水钟的工作原理

水钟工作原理
要讲“泄水型”、受水型 具有自动报时装置的水钟被认为是韩国科学史上的一大成就。其工作原理是利用水量来测量时间。
水钟有大、中、小三个容器。把水注入最上面的、也是最大的容器中，水就会自动往下流。当最下面的、最小的容器中的水位不断升高并达到一定高度时，容器中的木条触动方木，方木中的小金属球就一路向下滚动，触动与铜锣、鼓和钟相连的大球。因而，每20分钟铜锣响一次，每100分钟鼓响一次，而每两小时也就是一个时辰，钟就响一次。在钟响的同时，水钟窗口也会显现出代表十二个时辰的标志形象。
古代的计时器“水钟”( 在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶” )。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。约在公元前三世纪中叶，亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮子(phellossive tympanum)。按迪尔斯(Diels)本世纪初复原的样品，注入的水是由圆锥形的浮子节制的。而这种节制方式即已含有负反馈的思想 (尽管当时并不明确)。[1]中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。据<<周礼>>记载，约在公元前 500年，中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。约在公元120年，著名的科学家张衡 (78-139,东汉)又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。在他的“漏水转浑天仪”中，不仅有浮子，漏箭，还有虹吸管和至少一个补偿壶。最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延佑三年)，并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。[2][3]北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来，这比西方罗伯特.胡克早六个世纪。

大约在1000多年以前，希腊人首先制造了较为精巧的水钟。
它的原理是这样的：贮水壶上部一侧有个小孔，多余的水可以从这个小孔溢出，这样就能保持固定的水平面，保持恒定的压力。水从贮水壶下部的小孔流出，注入受水壶。受水壶内有一浮舟。浮舟上装有“护钟神”——箭竿。受水壶中的水达到某一高度时，通过虹吸管使水注入旋转的平衡轮（它由于自身的重量而转动），驱使一列齿轮转动，从而按照昼夜的长短把计时用的鼓状圆筒带到新位置。随受水壶水面高度的变化，“护钟神”就在圆筒刻线上指出时辰。这些刻线是不等长的，有些还是斜的，以便指示出冬季里一天的时辰。

水钟在中国又叫做“刻漏”，“漏壶”。根据等时性原理滴水记时有两种方法，一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间（泄水型），另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水装满（受水型）。中国的水钟，最先是泄水型，后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右，浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行，甚至到处使用。

　　水钟的工作原理：等时性原理。
　　等时性原理：找一个空酒瓶子，灌满水以后，倒立过来，让水流出去。反复做几次，水流完的时间总是一定的；第一次用几秒钟，第二次还是几秒钟。这就是等时性原理。
　　根据时性原理做成的水钟有两种：一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间（泄水型）；另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水装满（受水型）。
　　水钟在中国又叫做“刻漏”，“漏壶”。中国的水钟，最先是泄水型，后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右，浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行，甚至到处使用。

是一种既简单又重要的测天仪器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭组成。它利用了立竿见影的道理来测量日影长度。主要功能是测定冬至日所在，并进而确定回归年长度。此外，通过观测表影的变化可确定方向和节气。 日晷（读作guǐ）又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的又一种计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”， 石制的圆盘叫做“晷面”。使用时，观察日影投在盘上的位置，就能分辨出不同的时间。日晷的计时精度能准确到刻（15分钟）。 铜壶滴漏又名“漏刻”或“漏壶”。即用一个在壶底或靠近底部凿有小孔的盛水工具，利用孔口流水使铜壶的水位变化来计算时间。 我国发明的铜壶滴漏比外国制作的滴水计时器要早的多，应用也普遍，成为历代计时的重要工具。 苏颂水运仪象台： 宋元佑年间(西元1088年)，吏部尚书苏颂观察太史局与翰林两天文台不同构造之天文观测仪器后，兼采自汉唐以来诸家对於浑仪、浑象、激水运输之说法，将此三者合而为一，仪象装置分别置於一台中之上下隔，而枢机轮轴等隐藏於木台中；司辰、击鼓、摇铃、执牌等的报时设备连於轮轴之上且出没於五层木阁内，以水力激轮的方式使仪象运作。制成中国唯一有说明的自动水运天文(浑)仪(浑)象及自动报时天文台，名为「水运仪象台」。由此可知，水运仪象台是由三部份所构成，最上面的浑仪、然后是浑象，接著是推动运作的水力轮轴装置，并且在木阁内的轮轴上也连有报时的设备，成为中国最重要的天文观测与计时报时装置，其构造之精巧细致使得在修复水运仪象台时遭到不少困难，而其发明用来控制运转稳定的「擒纵器」更比现代钟表内的「卡子」早一千年，实为中国天文方面的重大成就。 其他还有千章铜漏、延佑滴漏、龙舟香漏、火龙出水、赤道式日晷、赤道经纬仪、浑仪