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紫禁城里的“滅火槍” ——唧筒和水龍 2021-03-19 11:35:09  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

紫禁城建筑多為木結(jié)構(gòu)承重,而木材為易燃材料,因而防火極其重要。明清時(shí)期,紫禁城的滅火工具除了云梯、鉤子、水桶等傳統(tǒng)工具外,還有一種借助機(jī)械作用的“滅火槍”,稱為激桶。紫禁城里的激桶有兩種形式:唧筒和水龍。其中,唧筒在宋朝已得到應(yīng)用。

 

唧筒在清宮檔案中又被稱為“岔子激桶”。故宮博物院現(xiàn)藏唧筒多為銅制,呈下粗上細(xì)的中空長(zhǎng)筒狀,由內(nèi)外套筒、噴水頭、支腳、連桿、皮制活塞、閥門等部件組成。內(nèi)筒被抽出后,整個(gè)唧筒的長(zhǎng)度可達(dá)2米。最里層內(nèi)筒的頂部固定了噴水頭,最外層套筒底部有數(shù)十個(gè)小孔,用于汲水。支腳用于架立唧筒。連桿與活塞相連,位于底部套筒內(nèi),用于吸水及噴水。閥門一般有兩個(gè),為銅片或軟皮,分別控制進(jìn)水和出水。唧筒往往與水桶配合使用。建筑失火時(shí),救火人員將唧筒支腳張開(kāi),立在水桶中,并將外套筒底部置于水中,將噴水頭對(duì)準(zhǔn)火點(diǎn),通過(guò)手動(dòng)前后推拉底部?jī)?nèi)筒,使其帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)?;钊靶惺沟猛矁?nèi)的氣體體積增大,氣壓小于水壓,進(jìn)水閥門開(kāi),水由底部套筒中的小孔吸入;活塞后行使得筒內(nèi)的氣體體積減小,氣壓大于大氣壓,出水閥門開(kāi),水由噴水頭射出。唧筒每裝一次水即可使用一次,射程可達(dá)20米,但出水量小。唧筒的優(yōu)點(diǎn)是便于攜帶,單人即可操作。

水龍?jiān)谇鍖m檔案中被稱為“西洋激桶”,且在清中期起,逐漸取代了唧筒。如中國(guó)第一歷史檔案館藏《內(nèi)務(wù)府堂呈稿》載有:嘉慶二十年(1815年)六月初五宮內(nèi)各等處安設(shè)西洋激桶三十一架,叉(岔)子激桶一架,共計(jì)三十二架。故宮博物院現(xiàn)藏清宮內(nèi)務(wù)府造辦處制作的水龍模型,是當(dāng)時(shí)成批制造水龍前的小樣。水龍?jiān)跇?gòu)造上主要由水箱體、銅缸、活塞、閥門、鐵桿、壓梁、將軍柱、出水管等構(gòu)件組成。其中,水箱體相當(dāng)于水龍的外殼,且底部有抬杠,便于搬運(yùn)。銅缸為圓柱形,共四個(gè),均位于水箱體內(nèi),相互間有軟管及閥門相連;兩個(gè)銅缸用于存水,另兩個(gè)銅缸內(nèi)有活塞,用于吸水。活塞由圓形銅塊與數(shù)層軟皮擠壓而成?;钊还潭ㄔ谝桓Q向鐵桿端部,而鐵桿的另一端則與壓梁固定。壓梁為一根長(zhǎng)木梁,功能相當(dāng)于人力擠壓活塞的杠桿。將軍柱位于水箱體中部位置,底部與水箱體固定,頂部與壓梁鉸接連接,相當(dāng)于杠桿的支點(diǎn)。出水管位于將軍柱旁邊,為豎向銅管,管底有軟管與吸水缸相連,管頂可再接自由轉(zhuǎn)動(dòng)的水平管,以利于向各個(gè)方向噴水。

水龍的出水原理與唧筒相同,即通過(guò)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)吸水與噴水。然而,水龍的便利性、科學(xué)性及機(jī)械化程度更高。唧筒活塞的受控方向?yàn)榍昂笙?,救火人員反復(fù)操作后手部容易疲勞;而水龍活塞的受控方向?yàn)樯舷孪?,不僅便于救火人員操作,而且可借助人體重量產(chǎn)生更大的下壓力。唧筒僅能單人操作,產(chǎn)生的出水力小;水龍可多人控制壓梁兩端操作,產(chǎn)生的出水力大。唧筒通過(guò)手動(dòng)直接推拉活塞,操作范圍小;水龍則通過(guò)杠桿間接控制活塞,操作范圍大。唧筒的出水力為手動(dòng)推拉力直接產(chǎn)生,僅與推拉力相關(guān);水龍的出水力由杠桿的力矩平衡產(chǎn)生,不僅與手動(dòng)力成正比,而且與力臂密切相關(guān)。手動(dòng)力的作用位置位于壓梁端部,距離支點(diǎn)長(zhǎng),因而作用力臂長(zhǎng);與活塞相連的鐵桿位于支點(diǎn)附近,因而出水力臂很小。此外,唧筒僅能單向噴水,水龍則可以向各個(gè)方向噴水?!哆h(yuǎn)西奇器圖說(shuō)》評(píng)價(jià)水龍(水銃)為“火力正勝,人不可近,但有此器,則五六人可代數(shù)百人之用,又不空費(fèi)一滴之水,不拘多高、多遠(yuǎn),皆可立到”,可說(shuō)明其優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞: 紫禁城

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