农具图谱视野下的踏碓系统考释(4)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】白台寺“踏碓”虽然在碓架的结构上不尽相同,但碓杆的设置均为等臂杠杆结构.从施力方来看,都是单脚踩踏作业,崔府君庙壁画中的恶鬼手中同时还多了一
白台寺“踏碓”虽然在碓架的结构上不尽相同,但碓杆的设置均为等臂杠杆结构.从施力方来看,都是单脚踩踏作业,崔府君庙壁画中的恶鬼手中同时还多了一根拉紧的绳索,一端系在杠杆开始处,这无疑增加了杠杆上升时的动力,在等臂式杠杆基础上多了一种辅助拉力,自然在提升时省力不少.公式如下(图20):F拉·L3=F'·L1+F·L2,由此可见,改良的杠杆确实在提升环节更加快捷,但毕竟这种装置存在于佛教壁画中,在现存的“踏碓”中并没有见到增加了拉力的装置,是否确实存在有待考证,但却为“踏碓”的多样性表现提供了一种可能.
图18 怀仁崔府君庙追罪司连体式缸碓Fig.18 Mural with hell theme in Huairen
图19 山阴白台寺连体式踏碓Fig.19 Mural with hell theme in Shanyin
图20 崔府君庙壁画连体式“缸碓”力学分析图Fig.20 Force diagram of pedal threshe in Huairen Tomb Murals
图21 白台寺壁画“踏碓”力学分析图Fig.21 Force diagram of pedal threshe in Shanyin Tomb Murals
4.1 明代单栏杆“踏碓”系统工作原理
崔府君庙和山阴白台寺壁画中两架“踏碓”的不同之处主要有两点:第一,碓架踩踏部分都是采用了前栏式扶手设计,基本样式与《全书》中的“踏碓”相仿,与《农书》《通考》中的侧向双栏杆扶手不同.《全书》是明代最具代表性的百工全书,这幅前栏杆踏碓在书中并没有收录在“农业卷·谷物加工”当中,而是出现在第四卷“皮油造烛法”里,文中详细讲解了利用乌桕子制蜡的技术.在乌桕子蒸煮过后进行了舂捣,描述了臼的尺寸为一尺五寸深,碓身为石质,约40斤重,主要用来捣碎乌桕子,这是一种大戟科植物的种子,质地比较坚硬,捣碎后提取蜡质进而制成灯烛.[10]这是关于“踏碓”工艺非常细致地记录.《全书》印于明晚期崇祯年间,虽然属于江西地区的“踏碓”,但从山西本部壁画的记录来看,应当是具有代表意义.从《全书》中也可以发现,“踏碓”的工作内容非常多样,能够舂捣的物体较为广泛.由于单栏杆非常简便,此种“踏碓”在明代非常流行.其优势在于减少了占地面积,但由于缺乏整体式框架,稳定性相对要欠缺一些.另外,中轴支点的位置,采用了一上一下的高低支点,《农书》等古籍中只有低支点的装置,并没有超过扶手栏杆中间位置以上的支点,是否属于臆造不得而知.但辅助式绳拉设计非常巧妙,高支点势必会获得极大的下砸力,可以舂捣更加坚硬的物体.这两架“踏碓”与敦煌莫高窟第465窟的元代“踏碓”结构相仿,单栏杆连体式设计在结构上极为简单,碓杆安置于扶手架下方.[11]由于壁画不能够展示下部连接处结构,只能够推测出碓杆的连接结构.其采用了等臂杠杆,并且属于起落式运动,人力脚踏势必会产生较大的动力,另外由于碓头重力的原因,会产生一定的阻力影响碓头的垂直下落.因此,必须在碓杆中心连接部分设置可移动式连接点,而不是搁置在扶手栏杆之上.白台寺壁画中的“踏碓”基本是沿用了等臂式设计,是其主要样式;崔府君壁画宽碓杆,省力式设计打破常规,却也有着一定的原理支持.
4.2 分体式“踏碓”的系统工作原理
山西省高平市城东南的定林寺为元代建筑,东配殿南北两面墙的壁画同样是关于十殿阎罗与地狱诸鬼的图像,为明代所绘.在南壁下方左手边第二幅图《饿鬼踏碓图》(图22)中描绘了一名饿鬼脚踏木碓的情景.题材与前两幅踏碓图并没有过多的不同,“踏碓”的架体与崔府君庙追罪司“缸碓”相近,采用了前栏杆式的稳定支撑,但在物理的杠杆作用上却有着较大的差别.首先,中心支点被转移在距离手扶栏杆较远的位置,支点采用了四柱支撑的结构,这一改变将踏板与支撑架分离,提高了稳定性,独立的踏板更加的灵活牢固,减少了身体带来的影响.此类“踏碓”图设计在敦煌壁画中也有描绘,莫高窟第61窟的五代“踏碓”图(图23)与榆林第3窟的西夏“踏碓”图(图24)都是此类分体式结构.在扶手的设计上,都是采用单栏杆前扶手设计,轴的变化是最大的亮点,采用了圆柱形滚轴设计减少了碓杆的摩擦力,分体式设计则提高了脚踏碓杆的稳定性,不会受框架式矩形扭力的影响.王进玉认为,从敦煌的五代、西夏、元代三幅“踏碓”图来看,以西夏“踏碓”(图25)最为灵活,“轴木可以随横板灵活转动,从而提高了舂米的效率.”[11]218这种分类法,并没有按照结构的变化进行区分,而定林寺立柱式圆轴设计与敦煌五代和西夏“踏碓”都是属于此类结构,这种设计结构更加简单,充分利用了滚轴转动的灵活性,极大地提高了作业能力.
“踏碓”和“缸碓”的工作方式都属于间歇式击打,杠杆的灵活应用使得这种粮食加工工具成为最简单的机械设备.支点的变化用来调节杠杆结构与力学关系,而对于其平衡原理的掌握则是依靠施力者自身的配重与位置变化进行调节.壁画中没有设计相应的扶手,其结构样式则完全从原始“踏碓”造型中脱颖而出,怀仁崔府君庙追罪司“缸碓”与山阴白台寺“踏碓”及高平市定林寺“踏碓”并没有走出其农业生产工具的基本形制.即使“踏碓”或者“缸碓”成为“地狱世界”的一种刑具,但内核并没有发生变化.
文章来源:《中国农史》 网址: http://www.zgnszz.cn/qikandaodu/2021/0707/353.html
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