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本楼是养竹版地动仪复原的独言楼。欢迎参观,请勿在本楼回复。
养竹版地动仪复原是完全遵照196的记载完成的,没有一分增添,没有一毫减损。
本楼将比较系统地介绍复原发关键内容。不参加任何讨论。本楼只涉及196,其它大作不作为依据。本楼只研讨地动仪复原,不探讨考证历史真伪。
各位君子如果想回复,敬请另楼,切切。
本楼的范围,只进行需要的。对深入的的东西点到为止。本楼一般不评论其它版本的复原。提到时或许只是对比和说明。
本楼定义为私人性质。但是好客和亲和。


1楼2014-08-15 08:15回复

    全部依据。



    2楼2014-08-15 08:16
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      养竹版复原示意图。



      3楼2014-08-15 08:19
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        养竹版地动仪复原是完全遵照196进行的。养竹版的复原内容除196直接记载的以外,全部是有内涵的逻辑的,除了不可对的。
        中有都柱。
        196并未详细记载候风地动仪的探测地震的方法和部件。估计是保密的需要。其方法只能根据逻辑推断。从名字看方法是候风。用什么去候风?考虑到196后面的记载部分,这个办法只能是悬挂物。其它的办法都没有可行性。有了方法,可以设计需要的部件形状。这个就容易了。在地动仪中,适合的位置只有在其中部。故而“中有都柱”这个部件很可能就是,或者说一定包含,那个候风部件。
        柱子的单纯性,可以排除用作候风的可能。因此,其内部必然有结构。这或许就是地动仪希望保密的地方。根据分析得到的悬挂物一定就在都柱的内部。
        如果候风地动仪确实采用摆结构。那么它是不是合乎地动仪的系统要求呢?地动仪要求在人没有感觉的情况下,探测到地震的发生。这需要很高的灵敏度。这个是人的视觉和感觉都不能察觉的。
        下面我们就计算一下它的高度。
        据冯锐提供的资料显示,日本人计算的浓美大地震中一般人刚刚无感的地面临界水平加速度为:
        a=0.8cm/s^2。
        假设摆动量为1mm,则:
        由F=ma,F=>mgsin(θ),代入:
        ma=>0mgsin(θ)
        0.8=>980sin(θ)
        θ=arcsin0.8/980
        θ=0.04677°
        再有,
        摆幅:摆长=sin(θ)=8.16*e^(-4),
        摆长=摆幅/8.16*e^(-4)
        =0.1/0.000816
        =122.5(cm)
        就是最长不超过1.225米。
        这当然只是一个例子。实际的高度还要考虑其它方面。例如,养竹版采用0.07cm的摆幅时,高度只有约86cm。再加上,必须的支持结构就是都柱的高度。有了都柱的高度,也就基本决定了地动仪的高度。


        4楼2014-08-15 08:20
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          合盖隆起。
          本着节省的原则,没有必要造出许多无用的空间来消耗宝贵的可以造钱的材料。够用就行。由于,牙机巧制和关的必须的数量决定了其位置。

          地动仪为什么形似酒樽图。

          这是地动议内部能够限制地动仪外形的区域截面图。做个旋转就可以大体得到地动仪外形。构造出包围轮廓,加上必须的吊装用附件。做成两部分时。像我家的一个蒸锅。只是蒸锅的锅钮比较小。中间也不那么高。中间如果不隆起一点,就显得锅盖太厚。隆起的话,有有点不十分像。像当时的一件什么物品?酒樽?如果不看合盖的隆起部分倒是蛮像的。加上这个隆起,也还可以。告诉大家,地动仪的合盖是高出一般酒樽的,形状很像酒樽。
          无论是先强调隆起,还是先形似酒樽再告诉你盖子有不同。这只是侧重不同而已。总之你知道什么是隆起和为什么隆起就足够了。
          牙机和关。
          地动仪何以能够得到地不觉动的灵敏度?这全部仰仗着牙机的结构。没有牙机结构,任何复原都是一场黄粱美梦。机是中国人对可以触发的装置的叫法。慢慢腾腾的不叫机。机字解作“触而即发”就足以说明问题。像球版的设计,有人把它看成关球。就是个怎么触也不发的结构。其从不提牙机。

          这是牙机功能示意图。
          牙机是由一对杠杆组成,竖直和水平正交搭接成。搭接处设计成特殊的几何形状。短的像齿,长的像牙。故名牙机。竖直的杠杆是可以自行恢复平衡的设计。其下端是叫“关”的一个水平直杆。牙机的搭接部分可以根据需求设计,安装和调试。理论上可以做到任意的灵敏度。仅仅如此还远远不够。要区分地动和非地动也是主要的问题。灵敏可以感知地动。地未动亦要靠关解决。牙机和关的搭配是最完美的方案。如何做到有振则发,无振不发。在它们之间求得一个必须的平衡是最关键的。其它任何设计,实际上都做不到牙机的水平。有振发机是有要求的。不能到共振的状态下去实现。因为还要判别方向。这要求必须在初波到来时发机。而初波是很微弱的。实现这个目标是靠“施关”实现的。就是用施关去管理发机。施关的意思是“在关的近旁,及关(运动到关)”。这个近旁是多少?这要在你完全了解候风感知器件的性能和地震的传播方式之后才能准确地设计它。还好,张衡是这方面的行家里手。计算可能只是小菜一碟。地动仪的存在证明了这一点。
          为了精确调整这个“在旁”的间隙。张衡设计了都柱。都柱就是用来悬挂侯风摆和精确调整在旁间隙的外部支撑。

          和冯锐最初把侯风摆悬挂在合盖不同。养竹版出于必须的目的需要一个密闭的支撑环境。首先是悬挂。这个不是最主要的。精确悬挂才是目的。侯风摆需要建立一个对关的精确的“在旁”的间隙。这个间隙是只有不到一毫米缝隙。还可以根据需要调整。它使用的是“上坡”原理。这只是一个形象的比喻说明。上坡时,你要走很长一段路,才能爬高不大的高度。养竹版就是使用这个方法。利用改变摆长来改变在旁间隙。
          看看候风地动仪都柱底部的详细情形。

          注意那个关和侯风摆底部的结合情况。绿色的横杆表示关。它的一端直抵侯风摆的中心处的伸出部分。那个伸出部分叫尾椎。是一个下小的圆台形状。如果侯风摆的摆长改变,势必造成摆的尾椎连同地上下改变位置。对于关来讲好像在上下坡。由于关是相对不动的。因此,那个与侯风摆的间隙发生改变。这个变化的大小和速率都是可以设计的。向上提起侯风摆,间隙变宽。反之变窄。选择圆台面母线的倾斜度可以得到需要的变化速率。
          在都柱的顶端设置可调装置。调整摆线的长度,(事先留有参考标记)改变在旁间隙。选择对摆线变化影响小的材料时,可以克服诸如温度湿度的影响。
          都柱的存在使得整个摆关装置被密封在内部。这得以克服如风等扰动的影响。
          除此之外,在旁间隙还留有足够的余量来避免上述因素的不良影响。同时也用于避免非地震带来的干扰,如:周围的天气的影响。
          相对于外部,内部也有不利的情况发生。张衡使用悬挂物,他当然知道悬挂物的性质。当一个悬挂物摆动起来以后,如果没有其它阻力的出现,它会一直摆动下去。对于地动仪来说。就会既推动前边的关,也会反身推动后面的关。这不是我们希望的。
          巧制。
          如何防止上面描述的情况出现?张衡设计出“巧制”部件。这个巧制部件应该是张衡的一个天才发明。要想驱动巧制部件,必须得有相应的能量来源。同时还要能够最快的实时的反应速度。在这里张衡采取了前所未有的办法。就是利用牙机吐丸时的实时性和龙下颚在吐丸时向下运动这一个事实。设计下颚的质量以获取相应的势能改变时,取得巧制能量。这无疑是开天辟地的创举。今天叫做“反馈”技术,在近2000年前就在地动仪中出现。
          这个办法确实巧妙无比。没有其它任何办法会达到这个办法的结果。

          这是巧制的示意图。蓝色的部分表示巧制。它是有从龙下颚出发的一个连接杆,连接到一个水平的杠杆上。这个水平杆的另一端有特殊的构形,并且它就在侯风摆下方的“在旁”之处。龙下颚下降之后,会一直保持,这得以一直压住巧制连杆,使巧制横杆一直制止住侯风摆,使得侯风摆不再运动。直到这种情况被解除,侯风摆恢复到初始状态。
          这种关巧结构和都柱的要求,使得在设计它们的位置时,地动仪的底面发生变化。
          在得到相同摆幅的情况下,越长的摆长会感知更微小的信号。这要求必须充分利用摆长。如果摆长使得摆的下端已经能够足够地靠近底面,这也就是摆能够达到的最低位置。要想再安排关和巧制就必须在底面上开凿出容留它们的空间。这不仅使上面提到的要求得以满足,还会更好地防范外界对摆锤本身的直接干扰。这个开凿出来的空间就是所谓的“傍行八道”中的“道”。在道中有关和巧制平杆。关端经过道端的窄缝与侯风摆的尾椎相“施”。当风来,侯风摆摆动,经过不足一毫米宽的缝隙接触到关。关只是刚刚开始摆动,就发生牙机发动的现象。于是,龙口张开,下颚向下运动,吐丸下落,在下颚下移时带动连杆,巧制里端上抬,侯风摆被锁定。这都是一瞬间的事。侯风摆摆动还不到一毫米。
          接下来,应该是史官记录,把吐丸送还龙口,并合上下颚。此时,巧制解除锁定,系统恢复初始化,候风地动仪进入下一个周期。
          第二季


          5楼2014-08-18 10:47
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            这是几幅汉代酒尊的图片。这些酒尊是出土文物。下面的数据是按照图片实际测量的,只是约数。


            8楼2014-09-07 08:32
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              这是几幅汉代酒尊的图片。这些酒尊是出土文物。下面的数据是按照图片实际测量的,只是约数。
              它的宽高比(不含地脚和盖子)从上到下分别是1.37;1.93和1.94.
              它的通高和宽度的比是1.06;1.58和1.29(不含顶端装饰),1.61(含装饰)
              第一组数据的众数是约1.9(+)。第二组的离散较大,差额几乎达到50%。大约是1到1.5之间。
              如此,推算地动仪的高度大约是36.3厘米(按算术均值是1.64,高度为42.7厘米)和70—105厘米之间,其中值是87.5厘米。这个数值正好和本文按照养竹版设计推算的一致。如果取前三个通高的均值是1.31,那么,考虑到盒盖隆起时,地动仪的高度不低于91.7厘米和不高于105厘米。在去除底座和都柱上部空间后,都柱高约80 厘米。关间隙是0.65mm。
              另外,我们可以从已知的地动仪的数据“员径八尺”出发,按照黄金比求出地动仪的美学高度。那个员径八尺依然按照农夫解读的当做地动仪的周长处理。
              由于选取汉尺的对比长度的不同,会有一些差别。不过这没有关系,只是说明而已。余在电视上看到一个节目,说当年赤壁大战时,诸葛孔明还是个潇洒的美男子。身高有八尺。然后,主持人解释说,当然是汉尺了,和现如今的约5.5尺,相当于1米84。姑且认为这就是当时的尺度换算的结果。那么周八尺的地动仪其直径是1.84/3.14=59厘米。就算60厘米吧,取个整数。按高度:宽度=1.618:1算,地动仪高度是97厘米。如果按照以前农夫选取的换算率,地动仪也不过就108.5厘米。
              另外,如果选取现在常见的4:3,16:9等高度也应该是80—100厘米之间。这几个数值(88,91.7,97)的中值是91.7,这不是很奇怪吗?
              当年冯锐的模型不能感测地震,怀疑地动仪做的不够大。言说这只是一个比例模型,非得造一个1:1的不可。就是把地动仪做成粗细是八尺的地动仪。如此,它的高度将达到约13汉尺。得三米多高吧?如果本人的推断没有大的错误,冯锐的地动仪将出局。
              在现今的资料中,地动仪是员径八尺,灵台放置地动仪的地方是九尺。形似酒尊的地动仪,虽然有盒盖隆起,毕竟像个酒尊。常见的酒尊的高宽比实测是在接近1.618的下方(最大的本文数值1.61)。所以地动仪的高度不应该超过一米!如果一汉尺是23厘米,地动仪高度极有可能是95厘米。
              一定让你意外。冯锐的复原高度可能是:直径八尺再乘以上面得出的系数。可能实际上达到今天的si制的3米多。按照养竹版对比也要达到2.96米。(养竹版为0.95米)你可以按比例地放缩相应的部件,如吐丸。东汉时期造一个如此大的家伙是不是更难?
              施关发机的理由是什么?
              悬摆以其灵敏的感震性和自恢复性,加上牙机的极端灵敏的触发性和自恢复性被衡作为地动仪的主要技术,组成了摆关系统是再正确不过了。接下来,如何去组织八龙发机呢?由于摆的振动幅度十分微小,这必然限制了关在摆周围的位置。但是,如果摆和关的间隙很小,在遇到较大的摆动时怎么办?如果没有任何限制,任其自由摆动,那么,当地震发于某两龙连线的正交方向时,前后两次摆动就会有六龙发机。如在二龙之间的话,将是八龙发机。这就失去了八龙的意义。和一龙没有分别了。
              摆关组合是不能改变的。平子要做的是如何发机问题。记载是“施关发机;一龙发机。”看来这发机的技术是关键。这也正是候风地动仪的最主要的技术。把摆做成某花形的特殊形状,看似好办法但是解决不了摆的扭转和一些其它问题。最好的办法就是,在摆发机一龙以后不再继续运动。那么,该如何解决这个问题呢?如果摆向前运动,那么就设置阻挡,使其不能向前。简单的说就是给摆设定摆动幅度。这要在机件的结构上下功夫。在技术上则是靠施关。就是说发机靠施关。发机当然是一龙发机。施关者,使机发,但是又不能乱发。不施关则不能发机。更不能一龙发机。巧妙的设计构型,使得施关变得十分容易又十分准确。摆在其限制运动的区域之内摆动,前进只能触到一机。退有巧制。但是,这已经是另一个问题了。
              具体的实施办法。养竹版地动仪施关工艺


              9楼2014-09-07 08:33
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                如果用动量计算:F·t=mv,v=at
                则,m=ft/v=F/a (a仍然选取冯锐提供的0.8cm/s,要求ma不小于F即可成立。)
                求得m=9800/0.8=12250(克)(此处采用即时速度公式代替积分可能造成较大的误差。)
                如果用能量计算,则,F·s=mv/2,牙机行程仍然为设定的0.02cm,摆动行程为0.065cmv=at, S=a*t*t/2→t=√(2s/a)=0.4(秒)v=at=0.8*0.4=0.32→求出v的平均值为0.16
                求得:m=2Fs/V=2X9800X0.02/0.16=15312.5(克)
                这两个数值数量级相当,选取其中较大的数值以其保证可靠。为了方便取15kg。
                下面按照圆柱体计算出摆锤的大小和探讨形状的影响。由m=d·S·h.,得到
                SXh=15000/8.8=1740(立方厘米)
                按照农夫的地动仪大小的推导结论,取地动仪高度为95厘米,去掉其它所需后,都柱高度为88厘米。按施关间隙为0.065,摆长取80厘米计,摆锤的质心距离摆长底端可用范围是0—8(厘米)。即最大摆锤高度不超过16厘米。如果考虑到尽量降低质心以其求得较大的摆长时,会尽量增加底面积为好。
                h=1740/(πrr)=1740*4/(π*D*D) (D是直径)=2217/D
                如果D选取10厘米,则高度为22.17,已经超出了许多。当选取20的时候,高h为5.54厘米。如果选取高h是16,则D=11.77厘米。总之,可以根据需要确定。
                如果选取底面直径为20厘米,则质心距离只有不到3厘米,这会获得许多好处。更有利发机。相比之下,都柱会变得更加粗大。几乎占到地动仪粗细的三分之一。怪不得有人解释都柱为粗大的柱子,看来不是没有道理的。张衡很可能选择了质心低而较粗的摆锤结构。
                如果,在这里也按照,比如宽高比为4:3,那么就只有一个变量了。于是有:
                4D/3=1740*4/(π*D*D)
                D=3*1740/π=1662
                D=11.8 ,h=15.8


                11楼2014-09-07 08:38
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                  如果,在这里也按照,比如宽高比为4:3,那么就只有一个变量了。于是有:
                  4D/3=1740*4/(π*D*D)
                  D=3*1740/π=1662
                  D=11.8 ,h=15.8
                  此刚好符合临界要求。不知道张会如何选取。在下倾向于略粗大情形。这和余以前的看法似有不同。如果我们进一步降低发机行程,比如从0.2降到0.1,所需的摆锤的质量将成倍降低。如果降到0.07毫米,就是一个头发丝的粗细时,摆锤只需要5-6kg。这和余以前的设计相合,而且,那个设计还留有相当的余地。降低摆锤的质量将大大降低摆锤对悬挂的要求。同样的问题,另一个方向是降低龙下颚的质量,虽然可行却没有多大的余地。
                  究竟多大的摆锤合适呢?从降低质心出发,这将会增加粗细程度。这要取得一个平衡的数值。从降低发机行程出发,这可能会增加误动作。做的太灵敏将使得非地动误报成地动。这也得要求一个平衡。龙颚的质量应做到合理的大小。底面线度的1/3—1/5作为都柱的直径应该可行。受巧制的限制都柱不会粗到填满尊桶。如果取中值1/4,是15厘米。发机行程取0.1,质量按8kg计算。高度是约4.5,质心处约不足3厘米。
                  下面描述一下地动仪的内部。在直径60厘米地动仪的内部,中央是一根直径15厘米左右的都柱,都柱总的高度达到88厘米。四周是20厘米宽度的环形,牙机立杆靠近都柱,下方正射影处是八道,上方和尊桶平齐之处是一共八个牙机平杆至八龙下颚。靠近尊桶外壁是巧制立杆。都柱高出尊桶不足30厘米,盒盖隆起,几乎没有中央上部向上延伸的高耸。
                  地动仪外形是个基本的汉代酒尊型构造。不同是下部的3只足变成了八只足,盖子上方多了八条龙。
                  (由于一些符号本人打不出来,向各位表示歉意,请谅解。)
                  调整摆锤的位置的办法是什么?会不会像有些人想象的那样要伸手进去瞎摸?
                  [url]http://转载▼[/url]


                  12楼2014-09-07 08:39
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                    养竹版地动仪复原的施关发机部分是整个复原成功的关键。为了达到在人
                    没有察觉的情况下,地动仪可以探测到发生的地震,必须在极其微小变动范围
                    内发动牙机。这个微小的范围的实现需要有一个简单可靠的办法才行。养竹版
                    地动仪复原采用的是在悬摆的下方设计一个圆台型的尾部,通过调整其高度位
                    置来实现的。
                    我们现在假定,尾椎上部所在平面到都柱顶端的调整悬摆的辘轳下方的制
                    动板的上面的距离为L。尾椎本身长度为l(下标)。它的上下端面的直径分别
                    是D1,D2。发动间隙,也就是尾椎面到牙机关横杆的关端的微小缝隙,为d。
                    我们可以得出:D1-D2=K (K为一个系数)
                    例如按照养竹版以前提供的数据,D1=11mm,D2=9mm,l=20mm,
                    则,K=2mm
                    k=K:l=2:20=0.1 (k是比例系数)
                    可以看出,这个k是描写提高长度和关端间隙的比例常数。进而得出如下关
                    系式。
                    d=k·l (l∈(0,2)),(l为改变长度)
                    由此式可以得出:l的范围越大或K越小对调整精度越有利。反之,对调整
                    范围大小有利,对充分利用摆长有利。(可以设计的更长的L)。
                    在试验阶段,选取合规的摆线(对温湿不敏感无扭转力矩),悬挂实际
                    的摆,测出季节温度中值时的L。在摆线的上端做好标记。保持这个状态,然
                    后按照宽度为1mm连续画出21道色环。就像色环电阻标记阻值的一样,选用黑
                    棕红橙黄绿蓝紫灰白银色棕红橙黄绿蓝紫灰白金色。从记号开始往下画。转
                    动辘轳至所需的色环处调整完成。
                    例如银色。这时,高度改变了10mm。(以黑色为起始零点)。得到:
                    d=kl=0.1x10(mm)=1(mm)
                    此时关端间隙是1mm。k减小会极大提高调整的精度。
                    如此,只要在一切就绪之后,调整摆长,观察色环位置,就可以调整到所需
                    的间隙。


                    13楼2014-09-08 10:58
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                      评论:
                      196只有六个字(都柱牙机巧制)是内部部件的记载。部件是指一组零件组成的分系统结构。巧制只有一个杠杆和一根连杆,如果不算发动的话。发动是由牙机给出。牙机是两个杠杆。其中一个杠杆的一部分(不可单独分离的)叫关。它是T字母的那一横。整个字母是牙机的一个零件。都柱有点特殊。因为有候风的逻辑隐含,所以,在其内部是什么,你可以发挥。(谁让他没有记载了。不过你不能胡搅,许多隐含的因素限制了你的发挥。)你只能在196 的逻辑推理下完成。例如:因为周密无际,暗示无需打开初始化,因此用球的就都完蛋了。当然立杆的也一样。再者,你不能对柱子进行发挥。搞一个乱晃的、半截的、沾水的这些都不是正经东西。完全是瞎胡闹。是指搅屎。
                      你只能在这六个字之下,复原出可以在外边完成自动初始化的候风地动仪。完成地不觉动的地动仪完成不用脱裤子放屁的地动仪。你不承认?过来PK,叫你呢!


                      14楼2014-09-08 10:59
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                        合盖隆起。
                        本着节省的原则,没有必要造出许多无用的空间来消耗宝贵的可以造钱的材料。够用就行。由于,牙机巧制和关的必须的数量决定了其位置。

                        地动仪为什么形似酒樽图。

                        这是地动议内部能够限制地动仪外形的区域截面图。做个旋转就可以大体得到地动仪外形。构造出包围轮廓,加上必须的吊装用附件。做成两部分时。像我家的一个蒸锅。只是蒸锅的锅钮比较小。中间也不那么高。中间如果不隆起一点,就显得锅盖太厚。隆起的话,有有点不十分像。像当时的一件什么物品?酒樽?如果不看合盖的隆起部分倒是蛮像的。加上这个隆起,也还可以。告诉大家,地动仪的合盖是高出一般酒樽的,形状很像酒樽。
                        无论是先强调隆起,还是先形似酒樽再告诉你盖子有不同。这只是侧重不同而已。总之你知道什么是隆起和为什么隆起就足够了。
                        牙机和关。
                        地动仪何以能够得到地不觉动的灵敏度?这全部仰仗着牙机的结构。没有牙机结构,任何复原都是一场黄粱美梦。机是中国人对可以触发的装置的叫法。慢慢腾腾的不叫机。机字解作“触而即发”就足以说明问题。像球版的设计,有人把它看成关球。就是个怎么触也不发的结构。其从不提牙机。

                        这是牙机功能示意图。
                        牙机是由一对杠杆组成,竖直和水平正交搭接成。搭接处设计成特殊的几何形状。短的像齿,长的像牙。故名牙机。竖直的杠杆是可以自行恢复平衡的设计。其下端是叫“关”的一个水平直杆。牙机的搭接部分可以根据需求设计,安装和调试。理论上可以做到任意的灵敏度。仅仅如此还远远不够。要区分地动和非地动也是主要的问题。灵敏可以感知地动。地未动亦要靠关解决。牙机和关的搭配是最完美的方案。如何做到有振则发,无振不发。在它们之间求得一个必须的平衡是最关键的。其它任何设计,实际上都做不到牙机的水平。有振发机是有要求的。不能到共振的状态下去实现。因为还要判别方向。这要求必须在初波到来时发机。而初波是很微弱的。实现这个目标是靠“施关”实现的。就是用施关去管理发机。施关的意思是“在关的近旁,及关(运动到关)”。这个近旁是多少?这要在你完全了解候风感知器件的性能和地震的传播方式之后才能准确地设计它。还好,张衡是这方面的行家里手。计算可能只是小菜一碟。地动仪的存在证明了这一点。
                        为了精确调整这个“在旁”的间隙。张衡设计了都柱。都柱就是用来悬挂侯风摆和精确调整在旁间隙的外部支撑。

                        和冯锐最初把侯风摆悬挂在合盖不同。养竹版出于必须的目的需要一个密闭的支撑环境。首先是悬挂。这个不是最主要的。精确悬挂才是目的。侯风摆需要建立一个对关的精确的“在旁”的间隙。这个间隙是只有不到一毫米缝隙。还可以根据需要调整。它使用的是“上坡”原理。这只是一个形象的比喻说明。上坡时,你要走很长一段路,才能爬高不大的高度。养竹版就是使用这个方法。利用改变摆长来改变在旁间隙。
                        看看候风地动仪都柱底部的详细情形。

                        注意那个关和侯风摆底部的结合情况。绿色的横杆表示关。它的一端直抵侯风摆的中心处的伸出部分。那个伸出部分叫尾椎。是一个下小的圆台形状。如果侯风摆的摆长改变,势必造成摆的尾椎连同地上下改变位置。对于关来讲好像在上下坡。由于关是相对不动的。因此,那个与侯风摆的间隙发生改变。这个变化的大小和速率都是可以设计的。向上提起侯风摆,间隙变宽。反之变窄。选择圆台面母线的倾斜度可以得到需要的变化速率。
                        在都柱的顶端设置可调装置。调整摆线的长度,(事先留有参考标记)改变在旁间隙。选择对摆线变化影响小的材料时,可以克服诸如温度湿度的影响。
                        都柱的存在使得整个摆关装置被密封在内部。这得以克服如风等扰动的影响。
                        除此之外,在旁间隙还留有足够的余量来避免上述因素的不良影响。同时也用于避免非地震带来的干扰,如:周围的天气的影响。
                        相对于外部,内部也有不利的情况发生。张衡使用悬挂物,他当然知道悬挂物的性质。当一个悬挂物摆动起来以后,如果没有其它阻力的出现,它会一直摆动下去。对于地动仪来说。就会既推动前边的关,也会反身推动后面的关。这不是我们希望的。
                        巧制。
                        如何防止上面描述的情况出现?张衡设计出“巧制”部件。这个巧制部件应该是张衡的一个天才发明。要想驱动巧制部件,必须得有相应的能量来源。同时还要能够最快的实时的反应速度。在这里张衡采取了前所未有的办法。就是利用牙机吐丸时的实时性和龙下颚在吐丸时向下运动这一个事实。设计下颚的质量以获取相应的势能改变时,取得巧制能量。这无疑是开天辟地的创举。今天叫做“反馈”技术,在近2000年前就在地动仪中出现。
                        这个办法确实巧妙无比。没有其它任何办法会达到这个办法的结果。

                        这是巧制的示意图。蓝色的部分表示巧制。它是有从龙下颚出发的一个连接杆,连接到一个水平的杠杆上。这个水平杆的另一端有特殊的构形,并且它就在侯风摆下方的“在旁”之处。龙下颚下降之后,会一直保持,这得以一直压住巧制连杆,使巧制横杆一直制止住侯风摆,使得侯风摆不再运动。直到这种情况被解除,侯风摆恢复到初始状态。
                        这种关巧结构和都柱的要求,使得在设计它们的位置时,地动仪的底面发生变化。
                        在得到相同摆幅的情况下,越长的摆长会感知更微小的信号。这要求必须充分利用摆长。如果摆长使得摆的下端已经能够足够地靠近底面,这也就是摆能够达到的最低位置。要想再安排关和巧制就必须在底面上开凿出容留它们的空间。这不仅使上面提到的要求得以满足,还会更好地防范外界对摆锤本身的直接干扰。这个开凿出来的空间就是所谓的“傍行八道”中的“道”。在道中有关和巧制平杆。关端经过道端的窄缝与侯风摆的尾椎相“施”。当风来,侯风摆摆动,经过不足一毫米宽的缝隙接触到关。关只是刚刚开始摆动,就发生牙机发动的现象。于是,龙口张开,下颚向下运动,吐丸下落,在下颚下移时带动连杆,巧制里端上抬,侯风摆被锁定。这都是一瞬间的事。侯风摆摆动还不到一毫米。
                        接下来,应该是史官记录,把吐丸送还龙口,并合上下颚。此时,巧制解除锁定,系统恢复初始化,候风地动仪进入下一个周期。
                        第二季


                        15楼2015-03-03 13:56
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