17.10　作为原动机的风车

2025年09月26日

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17.10　作为原动机的风车

人们对风车在西方的起源有很多推测。一些人主张风车从波斯通过贸易路线途经俄罗斯和斯堪的纳维亚传到欧洲西北部。风车在欧洲不同国家首次出现的顺序说明，它可能从伊斯兰国家途经摩洛哥和西班牙传来的。另一方面，有人认为西方风车（从最早的单柱风车算起，它有4个垂直的帆附着在水平轴上）的建造完全不同于东方的风车[1]，因此它可能具有某种完全不同的起源。有些作者据此认为它源于维特鲁威水车，因为古代的希罗已经知道了某种风车轮（边码615），这种设计思想很可能体现在西方风车中。单柱风车的机械装置类似于将驱动装置反向使用的维特鲁威水车，动力源自于下面的帆而不是上面的水轮。如果懂得如何造型并修整使帆能够持续转动，那么熟悉维特鲁威水车的制造者就能建造出单柱式结构的风车。在西方风车史中，这种新的空气动力装置是一种精致而新颖的发明（边码623—628）。

我们希望了解更多的克利特岛和爱琴群岛上的精巧风车的历史（图559），向西远至葡萄牙都会找到一些这样的例子。它们有像船帆一样的装置，但并不以网格构架展开。轴上有8或12个臂，臂是由金属拉索支撑着的细圆柱。帆是三角形的，帆的底部指向周围，顶点指向中心，一边附着在臂的末端，另一边附着在绳索上。帆在风车空闲时缠绕在臂上，使用时则不同程度地展开。用一根长竿子作杠杆转动圆锥形的顶盖，就会带动风车的顶端迎着风向转动，顶盖架在置于塔顶一圈环形排列的木柱上。显然，这暗示西方风车的设计思想可能源于船帆和风力推动。但是，克里特岛的风车是塔式的，而我们知道塔式风车应该在单柱风车之前。13世纪和14世纪的手稿没有提到过船首三角帆，它仅在地中海地区和伊比利亚半岛发现过。因此，这些风车可能是后来为了适应地中海环境而改进的西方塔式风车［61］。

大约在一个世纪之内，从英格兰东部，经过低地国家（图560）和德国北部平原，到拉脱维亚和俄罗斯的低海拔平原地区，风车成为了具有代表性的原动机。在低地国家的中部，风车主要用作提水机或抽水机的原始动力［62］。据称，西多会的僧侣在湖泊和沼泽地区大规模地推广排水装置。随着人类在此建立更大的定居点，定居地日益扩大，这里因为生产泥煤而形成了浅湖。1000—1400年间，这些低洼地进一步扩大。1300年左右，湖海的扩大由于修建堤防和坝而暂时停止了，人们开始有组织地从这些湖和沼泽地中排水。然而，与预期的相反，低地国家的第一台风车是磨谷物用的。荷兰最古老的一份关于风车的文件显示，费洛里斯五世伯爵（Count Floris V）承认哈勒姆的市民为风车付税6先令，为马拉的磨付税3先令的特权，非该市市民的则必须付税20先令（1274年）。1299年，代尔夫特市的科宁斯维尔德修道院建造了风车的样机，盖勒伯爵（Count of Gelre）1294年也提到了建造在洛格齐姆的谷物磨。1430年，建成了第一台用风带动的湿地磨（也叫wipmolen，边码625），它直到1600年才成为荷兰排水系统的普遍特征（边码689）。

图559　带有三角帆的爱琴海现代风车，它的帆展开后很像船帆。

1222年，科隆在城墙上建了一个风车，这是中世纪后期城镇中一种通用的形式。很快，荷兰人成为著名的风车制造者，1392年在科隆建造了一台风车，1年后在斯培西亚出现了同样的一台风车。1237年，在锡耶纳有了意大利风车；1337年，威尼斯附近的另一台风车也被人提到。大约1400年，风车从中欧和斯堪的纳维亚南部传到芬兰。

一些鲜为人知的风车使用建议，显示了对风车非同寻常的适应能力的正确评价。1430年慕尼黑的一份手稿中写到，准备在卸载天然石块等重负荷时使用带有帆的风轴作制动闸。1326年，在一本由米利纳特的沃尔特（Walter de Millinate）献给英格兰爱德华二世（EdwardⅡ）的书中，作者阐明了如何用单柱风车把蜂巢投到被围困的城镇。1335年，意大利医生吉多的维拉齐奥（Guido da Vigevano）为一种战车或“坦克”设计勾画了草图（图659），这种车由带有帆的风轴驱动。15世纪，军事工程师瓦尔图里奥（Roberto Valturio，卒于1484年）也提出了一个类似的方案。

图560　低地国家的单柱风车（post-mill）和塔磨。斯特拉达尼斯（Stradanus），1627年。

17.10 作为原动机的风车

17.10　作为原动机的风车