Колесница, указывающая на юг

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Сентябрь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Экспонат в Музее науки в Лондоне, Англия. Эта предположительная модель колесницы включает в себя дифференциальную передачу.

Колесница юго-указывая (или перевозки ) был древнекитайский двухколесное транспортное средство , которое нес подвижный указатель указывает на юг , независимо от того , как колесница повернулся. Обычно указатель имел форму куклы или фигурки с вытянутой рукой. Колесница предположительно использовалась в качестве компаса для навигации, а также могла иметь другие цели.

Древние китайцы изобрели бронированную тележку, похожую на передвижную, в V веке до нашей эры, которую назвали Дунву Че ( кит .屋 车). Его использовали для защиты воинов на поле боя. Китайская военная повозка была спроектирована как своеобразная мобильная защитная тележка с навесной крышей. Его можно было бы подкатить к городским укреплениям, чтобы обеспечить защиту саперам, которые копают под ними, чтобы ослабить фундамент стены. Ранняя китайская военная повозка стала основой технологий изготовления древних китайских колесниц, указывающих на юг. ^{[1] [2]}

Существуют легенды о более ранних колесницах, указывающих на юг, но первая достоверно задокументированная колесница была создана китайским инженером-механиком Ма Цзюнь (ок. 200–265 гг. Н. Э.) Из Цао Вэя во времена Троецарствия . Никаких древних колесниц до сих пор не существует, но многие сохранившиеся древние китайские тексты упоминают о них, говоря, что они периодически использовались примерно до 1300 года нашей эры. Некоторые включают информацию об их внутренних компонентах и ​​принципах работы.

Вероятно, существовало несколько типов колесниц, указывающих на юг, которые работали по-разному. В большинстве или во всех из них вращающиеся опорные колеса механически приводили в действие зубчатый механизм, чтобы стрелка оставалась наведенной правильно. В механизме не было магнитов, и он не определял автоматически, какое направление было на юг. Указатель был направлен на юг вручную в начале пути. Впоследствии, всякий раз, когда колесница поворачивалась, механизм поворачивал указатель относительно корпуса колесницы, чтобы противодействовать повороту и удерживать указатель в постоянном направлении, на юг. Таким образом, механизм сделал своего рода направленный мертвый счет , который по своей природе склонен к кумулятивным ошибкам и неопределенностям. Механизмы некоторых колесниц могли отличатьсяшестерни, технологии, невиданные со времен древнегреческого антикиферского механизма .

Исторические тексты [ править ]

Самые ранние источники [ править ]

Колесница, указывающая на юг, колесная повозка с механическим приводом, используемая для определения южного направления света (без магнетизма), была кратко описана современником Ма Фу Сюань . ^[3] В современном источнике Weilüe 3-го века нашей эры , написанном политиком из династии Восточная Хань Юань Хуаном, также описывается указывающая на юг колесница, принадлежащая китайскому инженеру-механику и политику Ма Цзюню . ^[4] Цзинь (265-420 н.э.) эпоха текст Шу Чжэн Цзи (отчеты военных походов), написанная Го Yuansheng, зафиксированный что южная указывающая колесница часто хранится в северной вахтеПравительственных мастерских (Шан Фанг) столицы. ^[4] Однако в более поздней написанной Сун Шу ( Книга песни ) (6 век н.э.) подробно описан дизайн и использование колесницы, указывающей на юг, а также создана фоновая легенда о (предполагаемом) использовании устройства задолго до того, как Ма время, во времена династии Западная Чжоу (1050–771 гг. до н. э.). В книге также содержится описание изобретения колесницы, указывающей на юг, и ее использования во времена после Ма Цзюня и Трех Королевств. Текст VI века нашей эры, переведенный британским ученым и историком Джозефом Нидхэмом , гласит следующее (колесница, указывающая на юг, называется повозкой, указывающей на юг):

Повозка, указывающая на юг, была впервые построена герцогом Чжоу (начало 1-го тысячелетия до нашей эры ) как средство перевозки домой некоторых послов, прибывших издалека за границами. Страна, которую нужно было пересечь, представляла собой бескрайнюю равнину, в которой люди теряли ориентировку относительно востока и запада, поэтому (герцог) приказал сделать это транспортное средство, чтобы послы могли различать север и юг. В книге Гуй Гу Цзы говорится, что жители штата Чжэн , собирая нефрит, всегда носили с собой «указатель на юг», и благодаря этому никогда не сомневались (в своем положении). Во времена Цинь и бывшего Ханьдинастий, однако, о машине больше ничего не было слышно. В Поздней Хань период, Чжан Хэн повторно изобрел его, но из - за путаницы и потрясений в конце династии она не сохранилась. ^[5]

В штате Вэй (в период Сан-Го ) Гаотун Лун и Цинь Ланг были известными учеными; они оспорили в суде повозку, указывающую на юг, заявив, что такой вещи не было и что эта история была вздором. Но в период правления Цинлун (233–237 гг. Н.э.) император Мин Ди поручил ученому Ма Цзюню построить его, и ему это удалось. Это снова было потеряно во время неприятностей, связанных с установлением династии Цзинь . ^[6]

Позже Ши Ху (император династии Цзе Чжао ) изготовил одну из них Се Фэй, и снова Линху Шэн сделал ее для Яо Син (император династии Поздняя Цинь ). Последний был получен императором Ань Ди из Цзинь в 13-м году правления И-си (417 г. н.э.), и, наконец, он попал в руки императора У Ди из династии Лю Сун, когда он взял на себя управление. в Чанъань . Внешний вид и конструкция напоминали барабан-лафет ( одометр). Сверху помещалась деревянная фигура человека с поднятой рукой, указывающей на юг (и механизм был устроен таким образом, что), хотя карета вращалась кругом, стрелка все еще указывала на юг. . Во время государственных шествий карета, указывающая на юг, шла впереди в сопровождении императорской гвардии. ^[7]

Эти машины, сконструированные рабочими- варварами ( Цян ), функционировали не очень хорошо. Хотя они назывались каретами, указывающими на юг, они очень часто указывали неверно, и им приходилось преодолевать повороты шаг за шагом, с помощью кого-то внутри, чтобы настроить механизмы. Гениальный человек из Фаньяна , Цзы Цзу Чунчжи , поэтому часто говорил, что необходимо построить новую (и правильно автоматическую) повозку, указывающую на юг. Итак, ближе к концу периода правления Шэн-Мин (477–479 гг. Н.э.) император Шун Ди, во время премьерства принца Ци, поручил (Цзы Цзу Чунчжи) изготовить его, и когда он был завершен, он был проверен Ван Сэн-цяном, военным губернатором Таньяна, и Лю Сю, президентом Совета цензоров. Качество изготовления было превосходным, и хотя карета крутилась и поворачивалась в сотнях направлений, рука всегда указывала на юг. Более того, под Джином был корабль, направленный на юг. ^[7]

Последнее предложение отрывка представляет большой интерес для навигации в море, поскольку магнитный компас, используемый для мореплавания, не использовался до времен Шэнь Куо (1031–1095). Хотя текст Сун Шу описывает более ранние прецеденты колесницы, указывающей на юг, до времен Ма Цзюня, это не совсем правдоподобно, так как нет текстов эпохи до Хань или династии Хань, которые описывают это устройство. ^[8] Фактически, первым известным источником, описывающим истории о его легендарном использовании в период Чжоу, была книга Гу Цзинь Чжу Цуй Бао (около 300 г. н.э.), написанная вскоре после эпохи Троецарствия. ^[4]Цуй Бао также писал, что сложные детали конструкции устройства когда-то были написаны в Шан Фанг Гу Ши ( Традиции императорских мастерских ), но к его времени книга была утеряна. ^[4]

Япония [ править ]

К VII веку изобретение колесницы, указывающей на юг, также распространилось в Японии . В « Нихон Сёки» («Хроники Японии») 720 года нашей эры говорится, что более ранние китайские буддийские монахи Чжи Ю и Чжи Ю строили несколько колесниц, указывающих на юг, для императора Японии Тэндзи в 658 году нашей эры. ^[9] За этим последовало еще несколько колесниц, построенных в 666 году нашей эры. ^[9]

Сон Ши [ править ]

Колесница, указывающая на юг, также была объединена с изобретением одометра (также греко-римского ), которое было изобретено ранее в эпоху династии Хань - механического устройства, используемого для измерения пройденного расстояния и имеющегося во всех современных автомобилях . В историческом тексте Сун Ши (составленном в 1345 г.), относящемся к династии Сун (960–1279 гг. Н. Э.), Упоминается, что инженеры Янь Су (в 1027 г. н. Э.) И У Дэрэн (в 1107 г. он подробно описывает следующее. ^[10] (В переводе Нидхема дюймы и футы (футы) используются как единицы измерения расстояния. 1 дюйм равен 25,4 миллиметрам. 1 фут равен 12 дюймам или 304,8 мм.)

На 5-м году правления императора Жэнь-цзуна в Тянь- Шэне (1027 г. н.э.) Ян Су, начальник отдела в Министерстве труда, сделал повозку, направленную на юг. Он увековечил трон, сказав [после обычного исторического вступления]: «На протяжении пяти династий и до правящей династии, насколько мне известно, не было никого, кто был бы в состоянии построить такое транспортное средство. Но сейчас я сам придумал дизайн и мне удалось его завершить ». ^[10]

«Метод предполагает использование повозки с одинарной шестой (для двух лошадей). Над внешним каркасом кузова кареты пусть будет крышка в два этажа. Установите наверху деревянное изображение сианя (бессмертного), протягивающего руку, указывая на юг. Используйте 9 колес, больших и малых, с общим количеством зубьев 120, т. Е. 2 ​​опорных колеса (т. Е. Опорных колес, по которым движется каретка) высотой 6 футов и окружностью 18 футов, прикрепленных к опорным колесам, 2 подчиненные вертикальные колеса диаметром 2,4 фута и окружностью 7,2 фута, каждое с 24 зубьями, причем расстояние между зубьями составляет 3 дюйма. ^[10]

'... Затем под перекладиной на конце шеста два маленьких вертикальных колеса диаметром 3 дюйма, пронизанных железной осью, слева 1 маленькое горизонтальное колесо диаметром 1,2 фута с 12 зубьями, справа 1 маленькое горизонтальное колесо диаметром 1,2 фута с 12 зубьями посередине; 1 большое горизонтальное колесо диаметром 4,8 фута и окружностью 14,4 фута с 48 зубьями, расстояние между зубьями которых составляет 3 дюйма; посередине вертикальный вал, проходящий через центр (большого горизонтального колеса) 8 футов высотой и 3 дюйма в диаметре; наверху - деревянную фигуру сиань . ^[10]

«Когда карета движется (на юг), пусть деревянная фигура указывает на юг. Когда он бежит (и идет) на восток, (задний конец) шест смещается вправо; подчиненный колеса прикреплен к правому дорожному колесу будет повернуть вперед 12 зубов, рисунок с ней правильным небольшим горизонтальным колесом на один оборот (и так) толкающий центральное большое горизонтальное колесо для вращения на четверть оборота влево. Когда он повернет 12 зубцов, карета движется на восток, а деревянная фигура стоит крест-накрест и указывает на юг. Если (вместо этого) он поворачивается (и идет) на запад, (задний конец) шест сдвигается влево; подчиненный колеса прикреплен к левому дорожному колесу будет повернуть вперед с дорогой колесом 12 зубов, рисунком с ней левым небольшим горизонтальным один оборотом колеса,и толкая центральное большое горизонтальное колесо, чтобы повернуться на четверть оборота вправо. Когда он повернул 12 зубцов, карета двинулась на запад, но деревянная фигура все еще стоит крест-накрест и указывает на юг. Если кто-то желает отправиться на север, поворот, будь то на восток или запад, делается таким же образом ».^[11]

После этого первоначального описания устройства Янь Су текст продолжает описывать работу Ву Дэрэня, который создал колесное устройство, которое сочетало бы одометр и колесницу, указывающую на юг:

Было приказано передать метод (соответствующим) должностным лицам, чтобы машина могла быть изготовлена. В первый год правления Да-Гуаня (1107 г. н.э.) канцлер Ву Дэрэн представил спецификации повозки, указывающей на юг, и повозки с записывающим ли-барабаном (одометром). Две повозки были изготовлены и впервые были использованы в том году на великой церемонии жертвоприношения предков. ^[12]

Кузов повозки, направленной на юг, был 11,15 фута (длиной), 9,5 фута в ширину и 10,9 фута в глубину. Колеса тележки имели диаметр 5,7 футов, опору тележки - 10,5 футов в длину, а корпус тележки был двухъярусным, верхним и нижним. Посередине разместили перегородку. Вверху стояла фигура сиань, держащего жезл, слева и справа черепахи и журавли, по одному с каждой стороны, и четыре фигуры мальчиков, каждая с кисточкой. В верхнем ярусе по четырем углам располагались триггерные механизмы , а также 13 горизонтальных колес, каждое 1,85 фута в диаметре, 5,55 фута в окружности, с 32 зубьями на расстоянии 1,8 дюйма друг от друга. Центральный вал, установленный на перегородке, проходил вниз. ^[12]

В нижнем ярусе стояли 13 колес. Посередине было самое большое горизонтальное колесо диаметром 3,8 фута, окружностью 11,4 фута и 100 зубцов с интервалом 2,1 дюйма друг от друга. (На вертикальных осях), доходящие до верха (отсека) слева и справа, были два небольших горизонтальных колеса, которые могли подниматься и опускаться, имея железный груз (прикрепленный) к каждому. Каждый из них имел 1,1 фута в диаметре и 3,3 фута в окружности, с 17 зубьями, расположенными на расстоянии 1,9 дюйма друг от друга. Снова слева и справа были прикреплены колеса, по одному с каждой стороны, диаметром 1,55 фута, окружностью 4,65 фута и 24 зубья с интервалом 2,1 дюйма. ^[12]

Слева и справа тоже были сдвоенные шестерни (букв. «Ярусные колеса»), по паре с каждой стороны. Каждая из нижних шестерен составляла 2,1 фута в диаметре и 6,3 фута в окружности, с 32 зубьями с интервалами в 2,1 дюйма друг от друга. Каждая из верхних шестерен составляла 1,2 фута в диаметре и 3,6 фута в окружности, с 32 зубьями с интервалами 1,1 дюйма друг от друга. На каждом из дорожных колес каретки, влево и вправо, был вертикальным колесо 2,2 фута. В диаметре, 6,6 футов. В окружности, с 32 зубом с интервалом в 2,25 дюйма друг от друга. Слева и справа на заднем конце шеста были маленькие колеса без зубцов ( шкивы ), с которых свисали бамбуковые шнуры, и оба были привязаны над левым и правым (концом) оси (каретки) соответственно. ^[12]

Если каретка поворачивается вправо, небольшой шкив слева от заднего конца стойки опускает левое (маленькое горизонтальное) колесо. Если он поворачивается влево, маленький шкив справа от заднего конца стойки опускает правое (маленькое горизонтальное) колесо. Однако карета перемещает сиань, и мальчики встают крест-накрест и указывают на юг. Карета запряжена двумя рыжими лошадьми с бронзовыми лентами. ^[12]

Колесницы с дифференциалом [ править ]

Предпосылки и объяснение [ править ]

Существует широко распространенная гипотеза о том, что большинство, если не все колесницы, указывающие на юг, работали с помощью дифференциальных передач. ^{[ необходимая цитата ]} Дифференциал - это набор шестерен, который в настоящее время используется почти во всех автомобилях, за исключением некоторых электрических и гибридно-электрических, у которого есть три вала, соединяющие его с внешним миром. Они обычно обозначаются буквами A, B и C. Шестерни заставляют скорость вращения вала A быть пропорциональной сумме скоростей вращения валов B и C. Других ограничений на скорости вращения валов нет.

В автомобиле вал A соединен с двигателем (через трансмиссию), а валы B и C соединены с двумя опорными колесами, по одному с каждой стороны автомобиля. Когда автомобиль поворачивает, колесо, идущее по внешней стороне кривой поворота, должно катиться дальше и вращаться быстрее, чем колесо с внутренней стороны. Дифференциал позволяет этому происходить, когда оба колеса приводятся в движение двигателем. Если сумма скоростей колес постоянна, скорость двигателя не меняется.

В колеснице, указывающей на юг, согласно гипотезе, вал B был соединен с одним опорным колесом, а вал C был соединен через шестерню реверсирования направления с другим опорным колесом. Это заставляло вал А вращаться со скоростью, пропорциональной разнице между скоростями вращения двух колес. Указывающая кукла была соединена (возможно, через промежуточные шестерни) с валом А. Когда колесница двигалась по прямой линии, два колеса вращались с одинаковой скоростью, и кукла не вращалась. Когда колесница вращалась, колеса вращались с разной скоростью (по той же причине, что и в автомобиле), поэтому дифференциал заставлял куклу вращаться, компенсируя поворот колесницы.

Гипотеза о существовании колесниц, указывающих на юг, с дифференциалом передач возникла в 20 веке. Люди, которые были знакомы с современным (например, автомобильным) использованием дифференциалов, интерпретировали некоторые из древних китайских описаний способом, который соответствовал их собственным представлениям. По сути, они заново изобрели колесницу, указывающую на юг, так как она была изобретена несколько раз в древности. Рабочие колесницы, в которых используются дифференциалы, были построены в последние десятилетия. Существовали ли раньше такие колесницы, доподлинно неизвестно.

Хотя в механизме Antikythera, как полагают, использовались дифференциальные шестерни, первая настоящая дифференциальная передача, определенно известная, что использовалась, была Джозефом Уильямсоном в 1720 году. ^[13] Он использовал дифференциал для корректировки уравнения времени для часов, которые отображали оба средних значения. и солнечное время . ^[13]

Геометрические свойства [ править ]

Если бы колесница, указывающая на юг, была построена совершенно точно с использованием дифференциальной передачи и если бы она двигалась по идеально гладкой Земле, у нее были бы интересные свойства. Это будет механический компас, который передает направление, заданное стрелкой, по пути, по которому он движется. Математически устройство выполняет параллельную транспортировку по пути, по которому оно движется.

Колесницу можно использовать для обнаружения прямых или геодезических линий . Путь на поверхности, по которой движется колесница, является геодезическим тогда и только тогда, когда указатель не вращается относительно основания колесницы.

Из-за кривизны поверхности Земли (из-за того, что она изогнута как шар), колесница, как правило, не будет продолжать указывать строго на юг при движении. Например, если колесница движется по геодезической (как приблизительно любой большой круг ), указатель должен вместо этого оставаться под фиксированным углом к ​​пути. Кроме того, если две колесницы путешествуют разными маршрутами между одними и теми же начальными и конечными точками, их указатели, которые были нацелены в одном направлении в начале, обычно не указывают в одном и том же направлении на финише. Точно так же, если колесница движется по замкнутому кругу, начиная и заканчивая в одной и той же точке на поверхности Земли, ее указатель обычно не нацеливается в том же направлении на финиш, как в начале. Разница в голономиипути и пропорциональна замкнутой площади. Если путешествия короткие по сравнению с радиусом Земли, эти расхождения малы и могут не иметь практического значения. Тем не менее, они показывают, что этот тип колесницы, основанный на дифференциальных передачах, был бы несовершенным компасом, даже если бы он был сконструирован точно и использовался в идеальных условиях.

Отсутствие точности и последствия [ править ]

Настоящие машины никогда не строятся идеально точно. Простая геометрия показывает, что если механизм колесницы основан на дифференциальной передаче и если, например, ширина колеи колесницы (расстояние между ее колесами) составляет три метра, и если колеса должны быть идентичными, но на самом деле различаются по диаметру на одну часть на тысячу, то, если колесница проезжает один километр по прямой, фигура, указывающая на юг, повернется почти на двадцать градусов. Если сначала он будет указывать точно на юг, то в конце километра пути он будет указывать почти на юго-юго-восток или юго-юго-запад., в зависимости от того, какое колесо больше. Если колесница проедет девять километров, фигура в конечном итоге укажет почти строго на север. Очевидно, это сделало бы его бесполезным в качестве компаса, указывающего на юг. Чтобы быть полезным навигационным инструментом, фигура должна вращаться не более чем на пару градусов на протяжении ста километров, но для этого потребуется, чтобы колеса колесницы были равны по диаметру с точностью до одной миллионной. Даже если бы процесс изготовления колес был способен обеспечить такую ​​точность (что было бы невозможно с использованием древних китайских методов), сомнительно, чтобы одинаковость колес могла сохраняться в течение длительного времени, пока они подвергаются износу во время движения. по открытой местности. Неравномерность заземления добавила бы дополнительных ошибок к работе устройства.

Следовательно, существует значительный скептицизм относительно того, использовалась ли колесница этого типа, указывающая на юг, все время использовавшая дифференциальную передачу, на практике для навигации на большие расстояния. Возможно, указывающая на юг кукла была прикреплена к корпусу колесницы, когда она двигалась по прямым линиям, и соединялась с дифференциалом только тогда, когда колесница вращалась. Возничий мог управлять элементом управления, чтобы сделать это непосредственно перед каждым поворотом и после него, или, может быть, выкрикивал команды кому-то внутри колесницы, который подключал и отключал куклу и дифференциал. Это можно было сделать, не останавливая колесницу. Если бы повороты были короткими и редкими, это значительно уменьшило бы ошибки наведения, поскольку они накапливались бы только в течение коротких периодов, когда кукла и дифференциал были соединены. Тем не мение,возникает проблема, как колесница могла двигаться по прямым линиям с достаточной точностью без использования указывающей куклы.

Если бы настоящая цель колесницы и описания ее были развлечением и производили впечатление на приезжих иностранцев, а не фактической навигацией на большие расстояния, то ее неточность могла бы не иметь значения. Учитывая, что большой механический фургон или колесница будет вынужден передвигаться по дорогам, рассматриваемый пункт назначения обычно не находится в неизвестном направлении. Тот факт, что в цитированных выше источниках упоминается, что колесница была помещена впереди процессий, ее высокий уровень механической сложности и хрупкости, а также то, что ее несколько раз `` изобретали заново '', позволяют сделать вывод о том, что она не использовалась для навигации, поскольку действительно практичный и полезный инструмент навигации нельзя забыть или оставить неиспользованным.

Колесницы без дифференциала [ править ]

Хотя гипотеза о том, что в колеснице, указывающей на юг, использовалась дифференциальная передача, получила широкое признание, следует признать, что функциональные колесницы, указывающие на юг, без дифференциальной передачи возможны. Древние описания часто неясны, но они предполагают, что китайцы реализовали несколько различных дизайнов, по крайней мере, некоторые из которых не включали дифференциалы.

Механические конструкции [ править ]

Некоторые из древних описаний предполагают, что некоторые колесницы, указывающие на юг, могли двигаться только тремя способами: прямо или поворачивая налево или направо с фиксированным радиусом кривизны. Третье колесо могло использоваться для определения радиуса поворота. Если колесница вращалась, указывающая кукла была соединена шестернями с одним или другим из двух основных опорных колес (например, с тем, что было на внешней стороне кривой, по которой двигалась колесница), поэтому кукла вращалась с фиксированной скоростью, относительной скорости движения колесницы, чтобы компенсировать заданную скорость поворота. Кукла превратилась в противоположных направлениях в зависимости от ходового колеса был подключен к нему, так что его вращение компенсируется колесница поворот влево или вправо. Эта конструкция была бы проще, чем использование дифференциала.

Судя по всему, колесницы Янь Су и Ву Дэрэн использовали этот тип механизма. (См. Описания, процитированные из Сун Ши , выше.) Помимо наличия компонентов в автомобиле Ву Дэрэня, которые позволяют ему функционировать как одометр., между ними были лишь незначительные различия. В каждой колеснице два основных опорных колеса были прикреплены к вертикальным зубчатым колесам. Большое горизонтальное зубчатое колесо было соединено (возможно, через промежуточную передачу) с направляющей куклой и расположено так, что диаметр почти перекрывал пространство между самыми верхними точками вертикальных зубчатых колес. Когда колесница двигалась прямо вперед, между этими шестернями не было связи, но когда колесница вращалась, небольшое зубчатое колесо опускалось в контакт с горизонтальной шестерней и одной из вертикальных шестерен, таким образом связывая куклу с одной из дорог. колеса. Были доступны два небольших зубчатых колеса, по одному для соединения горизонтальной шестерни с каждой из вертикальных. Конечно, они не использовались одновременно. Маленькие шестерни поднимались и опускались с помощью весов,шкивы и шнуры, которые были прикреплены к шесту, к которому были запряжены лошади, тянущие колесницу. Когда лошади двигались в одну или другую сторону, чтобы повернуть колесницу, шест перемещался, и шнуры опускали соответствующую малую шестеренку в рабочее положение. Когда лошади вернулись к тому, чтобы идти прямо, малая шестерня поднялась, не контактируя с основными горизонтальными и вертикальными шестернями. Таким образом, система работала автоматически. Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Когда лошади двигались в одну или другую сторону, чтобы повернуть колесницу, шест перемещался, и шнуры опускали соответствующую малую шестеренку в рабочее положение. Когда лошади вернулись к тому, чтобы идти прямо, малая шестерня поднялась, не контактируя с основными горизонтальными и вертикальными шестернями. Таким образом, система работала автоматически. Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Когда лошади двигались в одну или другую сторону, чтобы повернуть колесницу, шест перемещался, и шнуры опускали соответствующую малую шестеренку в рабочее положение. Когда лошади вернулись к тому, чтобы идти прямо, малая шестерня поднялась, не контактируя с основными горизонтальными и вертикальными шестернями. Таким образом, система работала автоматически. Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Когда лошади вернулись к тому, чтобы идти прямо, малая шестерня поднялась, не контактируя с основными горизонтальными и вертикальными шестернями. Таким образом, система работала автоматически. Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Когда лошади вернулись к тому, чтобы идти прямо, малая шестерня поднялась, не контактируя с основными горизонтальными и вертикальными шестернями. Таким образом, система работала автоматически. Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.Зеркальная симметрия вертикальных передач будучи связана малыми зубчатыми колесами к горизонтальной шестерне в диаметрально противоположных точках причины горизонтальных передач во вращение в противоположных направлениях в зависимости от того, какой дорогой колеса было связанно с ним, таким образом, вращая указательную куклу в противоположных направлениях, когда колесница поворачивала налево и направо.

Описание не говоря уже третье дорожное колесо, чтобы зафиксировать радиус поворота, но возможно, что такое колесо присутствовало. К нему не было бы прикреплено никаких шестерен, поэтому, возможно, автор описания не упомянул об этом, потому что не осознавал, что это важная часть механизма. Установить такое колесо на колесницу и заставить его нормально работать не составляло труда. Его могли прикрепить к шесту, к которому запрягали лошадей. Были бы предусмотрены упоры для ограничения движения шеста влево и вправо.

Если третье ходовое колесо было включено, этот тип юго-указывая колесницу мог бы работать совершенно точно, как компас, когда он используется для коротких поездок в хороших условиях, но, если они используются для длительных путешествий было бы с учетом кумулятивных ошибок, как колесницы с использованием дифференциальный механизм.

Если на самом деле не было никакого третьего ходовым колеса, колесница могла бы функционировала в качестве компаса , если обороты всегда были сделаны так , что один из двух колес были неподвижно , и только другой вращалась, с помощью указывающей куклы , соединенной с ним шестернями. Возничий мог удержать неподвижное колесо от поворота, правильно управляя лошадьми. ( Тормозпомогло бы, но в описании нет упоминания об одном.) Радиус кривой, вокруг которой вращалось вращающееся колесо, был бы равен ширине колеи колесницы, и шестерни, вращающие куклу, были бы выбраны соответственно. Эта конструкция могла бы работать как компас для коротких путешествий, но страдала бы кумулятивными ошибками, если бы использовалась для длительных. Кроме того, колесница была бы медленной и неудобной для поворота. Это могло не иметь значения, если бы ходы выполнялись редко.

Song Shi описание передач в колеснице Ян Су, и числа зубьев на них, говорит о том , что он работал так, без третьего колеса автомобиля. Передаточные числа были бы правильными, если бы указательная кукла была прикреплена непосредственно к большому горизонтальному зубчатому колесу, а ширина колеи колесницы была равна диаметру опорных колес. Колесница Ву Дэрэня также, похоже, была предназначена для работы таким образом. Ширина колесницы и, следовательно, предположительно ширина колеи была больше диаметра колес. Передаточные числа были подходящими для этих размеров.

Возничий должен был проявить большое мастерство, чтобы гарантировать, что радиус каждого поворота колесницы был правильным, чтобы одно из колес точно останавливало вращение. Если бы он не сделал это правильно, указывающая кукла бы не целилась на юг. Он мог регулировать направление, в котором он нацелился, делая более или менее крутые повороты. Иногда это давало ему возможность нечестно использовать колесницу. Если бы, например, это демонстрировалось зрителям и водили перед ними, делая много поворотов, возничий, который знал бы, где южный путь, смог бы создать впечатление, что колесницаработать очень точно в качестве компаса в течение длительного времени. Зрителям могли показать машины и было бы видно, что возничий не может управлять куклой. По-видимому, они были бы впечатлены очевидной точностью механизма. Возможно, что этот тип колесницы иногда создавался с главной целью - обманом произвести впечатление на зрителей. Возможно, люди, построившие эти колесницы, обманывали своих хозяев, что могло принести им славу и богатство, если бы никто не пытался использовать колесницы для настоящего плавания.

Возможны и другие механические конструкции колесницы, указывающей на юг, в том числе те, в которых используется устройство, которое используется сегодня, - гирокомпас . Однако нет никаких указаний на то, что древние китайцы знали об этом.

Немеханические возможности [ править ]

Некоторые колесницы, указывающие на юг, возможно, не были чисто механическими устройствами. Кто-то, сидящий внутри колесницы, возможно, использовал какой-то немеханический метод определения направлений по компасу и соответственно повернул куклу на колеснице. Можно было бы использовать несколько методов, например:

• С помощью магнитного компаса . Китайцы использовали это для навигации в 11 веке нашей эры, когда колесницы, указывающие на юг, еще создавались и использовались.
• Используя астрономические наблюдения Солнца и / или звезд, например, Полярной звезды . Китайские астрономические знания были обширными.
• Используя местные знания. Человек в колеснице мог знать эту местность или иметь ее карту или описание.
• Наблюдая за поляризацией света с неба. Примерно в то же время викинги использовали двулучепреломляющие кристаллы исландского шпата, чтобы пересечь Атлантический океан этим методом. ^{[ необходима цитата ]} Исландский лонжерон можно найти в Китае, а также в Исландии и некоторых других местах. Такие насекомые, как пчелы, могут реагировать на поляризацию неба и использовать ее, чтобы найти дорогу домой. Использовали ли китайцы это гипотетически, но, безусловно, возможно.
• Наблюдая за светом, преломленным атмосферой Земли. Это одна из техник, которые использовали полинезийские мореплаватели для управления кораблями между островами Тихого океана. Когда поверхность Земли, океана или земли холоднее, чем воздух над ней, у поверхности образуется плотный слой воздуха, который преломляет свет вниз. В результате свет может двигаться вокруг кривизны Земли, позволяя видеть объекты на гораздо больших расстояниях, чем можно было бы предсказать с помощью простой геометрии. Изображения сильно искажены, но опытные штурманы могут их распознать. Некоторые другие полинезийские техники также могут использоваться на суше и, возможно, использовались китайцами.

В отличие от механизмов, основанных на вращении опорных катков, большинство этих методов можно использовать в море. Это может объяснить упоминание (см. «Ранние источники» выше), что существовала морская версия указывающей на юг колесницы.

Эти методы могут точно работать на больших расстояниях, в отличие от механических конструкций колесницы.

Необходимость немеханической ориентации [ править ]

Какой-то немеханический метод нахождения юга должен был использоваться, когда механическая колесница, указывающая на юг, была инициализирована , нацеливая свой указатель на юг в начале путешествия. Можно было использовать любой из методов, упомянутых выше в разделе «Немеханические возможности».

Если какая-либо колесница, указывающая на юг, действительно использовалась для навигации на большие расстояния, она должна была полагаться (после инициализации) на немеханический метод определения направления. Он мог управляться немеханически кем-то, кто ехал на нем, как описано выше. В качестве альтернативы, если бы он имел механический механизм, его необходимо было часто повторно инициализировать немеханически, чтобы устранить накопленные ошибки и неопределенности.

Единственными колесницами, которые могли не нуждаться в немеханических методах поиска юга, были те, которые никогда не использовались для навигации на большие расстояния. Если бы некоторые колесницы использовались только для развлечения или мошенничества, они могли бы работать чисто механически. Даже инициализации можно было избежать, просто объявив какое-то произвольное направление «юг».

Где их можно увидеть [ править ]

Хотя ни одна из исторических колесниц, указывающих на юг, не сохранилась, можно найти их полноразмерные копии.

Исторический музей в Пекине , Китай , хранит копию механизма Йен Су (1027 г.). Национальный дворец - музей в Тайбэе , Тайвань , содержит реплику на основе механизма Ланчестера 1932.

Две копии, которых называют «южным указывающим человеком», также можно увидеть (и физически поэкспериментировать) в Научном центре Онтарио в Торонто, Канада.

См. Также [ править ]

• Колесницы в Древнем Китае
• Китайский военный фургон
• История науки и техники в Китае
• Список китайских изобретений
• Машиностроение

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

• Китайская колесница в поисках юга: простое механическое устройство для визуализации кривизны и параллельного перемещения М. Сантандер, Американский журнал физики - сентябрь 1992 г. - том 60, выпуск 9, стр. 782–787
• Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Часть 2 . Тайбэй: Caves Books, Ltd.
• Кит Уильямс , Двигатели изобретательности , Gingko Press (февраль 2002 г.), ISBN 978-1-58423-106-6 

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме колесницы, указывающей на юг .

• South Pointing Things - Полезный сайт с большим количеством информации, изображений и планов по созданию колесниц.
• RLT - Полнофункциональный модельный комплект
• Видео 3D модели открытого дифференциала