高转筒车也用人力或畜力转动上轮。绑着竹筒的竹索是传动件,当上轮转动时,竹索及下轮都随着转动,竹筒也随竹索上下。当竹筒下行到水中时,就兜满水,而后随竹索上行,到达上轮高处时,竹筒将水侵泻到水槽内,如此循环不已。带动连成串的小竹筒盛水,沿水槽而上,可在高岸上从低水源地区取水。
虽然都是借助水力,但是高转筒车的载水结构是水筒,水转翻车的载水结构是轮叶。高转筒车效率比较低,必须必须藉助湍急的河水冲动。而水转翻车转化能量效率较高,所以不追求水流湍急,甚至水势越缓越好,一旦水势太强,容易使龙骨板破裂不堪使用。
南宋以来,筒车在使用过程中不断完善,并渐行推广普及。明、清之际,安康各县都可见到筒车。地方志书多有记载。诸如平利坝河的筒车垭,紫阳县的筒车沟,宁陕县汶水河的筒车湾这些至今沿用的地名,即可探寻到当年的踪迹。在汉滨区迎风乡黄洋河畔,至今仍可看到筒车风姿。它们在喷珠溅玉、浇灌农田的同时,也成了人们旅游观光的靓丽风景。
钟鹏举的核心方案就是把这种元代改良过的高转筒车专门改为适应于山地梯田15°-30°梯田的提水机械。
核心突破:皮带传动+变速器+钢索卷扬。
传动装置改良。
一.使用皮带传动:将原有的传动装置由竹索传动改为皮带传动,可根据需要选择合适的皮带型号和长度,调整传动比,使高转筒车的运行更加灵活。
二.安装变速器:在传动系统中安装变速器,根据不同的水位和水流速度,调整高转筒车的转速,以达到最佳的提水效果。
皮带传动和变速器的应用,使转速调节更加灵活,能根据实际需求快速调整提水效率,在相同时间内可提更多的水,满足不同地形和灌溉规模的需求。
变速器可根据水位和水流速度实时调整转速,确保高转筒车在各种工况下都能保持最佳运行状态,提高了对复杂水利条件的适应性。
提升装置改良。
一.垂直提升系统:Φ15mm镀锌钢索卷扬机,配合直径600mm钢制卷筒,最大扬程突破80米;蜗轮蜗杆减速器(传动比1:30)实现低速大扭矩输出,适应陡坡地形。
二.改进竹筒设计:在竹筒内部安装单向阀,使水只能向上流动,避免在提升过程中水流倒流,提高提水效率。
三.增加导向装置:在高转筒车的提升通道两侧安装导向轮或导轨,使竹筒在提升过程中更加平稳,减少晃动和碰撞。
改进的竹筒设计和增加的导向装置,使竹筒在提升过程中更加平稳,减少了晃动、碰撞和漏水现象,提高了高转筒车运行的稳定性和可靠性,降低了因部件损坏而导致故障的概率。
增加风力辅助装置:在塔顶安装小型风力发条储能装置,有需要时可以作为辅助动力。
通过对比,钟鹏举自己做的比唐宋时的筒车效率提升483%,提水量每小时由6立方增加到35立方。
第五种龙尾车,又叫链式水车。
明杰出科学家徐光启所着的《农政全书》卷十九里写道:“龙尾车者,河滨挈水之器也。”
清齐彦槐在为记录龙尾车的形制等而创作的《龙尾车歌》写道:“无事静观龙取水,制为水车像龙尾。”
清光绪年间的内阁中书徐珂所着的《清稗类钞·舟车·龙尾车》里提到:“嘉庆己巳,﹝徐朝俊﹞制龙尾车,为灌田之用。”
龙尾车利用圆筒内螺旋轮转上升而提水的一种工具,也称阿基米德螺旋管(螺旋运动原理),它是产生于古希腊时期的技术。明万历年间,由意大利传教士利玛窦带入夏国,后进行了仿制,清朝才大量制造。
清朝仿制的龙尾车与翻车(龙骨车)相比,龙尾车具有用力省(一人可抵十人)、效率高(一车抵五车)的突出优越性。
根据清代钱泳创作的一部具有重要价值的笔记小说《履园丛话》中所谈,龙尾车一人一日可灌田三、四十亩,比翻车(龙骨车)要高出五、六倍至十来倍。
清名臣林则徐对此十分欣赏,认为有利于农田水利,表示要大张旗鼓、雷厉风行地推广使用。可惜在当时腐败的政治环境中,虽经向朝廷申请,但均没有结果,他们的抱负也始终没能实。嘉道时期,齐彦槐在江苏巡抚林则徐的大力支持下,曾经制造并试验龙尾车。齐彦槐创作的《龙尾车歌》便产生于这一时期,旨在以诗歌形式让更多人了解龙尾车,推动其推广应用。
清朝圆明园“海晏堂”中的12属相雕塑,就是依靠高台上的蓄池“锡海”,使水流经铜管到喷泉中喷水。“锡海”能储水180吨,就是用“龙尾车”将水提高储蓄于其中的。
龙尾车曾被用于蒋友仁(法国传教士伯努瓦?米歇尔)为圆明园喷泉设计的水动力系统,但在蒋友仁去世后便无人会操作。原本是机械提水的喷泉系统,落得只能在必须开放时由人工注水来维持,简直是对蒋友仁巧思妙技和艰辛劳动的嘲讽。
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