北宋时钟半自动
李约瑟《中国科学技术史》第四卷第二分册《机械工程》（科学出版社、上海古出版社1999年）中，以《被淹没了六个世纪的时钟机构》为题，对于北宋末期苏颂主导下建造的“水运仪象台”做出了至为精彩的分析，从而发掘出古代中国在机械时钟之创造上的重要贡献。
一如李约瑟指出，中国历史上的机械时钟主要以水力为动力来源。如北宋的“水运仪象台”，就是设法把水提升到高处，然后“以漏壶的流水为原动力，驱动外沿有36个水斗的驱轮，在含有擒纵器作用的杠杆装置的控制下，做等间歇的匀速运转，进而传动浑仪、浑象、报时装置均做与天同步的运转。”（金秋鹏主编《中国科学技术史[图录卷]》，117页，科学出版社2008年）这是凭借水流从高处落下时产生的冲力推动整套机械运作，因此就需要在相当高的部位建立一个水箱，并且保证其中储有充足的蓄水。
关于提水蓄水的方法，《被淹没了六个世纪的时钟机构》中指出：“唯一的办法是利用人力操作戽水轮（‘升水轮’），将水分两级提升到上储水箱里。”“大概工部每天要派人干这个活，因为水箱的储水量只够工作两小时的。”诚如其言。不过，观察一下这座巨大时钟塔内部的提水蓄水装置，亦足以让我们感受11世纪中国科学技术的水平。
大致来说，这套装置由“升水上壶”及“升水上轮”、“升水下壶”及“升水下轮”、“河车”及“天河”四大部分组成。升水上壶与升水下壶是一高一低错阶设置的储水箱，每个储水箱内装有一架水车——分别称为升水上轮、升水下轮。河车是一个近似当今船艇上的圆舵或汽车方向盘的大圆轮，与升水上轮采用同一个中轴，因此安设在与升水上轮同一个水平位置，其下有木架将其支撑住。河车上的一个关键部件，是圆轮的边缘装有十六个拨齿（“拨牙”），均匀分布一周，因此它是个大齿轮。相对的，升水下轮的边缘也装有十六个拨齿，并与河车的拨齿形成啮合关系。
河车的周边还安有八个突出的把手。人站在河车两边，匀速推动把手，让河车的圆轮进行圆周转动，河车就会通过中轴带动升水上轮做同步运转，同时由于齿轮传动作用引导升水下轮也旋转不已。升水上轮和升水下轮的圆轮边缘均等距地装有小水筒，实为传统上所称的“筒车”。于是水运仪象台内部的水流循环路径便是：
“水运之制，始於下壶。先实水于升水下壶；壶满，则拨河车八距；河车动，则升水上下轮俱动；升水下轮以八戽斗运水入升水上壶；升水上轮以十六戽斗运水入天河；天河东流入天池；天池水南出渴乌，注入平水壶，由渴乌西注入枢轮、受水壶……受水一壶过水，落入退水壶，由下窍北流入升水下壶，再动河车，运水入上水壶，周而复始。”（苏颂《新仪象法要》）
首先在下方储水箱——升水下壶——之内灌满水，然后，利用人手拨动河车。河车一旦转动，就会带动升水上轮与升水下轮同步圆转。安装在升水下轮上的水筒(“戽斗”)于是在最低点从升水下壶中汲取水，随轮转升到高处，又于下降过程中把水倾入升水上壶。升水上轮则在轮转中通过轮边的水筒将这些水二次提升，到达“天河”的高度，并且注入天河。
所谓天河是一条高架水槽，直通向“天池”——这才是设在总驱动装置（“枢轮”）上方的“能量箱”。水流注入天池后，再从另一侧流出，穿过系列的设备，引发浑仪、浑象、报时装置等的准确运行。完成上述工作后，水流即落入“退水壶”也就是最低处的集水箱。集水箱的位置略高于升水下壶，并且有孔道与升水下壶相通。因此，汇入退水壶的水不断通过孔道回流至升水下壶中，这样就可以由人力再次通过两级筒车提供给天河，形成循环利用。
筒车本是中国历史上非常发达的农业灌溉工具，但也被开发出多种功能，比如将其安设在宫殿、居室的内部或一侧，在夏天形成人工降雨。这一重要器械曾被应用于大型机械时钟的运作中，则无疑是尤其值得重视的史迹。利用同轴与齿轮传动的功能，让河车以“一拖二”的形式同时带动不同空间位置上的两级筒车，则显示了古人将多种科技成果加以综合的能力。
由于“水运仪象台”的昼夜计时可以精确到“刻”（相当于现代时刻的14分24秒），所以不妨推测，相关人员可以根据这台巨大时钟的报时，有规律地推动河车，为高处的水箱添水。固然，这种储蓄能量方法很原始，需要役人一天之内工作十二次才能保证足够的水力。但是，重要的是，这一高大的、功能多元的时钟塔利用当时的科技手段，达到了运转的半自动化。难怪一些外国汉学家会认为宋代是“现代社会”的开端。
（插图见相册）
一如李约瑟指出，中国历史上的机械时钟主要以水力为动力来源。如北宋的“水运仪象台”，就是设法把水提升到高处，然后“以漏壶的流水为原动力，驱动外沿有36个水斗的驱轮，在含有擒纵器作用的杠杆装置的控制下，做等间歇的匀速运转，进而传动浑仪、浑象、报时装置均做与天同步的运转。”（金秋鹏主编《中国科学技术史[图录卷]》，117页，科学出版社2008年）这是凭借水流从高处落下时产生的冲力推动整套机械运作，因此就需要在相当高的部位建立一个水箱，并且保证其中储有充足的蓄水。
关于提水蓄水的方法，《被淹没了六个世纪的时钟机构》中指出：“唯一的办法是利用人力操作戽水轮（‘升水轮’），将水分两级提升到上储水箱里。”“大概工部每天要派人干这个活，因为水箱的储水量只够工作两小时的。”诚如其言。不过，观察一下这座巨大时钟塔内部的提水蓄水装置，亦足以让我们感受11世纪中国科学技术的水平。
大致来说，这套装置由“升水上壶”及“升水上轮”、“升水下壶”及“升水下轮”、“河车”及“天河”四大部分组成。升水上壶与升水下壶是一高一低错阶设置的储水箱，每个储水箱内装有一架水车——分别称为升水上轮、升水下轮。河车是一个近似当今船艇上的圆舵或汽车方向盘的大圆轮，与升水上轮采用同一个中轴，因此安设在与升水上轮同一个水平位置，其下有木架将其支撑住。河车上的一个关键部件，是圆轮的边缘装有十六个拨齿（“拨牙”），均匀分布一周，因此它是个大齿轮。相对的，升水下轮的边缘也装有十六个拨齿，并与河车的拨齿形成啮合关系。
河车的周边还安有八个突出的把手。人站在河车两边，匀速推动把手，让河车的圆轮进行圆周转动，河车就会通过中轴带动升水上轮做同步运转，同时由于齿轮传动作用引导升水下轮也旋转不已。升水上轮和升水下轮的圆轮边缘均等距地装有小水筒，实为传统上所称的“筒车”。于是水运仪象台内部的水流循环路径便是：
“水运之制，始於下壶。先实水于升水下壶；壶满，则拨河车八距；河车动，则升水上下轮俱动；升水下轮以八戽斗运水入升水上壶；升水上轮以十六戽斗运水入天河；天河东流入天池；天池水南出渴乌，注入平水壶，由渴乌西注入枢轮、受水壶……受水一壶过水，落入退水壶，由下窍北流入升水下壶，再动河车，运水入上水壶，周而复始。”（苏颂《新仪象法要》）
首先在下方储水箱——升水下壶——之内灌满水，然后，利用人手拨动河车。河车一旦转动，就会带动升水上轮与升水下轮同步圆转。安装在升水下轮上的水筒(“戽斗”)于是在最低点从升水下壶中汲取水，随轮转升到高处，又于下降过程中把水倾入升水上壶。升水上轮则在轮转中通过轮边的水筒将这些水二次提升，到达“天河”的高度，并且注入天河。
所谓天河是一条高架水槽，直通向“天池”——这才是设在总驱动装置（“枢轮”）上方的“能量箱”。水流注入天池后，再从另一侧流出，穿过系列的设备，引发浑仪、浑象、报时装置等的准确运行。完成上述工作后，水流即落入“退水壶”也就是最低处的集水箱。集水箱的位置略高于升水下壶，并且有孔道与升水下壶相通。因此，汇入退水壶的水不断通过孔道回流至升水下壶中，这样就可以由人力再次通过两级筒车提供给天河，形成循环利用。
筒车本是中国历史上非常发达的农业灌溉工具，但也被开发出多种功能，比如将其安设在宫殿、居室的内部或一侧，在夏天形成人工降雨。这一重要器械曾被应用于大型机械时钟的运作中，则无疑是尤其值得重视的史迹。利用同轴与齿轮传动的功能，让河车以“一拖二”的形式同时带动不同空间位置上的两级筒车，则显示了古人将多种科技成果加以综合的能力。
由于“水运仪象台”的昼夜计时可以精确到“刻”（相当于现代时刻的14分24秒），所以不妨推测，相关人员可以根据这台巨大时钟的报时，有规律地推动河车，为高处的水箱添水。固然，这种储蓄能量方法很原始，需要役人一天之内工作十二次才能保证足够的水力。但是，重要的是，这一高大的、功能多元的时钟塔利用当时的科技手段，达到了运转的半自动化。难怪一些外国汉学家会认为宋代是“现代社会”的开端。
（插图见相册）