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紫禁城里的“滅火槍”
2021年04月13日 15:25 來源:科技日報 作者:周 乾 字號
2021年04月13日 15:25
來源:科技日報 作者:周 乾

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  紫禁城建筑多為木結構承重,而木材為易燃材料,因而防火極其重要。明清時期,紫禁城的滅火工具除了云梯、鉤子、水桶等傳統工具外,還有一種借助機械作用的“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用。

  唧筒在清宮檔案中又被稱為“岔子激桶”。故宮博物院現藏唧筒多為銅制,呈下粗上細的中空長筒狀,由內外套筒、噴水頭、支腳、連桿、皮制活塞、閥門等部件組成。內筒被抽出后,整個唧筒的長度可達2米。最里層內筒的頂部固定了噴水頭,最外層套筒底部有數十個小孔,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,用于吸水及噴水。閥門一般有兩個,為銅片或軟皮,分別控制進水和出水。唧筒往往與水桶配合使用。建筑失火時,救火人員將唧筒支腳張開,立在水桶中,并將外套筒底部置于水中,將噴水頭對準火點,通過手動前后推拉底部內筒,使其帶動活塞往復運動?;钊靶惺沟猛矁鹊臍怏w體積增大,氣壓小于水壓,進水閥門開,水由底部套筒中的小孔吸入;活塞后行使得筒內的氣體體積減小,氣壓大于大氣壓,出水閥門開,水由噴水頭射出。唧筒每裝一次水即可使用一次,射程可達20米,但出水量小。唧筒的優點是便于攜帶,單人即可操作。

  水龍在清宮檔案中被稱為“西洋激桶”,且在清中期起,逐漸取代了唧筒。如中國第一歷史檔案館藏《內務府堂呈稿》載有:嘉慶二十年(1815年)六月初五宮內各等處安設西洋激桶三十一架,叉(岔)子激桶一架,共計三十二架。故宮博物院現藏清宮內務府造辦處制作的水龍模型,是當時成批制造水龍前的小樣。水龍在構造上主要由水箱體、銅缸、活塞、閥門、鐵桿、壓梁、將軍柱、出水管等構件組成。其中,水箱體相當于水龍的外殼,且底部有抬杠,便于搬運。銅缸為圓柱形,共四個,均位于水箱體內,相互間有軟管及閥門相連;兩個銅缸用于存水,另兩個銅缸內有活塞,用于吸水?;钊蓤A形銅塊與數層軟皮擠壓而成?;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。壓梁為一根長木梁,功能相當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,相當于杠桿的支點。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,管頂可再接自由轉動的水平管,以利于向各個方向噴水。

  水龍的出水原理與唧筒相同,即通過活塞往復運動來吸水與噴水。然而,水龍的便利性、科學性及機械化程度更高。唧筒活塞的受控方向為前后向,救火人員反復操作后手部容易疲勞;而水龍活塞的受控方向為上下向,不僅便于救火人員操作,而且可借助人體重量產生更大的下壓力。唧筒僅能單人操作,產生的出水力??;水龍可多人控制壓梁兩端操作,產生的出水力大。唧筒通過手動直接推拉活塞,操作范圍??;水龍則通過杠桿間接控制活塞,操作范圍大。唧筒的出水力為手動推拉力直接產生,僅與推拉力相關;水龍的出水力由杠桿的力矩平衡產生,不僅與手動力成正比,而且與力臂密切相關。手動力的作用位置位于壓梁端部,距離支點長,因而作用力臂長;與活塞相連的鐵桿位于支點附近,因而出水力臂很小。此外,唧筒僅能單向噴水,水龍則可以向各個方向噴水?!哆h西奇器圖說》評價水龍(水銃)為“火力正勝,人不可近,但有此器,則五六人可代數百人之用,又不空費一滴之水,不拘多高、多遠,皆可立到”,可說明其優越性。

  (作者系故宮博物院研究館員)

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