中国古代著名的计时器

中国古代计时器具的创始时间不晚于战国时代（公元前476～前222）。应用机械原理设计的计时器主要有两大类，一类利用流体力学计时，有刻漏和后来出现的沙漏；一类采用机械传动结构计时，有浑天仪、水运仪象台等。此外，还有应用天文原理（大都根据日影方向测定时间）计时的日晷，它也是中国最古老的计时器之一。

一，圭表
圭表是中国最古老、结构最简单的一种测量日影长度的仪器。由一根直立在平地上的标竿（表）和一把正南北方向的尺（圭）两部分相互垂直组成。根据正午时测 量表影的长度可以推定二十四节气，从表影长短的周期性变化，可以确定一年的天数。每当太阳转到正南方向的时候，表影就落在圭面上。量出表影的长度，就可以 推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候，冬至到了；表影最短的时候，夏至来临了。


二，日晷
日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做"晷针"，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫"表"；石制的圆盘叫做 "晷面"，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。晷面两面都有刻度，分子、丑、寅、 卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，每个时辰又等分为"时初"、"时正"，这正是一日24小时。绝大部分的日晷显示的都是视太阳时，有些在设计 上作了变更，可以显示标准时或是日光节约时间。


三，漏刻
漏刻是古代最重要的计时工具。漏，只漏壶；刻，只箭刻，即由漏壶水面的高低，通过箭刻的标度米标来标示时间。漏刻的历史不仅古老，而且经历了漫长的发展 历程，几乎始于新石器后期一直应用至清代。至今保存最早的漏刻，是西汉时制造的，据史籍记载，漏刻的发展大致为，由单壶到多级壶，由沉箭法到浮箭法，东汉 时，张衡改单壶为双壶，改沉箭为浮箭。为尽量保持漏壶水量基本不变，水滴受水壶速度均匀，从而提高计时的准确性，后来经过不断改进，漏壶多至三级、四级、 以三级漏使用最为广泛。


中国的漏刻，在很长的历史时期内，一直是世界上最精准的计时器。经考证大约在西汉中期，中国漏刻的计时精确度比14世纪欧洲的机械钟还高。

四，沙漏
因刻漏冬天水易结冰，故有改用流沙驱动的。《明史·天文志》载明初詹希元创造了"五轮沙漏"。后来周述学加大了流沙孔，以防堵塞，改用六个轮子。有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数，并说第五轮的轴梢没有齿，而装有指示时间的测景盘。


五，浑天仪
《晋书·天文志》记载东汉张衡(公元78～139)制造浑天仪，说在密室中用漏水驱动，仪器指示的星辰出没时间与天文观察的结果相符。仪器上分别装有日、月两个轮环，用水轮驱动浑象。浑象每天转一周，日环转1/365周，仪器还装有两个木偶，分别击鼓报刻，是一座上狭下广的木建筑。


六，水运仪象台
为北宋元祐三年(1088)苏颂、韩公廉等人所制。这台水运仪象台高三丈五尺余，宽二丈一尺，是一座上狭下广的木建筑。台的下层有提水装置，由人力推动河车，带动升水上轮和下轮（筒车），将水提到天河（受水槽），注入天池（蓄水池）。台中平水壶保持水位恒定，并通过一定截面的水管向枢轮（水轮）上的受水壶流泄恒定流量的水，推动枢轮。枢轮通过传动齿轮带动昼夜机轮、浑象和浑仪。


七，大明灯漏
1276年，中国元代的郭守敬制成大明灯漏。它是利用水力驱动，通过齿轮系及相当复杂的凸轮机构，带动木偶进行"一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙"的自动报时。