水排是一种水力鼓风机械。它发明于东汉初年，用于冶铸鼓风。《后汉书·杜诗传》记载杜诗任南阳太守期间（公元31-38年）制作了水排：“造作水排，铸为农器，用力少，见功多，百姓便之”。两百多年后，《三国志》记载曹魏的冶铁官韩暨制作水排，以取代马排和人排：“旧时冶，作马排，每一熟石用马百匹；更作人排，又费功力；暨乃因长流为水排，计其利益，三倍于前”。韩暨是南阳人，他可能改进了东汉发明的水排。

  到了元代，王祯经过多方搜访，在《农书》中描述了卧式水轮驱动的水排和立式水轮驱动的水排，并绘制了前者的插图。从传动机构分析，卧式水排是马排的直接改进，因为只需要把原动力由马匹改作卧式水轮即可。大轮与小轮之间依靠绳带传动，在小轮上方有一偏心曲柄，利用曲柄连杆机构实现把旋转运动转换为推拉皮囊的直线往复运动。这是世界上最早利用曲柄连杆机构的机械，西方应用曲柄连杆机构的水力锯在一个世纪之后才出现。

  立式水轮驱动的水排有其产生的技术基础，西汉时的水雅已利用立式水轮与凸耳机构。立式水轮驱动的水排的传动机构比较简单，在凸耳把推杆推向一侧鼓风之后，竹子的弹力迅速使皮素恢复原状，以准备下一次鼓风。有学者认为东汉水排是构造比较简单的立式水轮驱动的装置，也有学者认为是卧式水轮驱动的、有曲柄连杆机构的装置。

（史晓雷 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