水运仪象台是北宋建造的大型天文仪器系统。这座集浑仪、浑象和计时装置为一体的天文台，具有天象观测、天象演示与计时的功能。它的创造性主要体现在两个方面：将水轮（“枢轮”）、齿轮系、控制机构、计时器、浑象和浑仪等集成为一个机械系统，反映了设计复杂机械的高水平；发明了由杆系与秤漏等构成的控制机构（“天衡”），其功能相当于近代机械钟表的擒纵机构。

  中国古代有以水力驱动天文仪器的传统。据《晋书·天文志》记载，张衡（公元78-139年）曾制作水力驱动的天球模型。唐代僧一行（张遂）和梁令费、北宋张思训都曾制造水力驱动的浑象与计时装置。1087年，鉴于北宋已有浑仪存在不足，吏部尚书苏颂（1020一1101年）找到吏部官员韩公廉，讨论制作新仪器。韩公廉通数学，擅长制作机巧之器。为了制造仪器，他首先写成《九章勾股测验浑天书》，并制成一座水轮驱动装置的木模型。苏颂看过后，认为设计有巧思，如果令其制造，必有可取。1087年9月宋哲宗批准苏颂制造仪器的请求。1092年7月，制作者们在汴京（今开封）建成近12米高的水运仪象台。

  1096年或稍晚成书的《新仪象法要》是中国现存最详细的古代天文仪器“图说”，该书以成套的绘图与文字全面描绘了水运仪象台的构造。从漏壶均匀流出的水注入水轮的水斗，驱使水轮转动。在杆系与秤漏等构成的机构的控制下，水轮做均匀的间歇转动。通过齿轮系甚至还有链传动，水轮同时驱动计时装置、演示天象的浑象、观测星空的浑仪。计时装置以木偶摇铃、敲钟、示牌、击征、击鼓等方式报时、报刻、报更等。浑仪主要由三重环构成，其内层的“四游仪”带有一个望筒。水轮驱动“四游仪”

  随天运转，可以使望筒跟随星空目标转动。这个设计是后世转仪钟的维形。

  1127年，攻占汴京的金人将水运仪象台拆运到金中都大兴府（今北京），但未再按原貌将浑仪和其他零部件组装成器。此后，中国人没有再制作这样复杂的机械。元明两代都有人制作水轮驱动的计时器，但这些计时器不再与浑象结合。

（张柏春）

资料来源：《中国古代重要科技发明创造》

中国科学院自然科学史研究所 编著