的能源。

    二轮,三轮,四轮都是传动轮,其结构由轮轴,轮片,销轮等组成。

    擒纵轮的结构与各轮相同,但它的轮片齿形是斜三角形的尖齿。

    擒纵叉也叫卡子,它的作用就是把擒纵轮齿接过来,送出去。

    摆锤组件包括摆锤,摆杆及挂摆装置。

    摆锤中间有透孔,摆杆从中通过,下面旋有螺母固定,此装置可以将摆锤升高或降低,从而调节钟的快慢。

    之后是打点部分,由打点条盒轮,打点二轮,打点三轮,打点四轮,打点五轮及风轮组成。

    在打点三轮上有一个星角轮,当轮系转动时,它使打点轴上的抬止杆不断地抬起落下,打点轴的一端固定着两个打锤,锤头敲击一长一短两根音簧,就发出悦耳的声音。

    风轮主要是起调节轮系转动速度的作用,使打点声音有一个合适的时间间隔。

    之后就是指针部分,由分轮,跨轮和时轮等组成。

    各轮分别对应时辰针,时刻针,分针和秒针,至于刻度,内圈为六十刻度对应六十秒,外围为六刻度,一个刻度代表两个时辰,对应十二时辰,每个时辰之间以十五分钟为界,分为八刻。

    最后就是打点控制部分,摆钟每隔半个时辰便打点一次,整点敲击的次数必须与时辰针指示的时刻相同,因此,它的打点必须由走时来控制。

    在走时和打点之间有一个具有控制打点次数的构,它由二角凸轮,十二角凸轮,扇形齿,抬闸杠杆,开关杠杆,拨齿凸轮等组成。

    二角凸轮紧紧固定在走时部分的中心轮轴上,每半个时辰随中心轮转一圈。

    二角凸轮齿尖半径一长一短,长的打整点用,短的打半点用。

    十二角凸轮套在时轮管上,每十二个时辰转一圈,每个时辰转过十二角凸轮的一个角。

    平时抬闸杠杆挡住打点五轮上止钉,使打点构不能运转。

    当二角凸轮顺时辰针方向旋转时,慢慢将抬闸杠杆顶起,抬闸杠杆上端最后将止钉释放,这个过程也叫抬闸,但打点五轮的止钉转过一个角度后,又被开关杠杆的折角挡住,打点构又停止运转。

    由于抬闸杠杆抬起的同时,顶起了开关杠杆,开关杠杆原来末端托住扇形齿板现在释放,扇形齿板落下,齿板中段折角落在十二角凸轮的一个角的中部。

    当二角凸轮将抬闸杠杆推到最高点落下时,开关杠杆挡住打点五轮的止钉部位也同时脱离,打点构便开始转动。

    打点三轮上的星角轮拨动抬止杆,带动打锤敲击音簧。

    紧固在四轮轴上的拨齿凸轮也随着转动,凸轮上的拨销拨动扇形齿板向上运动,直至开关杠杆末端重新托住扇形卤板,抬闸杠杆挡住打点五轮上的止钉,打点工作完毕。

    这便是整个摆钟的结构和原理。

    整个摆钟,严格按照时辰对应,对应着后世通用的二十四时,如子时为二十三到一点,丑时一到三点,寅时三到五点,卯时五到七点,辰时七到九点,巳时九到十一点,午时十一到十三点,未时十三到十五点,申时十五到十七点,酉时十七到十九点,戌时十九到二十一点,亥时二十一到二十三点。

    时辰针转一圈只是六个时辰,十二个时而已,两圈便是一天。

    两个时辰之间,便是八个刻度,为时刻针所指,如子时一刻为晚上十一点十五分,二刻为十一点半,三刻为十一点四十五分,四刻为零点,五刻为零点十五分,六刻为零点半,七刻为零点四十五分,八刻为一点。

    如此时间不仅可以精确到时辰和时刻,还可以继续细化到分,到秒。

    当然摆钟相对于水运仪象台,稍微复杂了点,所以刘范并3

    何况更的怀表同样让刘范头疼。

    就在刘范为了钟表费神之时,大汉都城洛阳,确一点也不平静。