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紫禁城里的“灭火枪”
来源: 科技日报    2021-04-06 11:28:00   责任编辑: 未网小学白国宁   www.k618.cn
内容提要: 紫禁城建筑多为木结构承重,而木材为易燃材料,因而防火极其重要。明清时期,紫禁城的灭火工具除了云梯、钩子、水桶等传统工具外,还有一种借助机械作用的“灭火枪”,...
   紫禁城里的“灭火枪”

  博览荟

  ◎周 乾

  紫禁城建筑多为木结构承重,而木材为易燃材料,因而防火极其重要。明清时期,紫禁城的灭火工具除了云梯、钩子、水桶等传统工具外,还有一种借助机械作用的“灭火枪”,称为激桶。紫禁城里的激桶有两种形式:唧筒和水龙。其中,唧筒在宋朝已得到应用。

  唧筒在清宫档案中又被称为“岔子激桶”。故宫博物院现藏唧筒多为铜制,呈下粗上细的中空长筒状,由内外套筒、喷水头、支脚、连杆、皮制活塞、阀门等部件组成。内筒被抽出后,整个唧筒的长度可达2米。最里层内筒的顶部固定了喷水头,最外层套筒底部有数十个小孔,用于汲水。支脚用于架立唧筒。连杆与活塞相连,位于底部套筒内,用于吸水及喷水。阀门一般有两个,为铜片或软皮,分别控制进水和出水。唧筒往往与水桶配合使用。建筑失火时,救火人员将唧筒支脚张开,立在水桶中,并将外套筒底部置于水中,将喷水头对准火点,通过手动前后推拉底部内筒,使其带动活塞往复运动。活塞前行使得筒内的气体体积增大,气压小于水压,进水阀门开,水由底部套筒中的小孔吸入;活塞后行使得筒内的气体体积减小,气压大于大气压,出水阀门开,水由喷水头射出。唧筒每装一次水即可使用一次,射程可达20米,但出水量小。唧筒的优点是便于携带,单人即可操作。

  水龙在清宫档案中被称为“西洋激桶”,且在清中期起,逐渐取代了唧筒。如中国第一历史档案馆藏《内务府堂呈稿》载有:嘉庆二十年(1815年)六月初五宫内各等处安设西洋激桶三十一架,叉(岔)子激桶一架,共计三十二架。故宫博物院现藏清宫内务府造办处制作的水龙模型,是当时成批制造水龙前的小样。水龙在构造上主要由水箱体、铜缸、活塞、阀门、铁杆、压梁、将军柱、出水管等构件组成。其中,水箱体相当于水龙的外壳,且底部有抬杠,便于搬运。铜缸为圆柱形,共四个,均位于水箱体内,相互间有软管及阀门相连;两个铜缸用于存水,另两个铜缸内有活塞,用于吸水。活塞由圆形铜块与数层软皮挤压而成。活塞被固定在一根竖向铁杆端部,而铁杆的另一端则与压梁固定。压梁为一根长木梁,功能相当于人力挤压活塞的杠杆。将军柱位于水箱体中部位置,底部与水箱体固定,顶部与压梁铰接连接,相当于杠杆的支点。出水管位于将军柱旁边,为竖向铜管,管底有软管与吸水缸相连,管顶可再接自由转动的水平管,以利于向各个方向喷水。

  水龙的出水原理与唧筒相同,即通过活塞往复运动来吸水与喷水。然而,水龙的便利性、科学性及机械化程度更高。唧筒活塞的受控方向为前后向,救火人员反复操作后手部容易疲劳;而水龙活塞的受控方向为上下向,不仅便于救火人员操作,而且可借助人体重量产生更大的下压力。唧筒仅能单人操作,产生的出水力小;水龙可多人控制压梁两端操作,产生的出水力大。唧筒通过手动直接推拉活塞,操作范围小;水龙则通过杠杆间接控制活塞,操作范围大。唧筒的出水力为手动推拉力直接产生,仅与推拉力相关;水龙的出水力由杠杆的力矩平衡产生,不仅与手动力成正比,而且与力臂密切相关。手动力的作用位置位于压梁端部,距离支点长,因而作用力臂长;与活塞相连的铁杆位于支点附近,因而出水力臂很小。此外,唧筒仅能单向喷水,水龙则可以向各个方向喷水。《远西奇器图说》评价水龙(水铳)为“火力正胜,人不可近,但有此器,则五六人可代数百人之用,又不空费一滴之水,不拘多高、多远,皆可立到”,可说明其优越性。

  (作者系故宫博物院研究馆员)

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