建一座水轮
让溪水推着轮子转,替你磨面、提水——这是第一个永远不知疲倦的帮工。
在这之前的一切,都靠人出力。一家人每天吃的面粉,用手磨得磨上一到两个小时,天天如此。水轮替你磨,你去干别的。这是这棵技术树上第一台你睡着了它还在干活的机器——从这一刻起,肌肉不再是你能做多少事的上限。
一条溪,就是正在往下掉的重量:水顺着坡往下滑,被重力拉着走。一只带桨板的轮子立在这股下坠的水里,就被推着一圈一圈地转,不停歇,不要钱。用一根轴把这份转动接出来,就能带磨盘转、把水提上田,或者锤打任何需要锤打的东西。
你需要
- 一条永不断流的溪 — 哪怕到了夏末也不停。水得流得有快步走那么快,或者更快;要不然就找一处能让水往下跌的地方。一条没膝深、两米宽的溪就足够了。
- 一只大桨轮 — 直径 1.5 到 3 米:两个木圈(轮缘)中间装 8 到 12 块平桨板,每块约 30 乘 50 厘米,全部固定在一个结实的轮毂上,轮毂套在粗轴上。
- 一根粗重的轴 — 一根笔直的硬木梁,粗 15 到 20 厘米,比轮子的宽度长,两端削圆,好在轴承里转。
- 两个轴承座 — 硬木块上凿出半圆槽,抹足油脂,架在轮子两侧的立柱或石墩上。整台轮子转动的重量全压在这两块上。
- 一副架子或两座墩子 — 用粗立柱或垒起的石头砌成,基脚要埋到水冲不到的深度以下。
- 一条水道("引水渠") — 挖一条沟,或做一条木槽,把水引到轮前,再送走。管住水,就是这项工程的一半。
- 一道闸门 — 引水渠源头一块能抽拉的木板。这是总开关。第一个做它,别留到最后。
- 给轮子找点活儿干 — 最简单的:在同一根轴上装一块圆磨盘;或者在轮缘上绑几只罐子,把水提进水槽。
- 工具和帮手 — 斧、锛、钻、木钉、绳子,抬大件的日子至少还得多一双手。
步骤
- 有条件的话,跨着季节把这条溪观察整整一个月。 记下它最高的洪水线和夏天最低的水位。你的轮子既要扛得住前者,又要在后者里还能转。
- 按你的水选轮型。
- 水急且浅:做下射轮 — 溪水流过时推动底部的桨板。最容易建。
- 有 2 米以上的落差(或者能挖出这样的落差):做上射轮 — 水浇在轮顶上,靠水自身的重量带轮子转。同一条溪能出两到三倍的力,但需要架高的水槽。
- 先从下射做起。等场地验证过了,再改建上射不迟。
- 在溪流一侧稍偏的地方挖引水渠,闸门设在渠头,让轮子坐在一条你管得住的渠里——千万别放在敞开的溪里,那里洪水说了算。
- 轮子平铺在地上做。 做两个一模一样的轮缘,把桨板均匀地钉在两圈中间,装好轮毂,把轴打穿。架在木马上转一转:好轮子转得正,晃动不超过一根手指。
- 在渠两侧立墩、装轴承,墩脚落在岩石上,或埋到渠底半米以下。两边的轴承槽要调到一样高——用一条盛了水的木槽当水平尺来校。
- 把轮子抬进轴承(这一天你需要叫上所有帮手)。轴承上盖木条捆牢,别让轴跳出来,再抹足油。
- 把闸门开一条缝。 一股细流就该能让轮子起步。慢慢开大,直到它转得平稳——这么大的轮子,4 到 8 秒转一圈是健康的干活节奏。
- 接上活儿。 把磨盘装在轴伸向岸上的那一端,压在一块固定的下磨盘上,上面装一个料斗(木板拼的漏斗),把谷子喂进磨眼。调磨盘的间隙,直到磨出的面又细又不发烫。
- 像看火一样看着它。 开工的日子天天给轴承上油。闸门口的落叶要清。没人看着的时候,把闸关上。
小心
- 洪水。 总有一天,河会涨到你不敢相信的高度。闸门和旁侧引水渠就是为了让洪水从轮子旁边过去,而不是从轮子中间穿过去。永远别把轮子建在主流里。
- 机器不会为血肉停下。 转动的轮子和磨盘会卷走手指、头发和衣服,速度都不带减的。每次要碰任何转动的部件之前,先关闸,一次都不能省。孩子要拦远点;轮坑要围起来。
- 掏底。 流水会悄无声息地掏空立柱底下的土。轮子下方的渠底要铺平石板,每次大水过后都检查基脚。
- 轴承干了。 又烫又叫的轴承会烧焦、卡死,还可能把轴撑裂。天天上油;伸手摸一摸有没有发热。
- 冰。 天一上冻,湿着停下的轮子会冻死、冻裂。要么让它一直转着,要么把渠里的水放干,让它干着停。
- 对水没耐心。 大多数失败的水轮,坏在渠上,不在轮上。把力气花在引水渠和闸门上;水管得好的小轮子,胜过水管不好的大轮子。
原理
下落的水带着的能量,跟落下的水量和落差成正比。桨板接住这股推力,把它变成轴上一股稳定的扭劲——跟你的手臂摇手磨时给的是同一股扭劲,只是它能给上一整天,不喊累。上射轮之所以胜过下射轮,是因为它用足了水在整段落差里下坠的分量,而不只是水流经过时的那一下推搡。