Оңтүстік бағыттағы күйме - South-pointing chariot

Бұл мақалада жалпы тізімі бар сілтемелер, бірақ бұл негізінен тексерілмеген болып қалады, өйткені ол сәйкесінше жетіспейді кірістірілген дәйексөздер. Көмектесіңізші жақсарту осы мақала таныстыру дәлірек дәйексөздер. (Қыркүйек 2015) (Бұл шаблон хабарламасын қалай және қашан жою керектігін біліп алыңыз)

Көрме Ғылыми мұражай Лондон, Англия. Бұл арбаның болжамды моделі а дифференциалды беріліс.

The оңтүстік бағыттағы күйме (немесе арба) ежелгі қытайлық екі доңғалақты көлік құралы болды, ол жылжымалы меңзерді алып жүрді оңтүстік, күйме қалай бұрылса да. Әдетте, көрсеткіш а түрінде болды қуыршақ немесе созылған қолмен фигура. Арба а ретінде қолданылған компас үшін навигация және басқа мақсаттарда болуы мүмкін.

Ежелгі қытайлықтар біздің жыл санауымызға дейінгі 5 ғасырда мобильді броньды арба ойлап тапты Dongwu Che (Қытай : 洞 屋 车). Ол ұрыс даласында жауынгерлерді қорғау мақсатында қолданылған. Қытайдың соғыс вагоны шатыр тәрізді төбесі бар жылжымалы қорғаныс арбасы ретінде жасалған. Бұл қорғанысты қамтамасыз ету үшін қала бекіністеріне оралуы керек еді саперлер қабырғаның іргетасын әлсірету үшін астынан қазу. Ертедегі қытайлық вагон ежелгі қытайлық оңтүстік бағыттағы күймелерді жасау технологиясының негізі болды.^[1][2]

Ертеде оңтүстікке бағытталған арбалар туралы аңыздар бар, бірақ алғашқы сенімді құжатталған қытайлық инженер-механик жасаған Маун (шамамен 200-265 ж.ж.) Цао Вэй кезінде Үш патшалық. Ежелгі күймелер әлі күнге дейін жоқ, бірақ көптеген ежелгі қытай мәтіндерінде олар б.з. 1300 жылға дейін үзіліссіз қолданылған деп айтылады. Кейбіреулеріне олардың ішкі компоненттері мен жұмысы туралы ақпарат кіреді.

Оңтүстік бағыттағы күймелердің әртүрлі жұмыс істейтін бірнеше түрі болған шығар. Олардың көпшілігінде немесе барлығында айналмалы жол дөңгелектері механикалық басқарылатын а тісті меңзерді дұрыс бағыттау механизмі. Механизмде магнит жоқ және оңтүстік бағыт қай бағытта екенін автоматты түрде анықтаған жоқ. Көрсеткіш сапар басталған кезде қолмен оңтүстікке бағытталды. Кейіннен, арба бұрылған сайын, механизм бұрылысқа қарсы тұру және бағыттаушыны оңтүстікке қарай бағыттап тұру үшін көрсеткішті күйме денесіне қатысты айналдырды. Осылайша механизм өзіндік бағытты жасады өлі есеп, бұл жинақталған қателіктер мен белгісіздіктерге бейім. Кейбір күймелердің механизмдері болған шығар дифференциалды ежелгі грек заманынан бері көрмеген тісті доңғалақтар Антититера механизмі.

Тарихи мәтіндер

Ең алғашқы дереккөздер

Оңтүстікке бағытталған күйменің бейнесі Санкай Тухуи (алғашқы жарияланған 1609)

Оңтүстікті көрсететін күйме, механикалық беріліс, дөңгелекті көлік, оңтүстік кардиналды бағытты анықтауға арналған (магнитсіз), Ма-ның замандасы қысқаша сипаттама берді Фу Сюань.^[3] Біздің заманымыздың III ғасыры Вайлю, Шығыс Хан династиясының саясаткері жазған Юань Хуан қытайлық инженер-саясаткерге тиесілі оңтүстік бағыттағы күймені де сипаттады Маун.^[4] The Джин әулеті (265-420 ж.ж.) дәуірінің мәтіні Шу Чжен Джи (Әскери экспедициялар туралы жазбалар), Го Юаньшэн жазған, оңтүстік бағыттағы күймелер көбінесе солтүстікте сақталған қақпа үйі үкімет шеберханаларының (Shang Fang) астанасы.^[4] Алайда, кейінірек жазылған Ән Шу (Ән кітабы) (Б. З. Б. 6 ғ.) Оңтүстік бағыттағы күймелердің дизайны мен қолданылуын егжей-тегжейлі жазды, сонымен қатар құрылғыны Ma заманынан әлдеқайда бұрын пайдалану туралы фондық аңыз құрды. Батыс Чжоу әулеті (Б.з.д. 1050-771). Кітапта оңтүстік бағыттағы күймелердің Ма Цзюнь мен Үш патшалықтан кейінгі уақытта қайта ойлап табылуы мен қолданылуының сипаттамасы келтірілген. Біздің дәуіріміздің VI ғасырында ағылшын ғалымы және тарихшысы аударған мәтін Джозеф Нидхэм, келесідей оқылады (оңтүстікке бағытталған күйме оңтүстікке бағытталған арба деп аталады):

Оңтүстік бағыттағы вагонды алғаш рет Чжоу герцогы жасаған (1-мыңжылдықтың басы) Б.з.д. ) шекарадан тыс қашықтықтан келген белгілі бір елшілерді үйге шақыру құралы ретінде. Өтетін ел шексіз жазық болды, онда адамдар шығыс пен батысқа қарай мойынтіректерінен айырылды, сондықтан (герцог) бұл көлікті елшілердің солтүстігі мен оңтүстігін ажырата алуы үшін жасауға мәжбүр етті. The Гуи Гу Цзи Кітапта адамдар дейді Чжэн штаты, нефрит жинау кезінде әрқашан өзімен бірге «оңтүстік нұсқағышты» алып жүретін және бұл арқылы ешқашан күмәнданбаған (олардың позицияларына қатысты). Кезінде Цин және Бұрынғы Хань әулеттер, дегенмен, көлік туралы басқа ештеңе естілмеді. Ішінде Кейінірек Хань кезең, Чжан Хенг оны қайтадан ойлап тапты, бірақ әулеттің аяқталуындағы шатасулар мен дүрбелеңдер салдарынан ол сақталмады.^[5]

Вей штатында, (жылы Сан-Гуо кезең) Гаотун Лонг пен Цин Ланг - екеуі де атақты ғалымдар; олар сот алдында оңтүстікке бағытталған вагон туралы дауласып, ондай нәрсе жоқ екенін және бұл оқиға бос сөз екенін айтты. Бірақ Цин патшалығында (б.з. 233–237 жж.) Император Мин Ди ғалым Ма Цзюньге оның құрылысын салуды бұйырды және ол тиісті түрде қол жеткізді. Бұл қайтадан құрылған кездегі қиындықтар кезінде жоғалды Джин әулеті.^[6]

Кейінірек, Ши Ху (император Джи Кейінірек Чжао Династия) біреуін Се Фей жасаған, ал тағы да Лингху Шенг Яо Синге (императоры) жасаған Кейінірек Цинь әулеті). Соңғысын Цзинь императоры Ан Ди Йи-си патшалық еткен кезеңнің 13-ші жылы (б.з.д. 417 ж.) Алды және ол ақырында императордың қолына өтті У Ди туралы Лю Сонг әулеті ол басқаруды қабылдаған кезде Чаньан. Оның сыртқы түрі мен құрылысы барабан тәрізді болды (одометр ). Адамның ағаш фигурасы жоғарғы жағына қойылды, оның қолы көтеріліп, оңтүстікке қарай бағытталды (және механизм осылай орналастырылды), вагон дөңгелене айналса да, меңзер қол оңтүстігін көрсетіп тұрды . Мемлекеттік шерулерде оңтүстік бағыттағы вагондар император күзетімен бірге жүрді.^[7]

Барбарлықтар сияқты құрастырылған бұл көлік құралдары (Цян ) жұмысшылар, әсіресе жақсы жұмыс істемеді. Оңтүстік бағыттағы вагондар деп атағанымен, олар көбінесе шындықты көрсетпейтін және техниканы реттеу үшін ішіндегі біреудің көмегімен қисықтарды кезең-кезеңімен келісуге тура келген. Бастап тапқыр адам Фанян, Zi Зу Чонгжи сондықтан оңтүстікке бағытталған жаңа (және автоматты түрде) вагон жасау керек деп жиі айтады. Сонымен, Шэн-Мин патшалығының (б. З. 477–479 жж.) Соңына қарай император Шун Ди, Ци ханзадасының премьер-министрлігі кезінде (Цзы Цзы Чонгжи) оны жасауды тапсырды, ал оны аяқтағаннан кейін оны Таньян әскери губернаторы Ван Сэн-цян және цензуралар кеңесінің президенті Лю Ссю сынап көрді. Өңдеу өте жақсы болды, ал арба жүз бағытта бұрылып, бұрылғанымен, қол ешқашан оңтүстікке бағытталмады. Джиннің астында, сонымен қатар, оңтүстікке бағытталған кеме болған.^[7]

Осы үзіндідегі соңғы сөйлем магниттік болғандықтан теңізде жүзу үшін үлкен қызығушылық тудырады компас теңізде жүзу үшін пайдаланылған уақытқа дейін қолданылмаған Шен Куо (1031–1095). Дегенмен Ән Шу мәтінде оңтүстікке бағытталған арбаның Ма Цзюньге дейінгі бұрынғы прецеденттері сипатталған, бұл толықтай сенімді емес, өйткені құрылғыны сипаттайтын Хань немесе Хан дәуіріне дейінгі мәтіндер жоқ.^[8] Шын мәнінде, оның Чжоу кезеңінде аңызға айналған пайдалану тарихын сипаттайтын алғашқы белгілі дереккөз болды Гу Цзинь Чжу кітабы Цуй Бао (б. з. 300 ж.), үш патшалық дәуірінен кейін көп ұзамай жазылған.^[4] Цуй Бао құрылғыға арналған құрылыстың күрделі бөлшектері кезінде жазылған деп жазды Шан Фанг Гу Ши (Императорлық шеберханалардың дәстүрлері), бірақ оның уақыты кітап жоғалып кетті.^[4]

Қытайда балаларға арналған нұсқаулық ойыншық күйме Expo 2005 Жапонияда

Жапония

Оңтүстікті көрсететін арбаның өнертабысы да жол ашты Жапония 7 ғасырда. The Нихон Шоки Біздің дәуірдің 720 ж. (Жапония шежіресі) ертедегі қытайларды суреттеген Буддист монахтар Чжи Ю. және Чжи сен үшін оңтүстікке бағытталған бірнеше арбаларды салу Император Тенджи 658 жылы Жапонияның.^[9] Одан кейін біздің дәуіріміздің 666 жылы салынған тағы бірнеше арба құрылғылары болды.^[9]

Song Shi

Оңтүстік бағыттағы күйме де Хан әулеті дәуіріндегі өнертабыспен біріктірілді одометр (сонымен қатар Грек-рим ), жүретін қашықтықты өлшеу үшін қолданылатын және барлық заманауи құрылғыларда кездесетін механикалық құрылғы автомобильдер. Бұл туралы айтылды Song Dynasty (960–1279 ж.ж.) тарихи мәтіні Song Shi (1345 ж. құрастырылған) инженерлер Ян Су (1027 жылы) және У Дерен (б. з. 1107 ж.) екеуі де оңтүстік бағыттағы күймелерді жасады, ол келесідей сипатталады.^[10] (Нидхэмнің аудармасында дюйм мен фут (фут) қашықтық бірлігі ретінде қолданылады. 1 дюйм - 25,4 миллиметр. 1 фут - 12 дюйм немесе 304,8 мм.)

Тянь-Шенгтің 5-ші жылы император Ренцзон (1027 ж.), Министрліктің бөлімше директоры Ян Су, оңтүстікке бағытталған вагон жасады. Ол [әдеттегі тарихи кіріспеден кейін]: «Бүкіл бойы Бес әулет және билік құрған әулетке дейін, менің білуімше, мұндай көлік құралын жасай алмаған ешкім болған жоқ. Бірақ қазір мен өзім дизайн ойлап таптым және оны аяқтай алдым ».^[10]

'Әдіс вагонетканы жалғыз полюсті (екі атқа арналған) пайдалануды қамтиды. Арба корпусының сыртқы жақтауының үстінде екі қабаттан тұратын мұқаба болуы керек. А-ның ағаш кескінін орнатыңыз xian (өлмес) жоғарғы жағында, оңтүстігін көрсету үшін қолын созып. Барлығы 120 тістен тұратын үлкен және кіші 9 дөңгелекті, яғни аяқтың дөңгелектеріне бекітілген биіктігі 6 фут және айналасы 18 фут болатын 2 дөңгелекті қолданыңыз (яғни дөңгелектер, яғни вагонетка жүреді). тік бағынышты дөңгелектер, диаметрі 2,4 фут және шеңбері 7,2 фут, әрқайсысы 24 тістен, тістері 3 дюйм аралықта.^[10]

'... Содан кейін полюстің ұшындағы көлденең бағанадан төмен, диаметрі 3 дюйм және темір осьпен тесілген екі тік тік дөңгелектер, сол жақта диаметрі 1,2 фут, 12 тістері бар оң жақта 1 кішкене көлденең дөңгелек. Диаметрі 1,2 фут, 1 тісті көлденең дөңгелек, ортасында 1 үлкен көлденең дөңгелек, диаметрі 4,8 фут және шеңбері 14,4 фут, тістері бір-бірінен 3 дюйм аралықта; ортасында биіктігі 8 фут және диаметрі 3 дюйм болатын (үлкен көлденең дөңгелектің) ортасын тесетін тік білік; жоғарғы жағында ағаштың фигурасы бар xian '.^[10]

'Арба қозғалғанда (оңтүстікке) ағаш кескін оңтүстікке бағытталсын. Ол шығысқа қарай жүгіргенде (және бара жатқанда) полюс оң жаққа итеріледі; оң доңғалаққа бекітілген бағынышты доңғалақ 12 тісті алға бұрады, онымен бірге оң жақ көлденең дөңгелекті бір айналымға айналдырады (және сол сияқты) орталық үлкен көлденең дөңгелекті солға ширек айналымға итереді. 12 тісті айналдырған кезде арба шығысқа қарай жылжиды, ал ағаш кескіні көлденеңінен тұрып оңтүстікке қарай бағытталады. Егер (оның орнына) ол батысқа бұрылса (және жүрсе), полюстің (артқы шеті) солға итеріледі; сол жақ доңғалаққа бекітілген бағынышты доңғалақ доңғалақ 12 тістермен алға бұрылып, онымен сол көлденең дөңгелекті бір айналымға бұрады және орталық үлкен көлденең дөңгелекті ширек оңға бұру үшін итереді. 12 тісті айналдырған кезде, арба батысқа қарай қозғалады, бірақ ағаш кескін көлденеңінен тұрып оңтүстікке қарай бағытталады. Егер біреу солтүстікке саяхаттағысы келсе, шығыс немесе батыс бағытында бұрылыс дәл осылай жасалады '.^[11]

Ян Су құрылғысының алғашқы сипаттамасынан кейін мәтін одометр мен оңтүстікке бағытталған арбаны біріктіретін дөңгелекті құрылғы жасаған Ву Дереннің жұмысын сипаттайды:

Машина жасалуы үшін әдісті (тиісті) лауазымды адамдарға беру керек деген бұйрық берілді. Да-Гуан патшалық еткен кезеңнің бірінші жылында (б.з. 1107 ж.) Чемберлен У Дерен оңтүстік бағыттағы вагон мен ли тіркеуші барабанмен (одометр) вагонның сипаттамаларын ұсынды. Екі көлік жасалды және алғаш рет сол жылы ата-баба құрбандық шалуының салтанатты рәсімінде қолданылды.^[12]

Оңтүстік бағыттағы каретканың корпусы 11,15 фут (ұзын), ені 9,5 фут және тереңдігі 10,9 фут болды. Каретка дөңгелектерінің диаметрі 5,7 фут болды арба бағанасы Ұзындығы 10,5 фут, ал арба корпусы екі қабатты, жоғарғы және төменгі. Ортасында бөлме орналастырылды. Жоғарыда а фигурасы тұрды xian таяқ ұстаған, сол жағында және оң жағында тасбақалар мен тырналар, әрқайсысы екі жағында, ал төрт баладан фигуралар ұстаған. Жоғарғы хикаяның төрт бұрышында орналасқан механизмдер, сондай-ақ 13 көлденең дөңгелектер, әрқайсысының диаметрі 1,85 фут, шеңбері 5,55 фут, 32 тістері бір-бірінен 1,8 дюйм аралықта. Бөлімге орнатылған орталық білік төмен қарай тесілген.^[12]

Төменгі сюжетте 13 доңғалақ болды. Ортасында диаметрі 3,8 фут, шеңбері 11,4 фут және бір-бірінен 2,1 дюйм аралықта 100 тісі бар ең үлкен көлденең дөңгелек болды. (Тік осьтерде) жоғарғыға (бөлімнің) солға және оңға қарай көтеріліп, құлап кететін, әрқайсысы темір салмақпен (бекітілген) екі көлденең дөңгелек болды. Бұлардың әрқайсысының диаметрі 1,1 фут және шеңбері бойынша 3,3 фут, 17 тістері бар, аралықтары 1,9 дюйм болатын. Тағы да, солға және оңға дөңгелектер бекітілді, олардың әрқайсысы бір-бірінен диаметрі 1,55 фут, шеңбері 4,65 фут және 24 тісі бар, аралықтары 2,1 дюйм.^[12]

Сол және оң жақта да екі жақ доңғалақ доңғалақтары болды (екі деңгейлі дөңгелектер), екі жағында жұп. Төменгі тісті доңғалақтардың әрқайсысының диаметрі 2,1 фут және шеңбері бойынша 6,3 фут, 32 тіспен, бір-бірінен 2,1 дюйм аралықта болды. Жоғарғы тісті доңғалақтардың әрқайсысының диаметрі 1,2 фут және шеңбері 3,6 фут, 32 тістері бар, олардың аралықтары 1,1 дюйм болды. Арбаның жол дөңгелектерінің әрқайсысында солға және оңға диаметрі 2,2 фут, шеңбері 6,6 фут, бір-бірінен 2,25 дюйм аралықта 32 тісі бар тік дөңгелек болды. Полюстің артқы жағында солға да, оңға да тістері жоқ кішкентай дөңгелектер болды (шкивтер ), одан бамбук шнурлары ілініп, екеуі де осьтің (каретканың) осіне және оңына (ұшына) сәйкесінше байланған.^[12]

Егер каретка оңға бұрылса, бұл полюстің артқы ұшының сол жағындағы кішкене шығырды сол жақ доңғалақты түсіруге мәжбүр етеді. Егер ол солға бұрылса, онда полюстің артқы ұшының оң жағындағы кішкене шкив оңға (кішкене көлденең) доңғалақты жіберуге әкеледі. Алайда, күйме Сяньді қозғалтады, ал ұлдар көлденең тұрып оңтүстікке қарай бағытталады. Арбаға қола бедерлі екі қызыл ат байланады.^[12]

Дифференциалды берілісі бар күймелер

Анықтама және түсіндіру

Автокөліктің жетек білігі мен доңғалақ дөңгелегі арасындағы дифференциалдың суреті

Кең таралған гипотеза бар, көбісі емес, барлығы да, оңтүстік бағыттағы күймелер сол арқылы жұмыс істейді дифференциалды берілістер.^{[дәйексөз қажет ]} Дифференциал дегеніміз - қазіргі кезде автомобильдердің барлығында дерлік қолданылатын, электрлі және гибридті-электрлі автомобильдерден басқа, үш біліктері бар, оны сыртқы әлеммен байланыстырады. Олар ыңғайлы A, B және C деп белгіленеді, тісті доңғалақтар А білігінің айналу жылдамдығын пропорционалды етеді сома В және С біліктерінің айналу жылдамдығының біліктерінің айналу жылдамдығында басқа шектеулер жоқ.

Автомобильде А білігі қозғалтқышқа (беріліс қорабы арқылы) қосылады, ал В және С біліктері көлік құралының екі жағында орналасқан екі дөңгелекке қосылады. Көлік бұрылған кезде бұрылыс қисығының сыртын айнала дөңгелегі ары қарай домалап, ішкі дөңгелекке қарағанда жылдам айналуы керек. Бұған дифференциалды мүмкіндік береді, екі доңғалақты қозғалтқыш басқарған кезде. Егер доңғалақтардың жылдамдықтарының қосындысы тұрақты болса, қозғалтқыштың айналу жылдамдығы өзгермейді.

Оңтүстікке бағытталған арбада, гипотеза бойынша В білігі бір жол дөңгелегіне, ал С білігі жалғанған бағытты өзгертетін беріліс қорабы арқылы басқа жол дөңгелегіне Бұл білік А-ға пропорционалды жылдамдықпен айналуға мәжбүр етті айырмашылық екі дөңгелектің айналу жылдамдығы арасында. Көрсететін қуыршақ (білікшелер арқылы болуы мүмкін) А білігіне жалғанған, арба түзу қозғалғанда, екі доңғалақ бірдей жылдамдықпен айналған, ал қуыршақ айналмаған. Арба бұрылған кезде доңғалақтар әр түрлі жылдамдықпен айналды (дәл сол себепті автомобильде), сондықтан дифференциал қуыршақтың айналуына себеп болды, бұл күйменің айналуын өтейді.

Дифференциалды тісті доңғалақтары бар оңтүстік бағыттағы арбалар болды деген гипотеза ХХ ғасырда пайда болды. Дифференциалдардың заманауи (мысалы, автомобиль) қолданысын жақсы білетін адамдар ежелгі қытайлық сипаттамалардың кейбіреуін өздерінің идеяларымен үйлесімді түрде түсіндірді. Негізінен олар оңтүстікке бағытталған арбаны қайтадан ойлап тапты, өйткені ол бұрын ежелгі уақытта бірнеше рет қайта жасалған болатын. Дифференциалды қолданатын жұмыс арбалары соңғы онжылдықтарда жасалды. Мұндай арбалардың бұрын болған-болмағаны нақты белгісіз.

Дегенмен Антититера механизмі дифференциалдық тісті доңғалақтарды қолданған деп саналады, алғашқы қолданылған дифференциалды беріліс қорабы Джозеф Уильямсон 1720 ж.^[13] Ол түзету үшін дифференциалды қолданды уақыт теңдеуі үшін сағат екеуін де көрсетті білдіреді және күн уақыты.^[13]

Геометриялық қасиеттері

Егер оңтүстікке бағытталған арба дифференциалды беріліс қорабын қолдана отырып, мүлтіксіз дәл салынған болса және егер ол жер бетінде мүлдем тегіс болса, онда ол қызықты қасиеттерге ие болар еді. Бұл меңзер берген бағытты ол жүретін жол бойымен тасымалдайтын механикалық компас болар еді. Математикалық тұрғыдан құрылғы орындайды параллель тасымалдау ол жүріп өткен жол бойымен

Арба түзулерді анықтау үшін қолданыла алады геодезия. Күйменің қозғалатын бетіндегі жол геодезиялық болып табылады, егер бұл көрсеткіш арбаның негізіне қатысты айналмаса ғана.

Себебі қисықтық Жер бетінің (оның айналасында глобус болғандықтан) күйме оңтүстікке қарай қозғалған кезде бағыттала бермейді. Мысалы, егер арба геодезия бойымен қозғалса (кез-келгенге жуықтап берілсе) үлкен шеңбер ) меңзер жолға қарай бекітілген бұрышта тұруы керек. Сондай-ақ, егер екі күйме бірдей басталу және аяқталу нүктелері арасында әр түрлі маршруттар бойынша жүрсе, олардың басталуы бір бағытқа бағытталған олардың көрсеткіштері, әдетте, мәреде бір бағытқа бағытталмайды. Дәл сол сияқты, егер арба тұйық циклді айналып өтіп, Жер бетінің бір нүктесінде басталса, оның көрсеткіші, әдетте, мәре басындағыдай бағытта бағытталмайды. Айырмашылық мынада голономия жолдың, және жабық аймаққа пропорционалды. Егер саяхаттар Жердің радиусымен салыстырғанда қысқа болса, бұл келіспеушіліктер шамалы және практикалық маңыздылығы болмауы мүмкін. Соған қарамастан, олар дифференциалды берілістерге негізделген бұл күймелердің дәл жасалынған және идеалды жағдайда қолданылғанның өзінде жетілмеген компас болатындығын көрсетеді.

Дәлдіктің болмауы және салдары

Нағыз машиналар ешқашан дәлме-дәл жасалынбайды. Қарапайым геометрия көрсеткендей, егер арбаның механизмі дифференциалды беріліске негізделген болса және, мысалы, арба жолының ені (оның дөңгелектерінің арасы) үш метр болса, ал егер дөңгелектер бірдей, бірақ шын мәнінде болса диаметрі бір бөлікке мыңнан ерекшеленеді, егер арба бір шақырым түзу жолмен жүрсе, «оңтүстікке бағытталған» фигура жиырма градусқа жуық айналады. Егер ол бастапқыда дәл оңтүстікке бағытталса, бір шақырымдық сапардың соңында ол дерлікке бағытталады оңтүстік-оңтүстік-шығыс немесе оңтүстік-батыс, қай дөңгелектің үлкендігіне байланысты. Егер арба тоғыз шақырым жүрсе, бұл көрсеткіш солтүстікке қарай бағытталады. Бұл оны оңтүстікке бағытталған компас ретінде пайдасыз етері анық. Пайдалы навигациялық құрал болу үшін, бұл көрсеткіш жүз шақырымдық жол бойында екі-екіден артық емес айналуы керек еді, бірақ бұл үшін күйме дөңгелектерінің диаметрі бойынша миллионның бір бөлігіне тең болуы керек. Дөңгелектерді жасау процесі осы дәлдікке ие болса да (бұл ежелгі қытай әдістерімен мүмкін емес), доңғалақтардың теңдігін, егер олар жүрудің тозуына ұшыраған уақытқа дейін сақталатын болса, күмән тудырады. ашық ел бойынша. Жердің біркелкі еместігі құрылғының жұмысына қосымша қателіктер тудыруы мүмкін.

Сондықтан барлық уақытта дифференциалды беріліс қорабын қолданатын оңтүстік бағыттағы арбалардың бұл түрі іс жүзінде алыс қашықтыққа жүзу үшін қолданылған-қолданылмағанына күмән келтіреді. Ойлап қарасаңыз, оңтүстік бағыттағы қуыршақ күймелер түзу жүретін кезде оның корпусына бекітілген, ал дифференциалға тек арба бұрылған кезде ғана қосылды. Арбашы мұны жасау үшін басқару құралын әр бұрылыстың алдында және кейін жасаған болар еді, немесе арбаның ішінде қуыршақ пен дифференциалды қосып, ажыратқан адамға бұйрық беруі мүмкін. Мұны күймені тоқтатпай-ақ жасауға болатын еді. Егер бұрылыстар қысқа және сирек болса, бұл бағыттағыш қателіктерді едәуір азайтқан болар еді, өйткені олар қуыршақ пен дифференциал қосылған қысқа кезеңдерде ғана жинақталған болар еді. Алайда, бұл арбаны бағыттаушы қуыршақты пайдаланбай-ақ жеткілікті дәлдікпен түзу жолмен жүре беруге болатындығы туралы мәселені көтереді.

Егер арбаның нақты мақсаттары және оның есептері алыс қашықтықтағы навигацияны емес, келушілерді қызықтыратын және таң қалдыратын болса, онда оның дәл еместігі маңызды болмауы мүмкін. Ірі механикалық вагон немесе арба жолдарда жүруге міндетті болатынын ескерсек, қарастырылатын бағыт белгісіз бағытта болмайды. Жоғарыда келтірілген дерек көздерінде күймелердің шерулердің алдыңғы жағына қойылғандығы, оның жоғары механикалық күрделілігі мен сынғыштығы туралы айтылғандығы және оны бірнеше рет «ойлап тапқаны» оның навигация үшін пайдаланылмаған деген тұжырымға ықпал етеді. нағыз практикалық және пайдалы навигациялық құрал ұмытылмайды немесе пайдаланылмайды.

Дифференциалды беріліссіз күймелер

Оңтүстік бағыттағы арба дифференциалды берілістерді қолданды деген гипотеза кеңінен қабылданғанымен, дифференциалды берілістерсіз функционалды оңтүстік бағыттағы арбалар мүмкін екенін мойындау керек. Ежелгі сипаттамалар көбінесе түсініксіз, бірақ олар қытайлықтардың бірнеше түрліше жобаларды жүзеге асырғанын болжайды, олардың кейбіреулері дифференциалдарды қамтымады.

Механикалық құрылымдар

Ежелгі сипаттамалардың кейбіреулері оңтүстікке бағытталған кейбір арбалар тек үш жолмен қозғалуы мүмкін екенін айтады: тура алға немесе қисықтық радиусымен солға немесе оңға бұрылу. Айналу радиусын түзету үшін үшінші дөңгелек қолданылған болуы мүмкін. Егер арба бұрылып бара жатса, меңзеген қуыршақ екі негізгі жол дөңгелегінің біреуіне немесе екіншісіне тісті дөңгелектермен жалғанған (мысалы, арба қозғалатын қисықтың сыртында қайсы болса), сондықтан қуыршақ белгіленген жылдамдықпен айналды, салыстырмалы түрде алдын-ала белгіленген жылдамдықтың орнын толтыру үшін күйме қозғалысының жылдамдығына. Қуыршақ оған қандай жол дөңгелегі қосылғанына байланысты қарама-қарсы бағытта бұрылды, сондықтан оның айналуы күйменің солға немесе оңға бұрылуын өтейді. Бұл дизайн дифференциалды берілісті пайдаланғаннан гөрі қарапайым болар еді.

Ян Су мен У Дереннің арбалары механизмнің осы түрін қолданған көрінеді. (. Келтірілген сипаттамаларды қараңыз Song Shi, жоғарыда.) Ву Дереннің автокөлігінде оның ан ретінде жұмыс істейтін компоненттерінің болуынан басқа одометр, олардың арасында аз ғана айырмашылықтар болды. Әрбір арбада екі негізгі жол дөңгелегі тік тісті доңғалақтарға бекітілген. Көлденең тісті доңғалақ бағыттағыш қуыршақпен (мүмкін, аралық тісті доңғалақ арқылы) байланыстырылып, диаметрі тік тісті доңғалақтардың ең жоғарғы нүктелері арасындағы кеңістікті құрайтын етіп орналастырылған. Арба тура алға жылжып бара жатқанда, бұл тісті доңғалақтар арасында ешқандай байланыс болмаған, бірақ арба бұрылған кезде кішкене доңғалақ дөңгелегі көлденең беріліспен және тік берілістердің бірімен байланыста түсірілді, осылайша қуыршақты жолдың бірімен байланыстырды дөңгелектер. Көлденең берілісті әрбір вертикальға қосатын екі кішкене доңғалақ дөңгелектері болды. Әрине, олар бір уақытта қолданылған жоқ. Кішкене доңғалақ дөңгелектер арбаны тартқан аттар тірелген тірекке бекітілген салмақ, шкивтер мен шнурлар арқылы көтеріліп, түсірілді. Жылқылар бір жағына немесе екінші жағына ауысқан кезде арбаны айналдыру үшін полюс жылжып, шнурлар тиісті кішкене доңғалақ дөңгелегін өзінің жұмыс орнына түсірді. Жылқылар тура алға жүруге қайта оралғанда, кішкене доңғалақ дөңгелегі негізгі көлденең және тік берілістерге жанаспай көтерілді. Осылайша жүйе автоматты түрде жұмыс істеді. Диаметрлі қарама-қарсы нүктелерде кішкене берілістер көлденең беріліспен байланыстырылған тік берілістердің айна-симметриясы көлденең берілісті қай жол дөңгелегі оған байланысты болғанына байланысты қарама-қарсы бағытта айналдырды, осылайша бағыттағыш қуыршақты қарама-қарсы бағытта айналдырды күйме солға және оңға бұрылды.

Сипаттамада бұрылыс радиусын түзетуге арналған үшінші жол дөңгелегі туралы айтылмайды, бірақ мұндай дөңгелектің болуы мүмкін. Оған ешқандай берілістер бекітілмеген болар еді, сондықтан сипаттаманың авторы бұл механизмнің маңызды бөлігі екенін түсінбегендіктен оны айтпаған шығар. Мұндай доңғалақты күймеге отырғызу және оның дұрыс жұмыс жасауы қиын болмас еді. Бұл аттар байланған тірекке бекітілген болуы мүмкін. Полюстің қозғалысын солға және оңға шектеу үшін аялдамалар ұсынылған болар еді.

Егер үшінші жол дөңгелегі қосылса, оңтүстік бағыттағы арбаның бұл түрі жақсы жағдайда қысқа сапарға шыққан кезде компас ретінде өте дәл жұмыс істей алар еді, ал егер ұзақ сапарға шықса, онда арбалар сияқты кумулятивтік қателіктерге ұшыраған болар еді. дифференциалды механизм.

Егер шын мәнінде үшінші жол доңғалағы болмаса, күймелер әрқашан екі дөңгелектің біреуі қозғалмайтындай етіп, екіншісі ғана айналатындай етіп жасалатын болса, циркуль ретінде жұмыс істей алар еді, оған қуыршақты тісті дөңгелектер қосады. Арба қозғалмайтын доңғалақты жылқыларды дұрыс басқара отырып, айналдырудан сақтай алар еді. (A тежегіш көмектесе алар еді, бірақ сипаттамада бұл туралы айтылмаған.) Айналмалы дөңгелектің қозғалатын қисығының радиусы күйменің жолдың енімен теңесіп, қуыршақты айналдыратын тісті дөңгелектер сәйкесінше таңдалған болар еді. Бұл дизайн қысқа сапарлар үшін циркуль ретінде жұмыс істеген болар еді, бірақ ұзақ уақыт бойы қолданған кезде жиынтық қателіктерге ұшыраған болар еді. Сондай-ақ, күйме баяу әрі ыңғайсыз болар еді. Бұрылыстар сирек орындалатын болса, бұл маңызды болмауы мүмкін.

The Song Shi Ян Су күймесіндегі тісті берілістердің сипаттамасы және ондағы тістердің саны оның үшінші жол дөңгелегінсіз осылай жұмыс істегендігін көрсетеді. Егер бағыттаушы қуыршақ үлкен көлденең тісті доңғалаққа бекітілсе, ал арбаның жол ені жол дөңгелектерінің диаметріне тең болса, беріліс коэффициенттері дұрыс болар еді. У Дереннің күймесі де осылай жұмыс істейтін етіп жасалған көрінеді. Арбаның ені, демек, жолдың ені дөңгелектердің диаметрінен үлкен болды. Беріліс коэффициенттері осы өлшемдерге сәйкес келді.

Дөңгелектердің бірін айналдыруды тоқтату үшін арбаның әр айналымының радиусының дұрыс болуын қамтамасыз ету үшін арбашы үлкен шеберлікті қолдануы керек еді. Егер ол мұны дұрыс жасамаған болса, меңзеген қуыршақ оңтүстікке қарай ұмтыла алмас еді. Ол оның бағытын азды-көпті өткір бұрылыстар жасау арқылы реттей алар еді. Кейде бұл оған арбаны адал пайдаланбауға мүмкіндік берер еді. Егер бұл көрермендерге көрсетіліп, оларды айналасында айналдырып, көптеген бұрылыстар жасаса, онда арба оңтүстік бағытты білетін еді, арбаны жасай алар еді. пайда болады ұзақ уақыт бойы компас ретінде өте дәл жұмыс істейді. Көрермендерге техниканы көрсетіп, арбаның қуыршақты басқара алмайтынын көрген болар еді. Олар механизмнің айқын дәлдігіне таңданған болар еді. Мүмкін, күймелердің бұл түрі кейде көрермендерді алдау арқылы таңдандырудың басты мақсатымен жасалған болуы мүмкін. Мүмкін, осы арбаларды жасаған адамдар өз жұмыс берушілерін өздерімен бірге алдаған, бұл оларға даңқ пен байлыққа қол жеткізуі мүмкін еді, егер ешкім осы арбаларды нақты навигация үшін қолдануға тырыспаса.

Сондай-ақ, оңтүстік бағыттағы күймеге арналған басқа механикалық конструкциялар, соның ішінде қазіргі кезде қолданылатын құрылғы жұмыс жасайтын машиналар болуы мүмкін гирокомпас. Алайда ежелгі қытайлықтар бұны білген деген белгі жоқ.

Механикалық емес мүмкіндіктер

Кейбір оңтүстікке бағытталған күймелер тек механикалық құрылғылар болмауы мүмкін. Мүмкін, күйме ішінде жүрген адам циркуль бағыттарын анықтаудың қандай да бір механикалық емес әдісін қолданып, қуыршақты соған сәйкес күйменің үстіне бұрады. Қолданылуы мүмкін бірнеше әдістер бар, мысалы:

• А пайдалану арқылы магниттік компас. 11 ғасырда қытайлықтар мұны оңтүстік бағыттағы күймелер жасалып, қолданыла бастаған кезде пайдаланған.
• Күнді және / немесе жұлдыздарды астрономиялық бақылауларды қолдану арқылы, мысалы. The Поле жұлдызы. Қытайлық астрономиялық білім ауқымды болды.
• Жергілікті білімді пайдалану арқылы. Күймедегі адам ол жерді білген немесе оның картасы немесе сипаттамасы болған болуы мүмкін.
• Аспандағы жарықтың поляризациясын бақылау арқылы. Викингтер қолданылды қос сынғыш кристалдары Исландия шпаты шамамен бір уақытта осы әдіспен Атлант мұхиты арқылы жүзу.^{[дәйексөз қажет ]} Исландия шпаты Қытайда, сондай-ақ Исландияда және кейбір басқа жерлерде кездеседі. Аралар сияқты жәндіктер аспан поляризациясына жауап бере алады және оны үйге жол табуда қолдана алады. Қытайлықтар қолданды ма, бұл гипотетикалық, бірақ бұл мүмкін.
• Жер атмосферасы сынған жарықты бақылау арқылы. Бұл Полинезия штурмандары Тынық мұхит аралдарында кемелерді басқару үшін қолданған әдістердің бірі. Жердің, мұхиттың немесе жердің беткі қабаты оның үстіндегі ауаға қарағанда суық болған кезде, бетке жақын жерде ауаның тығыз қабаты түзіліп, жарықты төмен қарай сындырады. Нәтижесінде жарық Жердің қисықтығын айналып өтіп, заттарды қарапайым геометрия болжағаннан әлдеқайда үлкен қашықтықта көруге мүмкіндік береді. Суреттер өте бұрмаланған, бірақ оларды білікті навигаторлар тани алады. Полинезияның белгілі бір басқа әдістері құрлықта да қолданыла алады және оларды қытайлықтар қолданған болуы мүмкін.

Жол дөңгелектерінің айналуына сүйенетін механизмдерден айырмашылығы, бұл әдістердің көпшілігі теңізде қолданыла алады. Бұл оңтүстікке бағытталған арбаның теңіз нұсқасы болғанын еске түсіруі мүмкін (жоғарыдағы «алғашқы дереккөздерді» қараңыз).

Бұл әдістер күймеге арналған механикалық конструкциялардан айырмашылығы алыс қашықтықта дәл жұмыс істей алады.

Механикалық емес бағыттың қажеттілігі

Оңтүстікке бағытталған күймелердің көшірмесі Ибн Батута сауда орталығы, Дубай

Оңтүстікті табудың кейбір механикалық емес әдісі оңтүстікке бағытталған механикалық күйме болған кезде қолданылған болуы керек баптандырылған, саяхаттың басында оңтүстікке қарай бағыттаушы. Жоғарыда «Механикалық емес мүмкіндіктерде» аталған кез-келген әдістер қолданылуы мүмкін еді.

If any south-pointing chariot was really used for long-distance navigation, it must have relied (after initialization) on a non-mechanical direction-finding method. It might have been operated non-mechanically by someone riding in it, as outlined above. Alternatively, if it had a mechanical mechanism, it must have been frequently re-initialized non-mechanically to eliminate accumulated errors and uncertainties.

The only chariots that might not have needed non-mechanical methods of finding the south would have been those that were never used for long-distance navigation. If some chariots were used only for amusement or fraud, they could have worked purely mechanically. Even initialization could have been avoided by simply declaring some arbitrary direction to be "south".

Where they can be seen

While none of the historic south-pointing chariots remain, full sized replicas can be found.

The History Museum in Пекин, Қытай, holds a replica based on the mechanism of Yen Su (1027).The Ұлттық сарай мұражайы жылы Тайбэй, Тайвань, holds a replica based on the Lanchester mechanism of 1932.

Referred to as the "southern pointing man", two replicas can also be seen (and physically experimented with) at the Ontario Science Centre in Toronto, Canada.

Сондай-ақ қараңыз

• Ежелгі Қытайдағы күймелер
• Chinese war wagon
• Қытайдағы ғылым мен техниканың тарихы
• Қытайлық өнертабыстардың тізімі
• Механикалық инженерия

Ескертулер

Пайдаланылған әдебиеттер

• The Chinese South-Seeking chariot: A simple mechanical device for visualizing curvature and parallel transport M. Santander, American Journal of Physics – September 1992 – Volume 60, Issue 9, pp. 782–787
• Нидхэм, Джозеф (1986). Қытайдағы ғылым және өркениет: 4 том, 2 бөлім. Тайпей: Caves Books, Ltd.
• Kit Williams, Engines of Ingenuity, Gingko Press (February 2002), ISBN  978-1-58423-106-6

Сыртқы сілтемелер

• South Pointing Things – Useful site with lot of info, images and жоспарлары for building chariots
• RLT – Fully functional model kit
• A video of a 3D model of an open differential