水排

水排是我國古代一種冶鐵用的水力鼓風裝置，在公元31年由杜詩創製，其原動力為水力，通過曲柄連

桿機構將迴轉運動轉變為連桿的往複運動。人類早期的鼓風器大都是皮囊，我國古代又叫“橐”。一座爐子用好幾個橐，放在一起，排成一排，就叫“排囊”或“排橐”。用水力推動這種排橐，就叫“水排”。

最初的鼓風設備叫人排，用人力鼓動。繼而用畜力鼓動，因多用馬，所以也叫馬排。直到杜詩時改用水力鼓動，稱水排。

杜詩創製的水排，具體的結構當時缺乏記載，一直到元朝王禎在他著的《王禎農書》中，才對水排作了詳細的介紹。

“其制，當選湍流之側，架木立鈾，作二卧輪；用水激下輪。則上輪所用弦通繳輪前旋鼓，棹枝一側隨轉。其棹枝所貫行桄而推挽卧鈾左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去，揙冶甚速，過於人力。”

——王幀《農書》

選擇湍急的河流的岸邊，架起木架，在木架上直立一個轉軸，上下兩端各安裝一個大型卧輪，在下卧輪（水輪）的輪軸四周裝有葉板，承受水流，是把水力轉變為機械轉動的裝置；在上卧輪的前面裝一鼓形的小輪（“旋鼓”），與上卧輪用“弦索”相聯（相當於傳送皮帶）；在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄，曲柄上再安裝一個可以擺動的連桿，連桿的另一端與卧軸上的一個“攀耳”相聯，卧軸上的另一個攀耳和盤扇間安裝一根“直木”（相當於往複桿）。這樣，當水流衝擊下卧輪時，就帶動上卧輪旋轉。由於上卧輪和鼓形小輪之間有弦索相連，因此上卧輪旋轉一周，可使鼓形小輪旋轉幾周，鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連桿運動，連桿又通過攀耳和卧軸帶動直木往複運動，使排扇一啟一閉，進行鼓風。

利用水力鼓動鼓風設備向鑄鐵爐里壓送空氣。用水排代替人排、馬排，大大提高了勞動生產率。古代每一熟石合一百二十斤。馬排用馬一百匹冶鐵一百二十斤；改用水排，在同樣的時間內，可以冶鐵三百六十斤，提高功效三倍。

杜詩，河南汲縣人。光武帝時，為侍御史。建武七年（公元31年），任南陽太守時，創造水排（水力鼓風機），以水力傳動機械，使皮製的鼓風囊連續開合，將空氣送入冶鐵爐，鑄造農具，用力少而見效多。他還主持修治陂池，廣開田池，使郡內富庶起來。有“杜母”之稱。南陽人稱讚說：“前有召父（召信臣），後有杜母”。

1、《水經注》說：“白超壘側舊有塢，故冶官所在，魏、晉之日，引谷水為冶以經國用，遺跡尚存。”

2、《太平御覽·資產部》引《武昌記》云：“北擠湖本是新興冶壙湖。元嘉初發水冶。水冶者，以本排。冶令顏茂以數破壞，難為功力，因廢水冶以人鼓排，謂之步冶，湖且因破壞不復修冶，冬日則涸”。

3、唐李賢在《後漢書·杜詩傳》注文說：“冶鑄者為排以吹炭，令激水以鼓之也。”

4、《三國志·魏書。韓暨傳》說：“（韓暨）徒監冶謁者。舊時冶，作馬排。每一熟石用馬百匹，更作人排，又費功力。暨乃用長流為水排，計其利益，三倍於前。”