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楚材晋用:中国水转大纺车与英国阿克莱水力纺纱机(5)

http://www.newdu.com 2017-08-28 《历史研究》 李伯重 参加讨论

以上与纺纱机有关的重要技术知识介绍到欧洲后,对于纺织工具改良起到了重要的参考作用。因此即使阿克莱水力纺纱机并未直接摹仿水转大纺车,它也会从对上述介绍中受惠匪浅。在此意义上我们可以说,以王祯《农书》中的水转大纺车为代表的中国纺织机械技术知识之西传,对于以阿克莱水力纺纱机为代表的欧洲近代机器的产生,确实具有重要的促进作用。
    当然,与阿克莱水力纺纱机相比,王祯《农书》中的水转大纺车在结构工艺上还不够完善,还存在着一些较大的缺陷。在传动机构方面,大纺车(工具机)与水轮(动力机)之间仅仅通过皮带来传动,而皮带运动不够规则,难以保证纱锭的均速转动。同时,在皮带之外别无调节机件,不能根据生产需要随时调整纱锭转速,因此纺出来的纱不仅会时粗时细,时松时紧,质量不均,而且在纺纱过程中还容易断头。更重要的是,大纺车上没有牵伸机构,因此只能用于对纤维较长的麻、丝进行合股、加捻和卷绕,而不能用来纺纤维较短的棉(特别是纤维短、拉力小的亚洲棉)。元代以后,麻纺织业逐渐让位于棉纺织业,因此不能从事棉纺的水转大纺车也随之销声匿迹,似乎是很合乎逻辑的。
    但是我们应当看到,在明清的工艺技术条件下,水转大纺车的上述缺陷是可以克服的。例如,在传动机构方面,工业革命期间的英国麻纺机的传动机构,也仅是传动皮带之外再加上一个螺旋调节装置,使操作工人能够根据需要拉紧或放松皮带,达到皮带运动的规则化。同时,在转动轴与纱锭之间,用齿轮传动装置取代另外一条传动皮带,即可使得纱锭运转匀速,保证纺出的纱粗细松紧均一,不易断头。
    大纺车没有牵伸机构,因此不适于纺棉(特别是亚洲棉),这是客观的事实。但是,对大纺车加以改进使之适于纺棉,在当时的技术条件下并未存在着不可克服的障碍。事实上,哈格里夫斯发明的“珍妮”纺纱机上的牵伸机构,不过就是安放了两根可前后滑动的木杆,并用一个木托架代替执棉条的那只手而已。纺纱时,纺工用手托住木托架,使之来回行动,另一只原来就摇纺车转动曲柄的手,仍然摇动曲柄使纱锭转动,这时棉条从两根木杆中间穿过绕到锭上,由于木杆的移动,棉条在受到拧绞的同时得到拉伸,从而解决了纺棉纱的关键技术问题。阿克莱的纺纱机用4对由1个轮子推动,但速度不同的滚筒代替了木杆,使得拉伸工作更为规范化。这些改进在工艺上并不困难,其所需的工艺技术知识,也“并未超过元代中国人的技巧之所及”(注:Elvin,The Pattern of Chinese Past,p.199.)。事实确实如此。到了清代,创造出了利用张力和捻度控制牵伸的纺纱用大纺车(即多锭纺纱车),一直沿用到20世纪中期。这种大纺车不仅设有罗拉作为牵伸机构,而且增加了加压装置以调节棉纱的粗细,同时在纺纱的方法上也与过去传统的方法有相当的不同(注:参见陈维稷主编《中国纺织科学技术史》第196页。)。经过这些改进,大纺车完全可以胜任棉纺工作。
    此外,在水力动力机(水轮)方面,王祯《农书》中的水转大纺车也还有需要改进之处。但是正如伊懋可所说,“对于一个早在宋代就已制造出双动活塞投掷机(double-acting piston flame thrower)的民族来说,这应非不可克服的困难”。惟一的问题仅在于没有人去进行这些方面的改进工作(注:Elvin,The Pattern of Chinese Past,p.199.)。
    三同种发明,两样后果
    元代中国水转大纺车和阿克莱水力纺纱机的出现,无论两者之间是否有直接的渊源,它们都是世界科技发明史上的重大事件。但是这两个伟大发明所引起的后果,却形成鲜明对照。
    过去许多学者(包括我本人在内)都认为水转大纺车在元代以后即销声匿迹,并对此感到大惑不解。但是这个看法是不正确的,应当加以更正。
    首先,在元代以后,仍然有关于使用水力纺纱机械的记载。李约瑟从朝鲜史籍中搜寻到一条非常宝贵的史料,足以证实一直到18世纪末,华北有些地方还在使用水力机械来缫丝。李朝著名学者朴趾源于1780年在华北旅行时,亲眼目击了这种机器。他在回忆录中写到:“当我路过河北三河县时,我看到各方面都使用了水力,熔炉和锻炉的鼓风机、缫丝、研磨谷物--没有什么工作不是利用水的冲击力来转动水轮进行的”(注:原出于朴趾源《燕岩集》卷16,转引自《中国科学技术史》第4卷《物理学及相关技术》第2分册《机械工程》第456页。)。这是我们今天惟一能够见到的有关元代以后水力纺织机使用的记载,而且它也没有具体说明朴氏所见到的缫丝机的形状、构造及其他情况,但是它仍然以一个明确的时间和地点,证实了元代以后水力缫丝机的使用。
    其次,虽然水力驱动的大纺车在元代以后确实罕见,但是人力驱动的大纺车却并未消失,在一些地方直到清代后期仍然在使用。这里要强调的是,得到使用的不仅有元代发明出来的丝大纺车,而且还有新发明出来的棉大纺车。
    使用大纺车对蚕丝等进行加捻及合线,自元代一直沿袭使用了下来。从晚清卫杰所著《蚕桑萃编》所记载的江浙、四川等地的丝大纺车的图文来看,清代的丝大纺车在结构上比元代有相当大的改进。这些改进包括:首先,车架由长方形体变为梯形体,上狭下阔,因而稳定性更好。其次,锭子的排列由单面变为双面,使得锭子数量随之大大增加。因此元代的大纺车,每台仅有纺锭32枚,明清时则增至50-56枚。再次,明清时的丝大纺车,上面加上了给湿定型装置(江浙水纺车上是竹壳水槽,四川旱纺车上是湿毡),使得纱管上卷绕的丝条保持潮湿,提高了丝条张力,防止加捻时脱圈,同时也有利于稳定捻度和涤净丝条,从而提高了产品的质量。虽然强捻的经纬丝条可以在手摇纺车或脚踏纺车上加工,但是生产效率与捻丝质量远远不及大纺车(注:参见陈维稷主编《中国纺织科学技术史》第193-196页。)。在丝织业发达的江南城镇中,丝大纺车一直在使用。清代中期江南使用的丝大纺车(大车),一般有纺锭50枚。每部大车需二车1-2部、小车1-2部、洋车4部配合(注:徐新吾:《关于麻丝棉大纺车及三锭棉纺车的历史过程与议论》,收于徐氏《中国经济史料考证与研究》,上海社会科学院出版社,1999年。徐新吾主编《近代江南丝织工业史》,上海人民出版社,1991年,第49-51页。)。但是与王祯《农书》中的水转大纺车不同的是,这种丝大纺车不是靠水力推动,而是靠人力推动。

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