第21章 研发农业灌溉工具之筒车和龙尾车 (第1/2页)

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第四十三日至四十五日

研制第三种灌溉农具筒车：亦称“水转筒车”。据史料记载，原来筒车大约发明于隋而盛于唐，在那个华夏世界有1000多年的使用历史。在目前这个世界还没有出现。

钟鹏举设计的筒车，它是一种利用水流冲击水轮转动的灌溉机械。它能够连续取水，提高灌溉效率，适用于有水流的地方。

筒车一般要安装在有流水的河边上，且挖有地槽，被引入地槽的急流推动水轮不停转动，从而将地槽里的水通过水轮上的木筒或竹筒提升到高处，最终流进农田进行灌溉。

具体就是上下各有一个轮子，下轮一半淹在水中，两轮之间有轮带，轮带上装有很多尺把长的竹筒管。流水冲击下面的水轮转动，竹筒就浸满了水，并自下而上地把河水带到高处倒出。

筒车的筒起到了叶轮的作用是承受水的冲力，获得的能量使筒车旋转起来。并克服筒车的摩擦阻力、以及被提升的水对筒车的反力矩。当转过一定角度，原先浸在水里的竹筒将离开水面被提升。筒底所在的外环半径大于筒口所在的内环，由于两者为同心圆，所以在低处时，竹筒盛水，在高处时，竹筒泄水。可以通过调整水槽的位置和长度，使水槽能够接到更多的水。

当筒车旋转太慢，或者提不起水，可在筒车上装一些木板或竹板，便于筒车从水中获得更多的能量，也可以将筒车浸入水中更深一些，来获得能量。当水流的速度较低时，竹筒也要相对小一些，否则，筒车从水中获得的能量有限，不足以克服被提起的水对筒车的反力矩。如此往复，循环提水。

筒车是靠激流冲击来实现自动运转的，所以筒车的使用受到一定地形限制，比较适合于山区丘陵地带。

钟鹏举仿造的原则都是参照目前这个世界没有经历过的唐宋元明清时期的先进农具，再按以前那个世界现代的机械原理按照目前具备的一些条件加以升级改良。

对于筒车钟鹏举核心的升级方向：适合于平原灌溉和平缓的河道；关键部件全钢轻量化、闭式传动、精准控制。

采用钢制传动系统：

一.闭式齿轮箱替代开放式木质齿轮组：设计三级行星齿轮增速箱（传动比1:15），采用渗碳钢齿轮（模数3-5），配合青铜蜗轮蜗杆实现1:15增速传动，将水流冲击的低转速转化为高效提水动力。效率提升90%。

二.双轮差动机构设计：采用16mn钢制造双链轮差动机构，配合Φ20mm钢制链条（节距152.4mm），两个钢制转轮通过链条连接，主转轮受水流冲击驱动，副转轮通过离心力平衡力矩，减少轴承磨损；通过齿轮传动增加筒车的转速和扭矩，提高提水效率，传动效率提升至92%。

采用链条传动就是将竹筒连接成链条状，绕过筒车的转轮和上方的导向轮，使竹筒在循环提水过程中更加稳定，减少竹筒之间的碰撞和损坏。

通过齿轮传动系统和链条传动的应用，筒车的转速和扭矩得到提升，竹筒能够更快速、稳定地完成提水动作，单位时间内提水量大幅增加，相比传统筒车可提高30%-50%左右的提水效率。

另外可以根据用户的需要替换转轮材料，将原本的木质转轮替换为金属材质，增加转轮的强度和耐腐蚀性，延长使用寿命。

金属材质的转轮和塑料或复合材料的竹筒，具有更高的强度和更好的耐腐蚀性，能抵御水流长期冲刷和自然环境侵蚀，使筒车的整体使用寿命从原本的5-8年延长至10-15年。

通过对比，钟鹏举做的比唐宋时的筒车效率提升三倍，提水量每小时由12立方增加到48立方。

第四种高转筒车：这是夏国元代一部农业生产技术和经验进行全面总结的农学巨着《王祯农书》中提到的一种改进型筒车，使之能够将水提升到更高的地方，特别适合水位较低而地势较高的农田灌溉。

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