Etelään osoittava vaunu ( kiinalainen trad. 指南車, ex. 指南车) on ensimmäinen navigointilaite, joka toimii palauteperiaatteella . Vaunuihin oli asennettu miehen hahmo, joka vaunun liikesuunnasta riippumatta osoitti etelään ojennetulla kädellä . Tämä laite ei käyttänyt magneettista kompassia [1] .
Etelään osoittavia vaunuja pidetään yhtenä monimutkaisimmista muinaisen kiinalaisen sivilisaation luomista mekanismeista , ja sitä käytettiin koko keskiajan . Legendan mukaan se keksittiin noin vuonna 2600 eKr. e. Kiinassa Keltainen keisari Huangdi , mutta ensimmäisen todellisen historiallisen version loi Ma Jun (200-265) kolmen kuningaskunnan aikakauden Wein valtakunnan Ming-di-hallitsijalle . Vaunu on kaksipyöräinen ajoneuvo, johon on asennettu henkilöhahmo, joka on yhdistetty pyöriin tasauspyörästöjen avulla . Pyöräkokojen, ohjainten ja välityssuhteiden huolellisen valinnan ansiosta vaunun päällä oleva hahmo on jatkuvasti samaan suuntaan, mikä toimii ajoneuvon ei-magneettisena kompassina. Kautta historian monissa kiinalaisissa historiallisissa asiakirjoissa mainitaan etelään päin oleva vaunu, ja jotkut kuvaavat sisäisten komponenttien yksityiskohtaista järjestelyä ja sen toimintaa.
Tutkielma Guiguzi ( en:Guiguzi ) mainitsee, että etelään osoittavat vaunut luotiin Zhengin valtakunnassa (故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也).
Kolmen kuningaskunnan kirjan virallisissa historiallisissa asiakirjoissa on kirjoitettu, että 3. vuosisadalla mekaanikko Ma Jun Wein valtakunnasta keksi etelään osoittavat vaunut (jota kutsutaan myös "etelään osoittavaksi kärryksi"). Kun asukasvaltuutettu Caotang Long ja ratsuväen kenraali Qin Lang nauroivat häntä siitä, ettei hän pystyisi tekemään heidän mielestään absurdina harjoituksena, Ma Jun vastasi: "Tyhjiä sanallisia argumentteja ei missään tapauksessa voida verrata testiin, joka näyttää käytännön tuloksia." Raakavaunujen rakentamisen ja epäilijöiden häpeän jälkeen hän sai paljon kiitosta monilta, mukaan lukien aikalaisensa, kuuluisa runoilija Fu Xuan .
Ma Junin jälkeen Zu Chongzhi (429–500 jKr) keksi etelään osoittavan vaunun uudelleen, koska sen rakentamisen yksityiskohdat olivat kadonneet. Tang - dynastian (618-907 jKr) ja Song-dynastian (960-1279 jKr.) aikana etelään osoittavat vaunut yhdistettiin toiseen mekaaniseen kuljetuslaitteeseen, etäisyysmittariin tai matkamittariin .
Jotkut historialliset tiedot kertovat, että etelään osoittavat vaunut keksittiin noin ensimmäisellä vuosituhannella eKr., mutta todisteita siitä ei ole löydetty.
Etelään osoittava vaunu on mekaaninen kompassi, joka ylläpitää osoittimelle annettua suuntaa koko matkalla. Tasauspyörästöjärjestelmä integroi pyörien pyörimiseron ja määrittää siten vaunun käännöksen. Mekanismi kompensoi tämän eron kääntämällä osoitinta vastakkaiseen suuntaan.
Matemaattisesti laite approksimoi rinnakkaissiirtoa polulla. Euklidisessa geometriassa laite suorittaa rinnakkaiskäännöksen toiminnon. Kaarevassa tilassa laite suorittaa myös rinnakkaissiirtotehtävän. Rajassa, kun pyörien välinen etäisyys pyrkii nollaan, likiarvosta tulee tarkka.
Vaunua voidaan käyttää suorien tai geodeettisten viivojen piirtämiseen. Vaunujen kulkema polku on geodeettinen viiva pinnalla, jos ja vain, jos osoitin ei pyöri suhteessa vaunuihin koko polun ajan.
Etelään osoittavat vaunut on keksitty uudelleen ja keksitty uudelleen monta kertaa Kiinan historian aikana. Tässä on osittainen kronologia tärkeimmistä tapahtumista.
| vuosi | Tapahtuma |
|---|---|
| 2634 eaa e. | Legendan mukaan keltainen keisari suunnitteli etelään osoittavan vaunun. Sen rakensi hänelle mestari Feng-hou . |
| 1115 eaa e. | Zhou- gunin hallituskaudella gong antaa viisi tällaista vaunua (joita kutsutaan jinancheksi ) suurlähettiläille Yueshanissa (越裳, Vietnam. Viet Thuong ) ehdolla, että ne palautetaan takaisin. |
| 150 .. 100 eaa e. | Oletettavasti Antikythera-mekanismi rakennettiin muinaisessa Kreikassa . |
| 120 .. 139 n. e. | Zhang Heng on saattanut keksiä vaunut uudelleen. |
| 233 .. 237 | Ma Jun suunnitteli toimivan vaunun Ming-dille, Wein valtakunnan hallitsijalle . |
| 300 | Cui Bao kertoi, että malli on kuvattu kirjassa (ei ole säilynyt), nimeltään Shang Fang Ku Shi. |
| 334 .. 349 | Xie Fei teki sellaisen Jin-dynastian keisari Huille . |
| 394 .. 416 | Linghu Sheng teki sellaisen Jin-dynastian keisarille Xiao Wulle . |
| 417 | Linghu Shengin vaunut menivät Jin-dynastian keisari An-dille. Kerrottiin, että siinä ei ole mekanismia, henkilö istuu sisällä ja kääntää hahmoa. |
| 423 .. 452 | Guo Shanming ei pystynyt valmistamaan vaunuja pohjoisen Wei - dynastian keisari Tai Wulle . |
| 423 .. 452 | Ma Yue onnistui, mutta Guo Shanming tappoi hänet. |
| 478 | Zu Chongzhi valmistaa uuden ja parannetun vaunun (pronssisilla vaihteilla) Liu Song -dynastian keisari Shun-dille . |
| 658 | Buddhalainen munkki Chiyu suunnitteli vaunut Japanin keisarille Tenjille . |
| 666 | Munkki Chiyu suunnitteli toisen vaunun Japanin keisarille Tenjille. |
| 806 .. 821 | Jin Gongli esittelee etelään osoittavat vaunut Tang-dynastian keisarille Xianzongille . |
| 1027 | Insinööri Yan Su ("työläisten neuvoston" jäsen) kuvailee suunnitteluaan (5 vaihdetta, 4 hammastettua vaihdetta, 18 kuljettajasotilasta). |
| 1088 | Su Song rakentaa pakovesikellon . |
| 1107 | Rahastonhoitaja Wu Deren esittelee kuvauksen mekanismista (24 vaihdetta, 4 hammastettua hammaspyörää), joka rakennettiin onnistuneesti kahdesti. |
| 1341 | Chu Tejun kuvailee jadehahmoa osana etelään osoittavaa miniatyyrivaunua. |
| 1720 | Joseph Williamson käyttää kelloissa differentiaaliliikettä . |
| 1834 | Julius Klaproth kirjoittaa Alexander Humboldtille mainitseen chi-nan-che etelään osoittavan vaunun, mutta uskoo, että kompassi on piilotettu pieneen nukeen . |
| 1879 | James Starley käyttää tasauspyörästöä ensimmäistä kertaa ajoneuvossa. |
| 1909 | Professori Herbert Gyle huomauttaa, että etelään osoittavien vaunujen suuntaherkkyys perustuu mekaaniseen järjestelmään eikä magnetismiin. |
| 1909 | Professori Bertram Hopkinson Cambridgesta huomauttaa, että on oltava jokin mekanismi sen varmistamiseksi, että pyörään liittyvät vaihteet voivat kytkeytyä tai irrottaa vaunun kääntyessä oikealle tai vasemmalle. Useiden vuosien opiskelun jälkeen hän totesi, että Yan Sun kuvaus ei ollut riittävä toimivan mallin rakentamiseen. |
| 1910 | Keksi ensimmäinen mekaaninen navigointilaite, John Leave Map. Kuten etelään suuntautuvassa vaunussa, pyörän liike välittyy hammaspyörien kautta edustamaan liikkuvan ajoneuvon suhteellista sijaintia kartalla. |
| 1924 | A. S. Moul (Cambridge) ehdotti toteuttamista Chu Tejunin kuvauksesta, jossa vaunut voivat kulkea vain suoraan. Jokaisessa käännöksessä se pysähtyy ja vaihde kääntyy aloituspisteeseen, jonka jälkeen osoitin korjataan automaattisesti. |
| 1924 | C. T. Dykes ehdotti ensimmäisenä differentiaalivaihteistoa väittäen, että Moulin ehdottama mekanismi oli "hidas ja vaikeasti hallittava". |
| 1932 | Tohtori J. B. Cramer löysi viittauksia etelään osoittavien vaunujen mekaaniseen luonteeseen ja totesi, että Kiina ei siksi keksinyt magneettista kompassia. |
| 1932 | George Lanchester ( englanninkielinen , Lanchester Motor Companyn pääinsinööri ) ehdotti, että muinaiset koneet (erityisesti Chu Te-junin kuvaus) ilmentävät jonkinlaista differentiaalia. Hän rakensi toimivan mallin todistaakseen konseptinsa. |
| 1937 | Wang Zhendo ehdotti Yan Su:n kuvauksen toteutusta ja rakensi toimivan mallin. |
| 1948 | Bao Xihe ehdotti toista jälleenrakennusta. |
| 1977 | Professori André Wegener Slisvik julkaisee tieteellisen esseen vaunujen historiasta. Hän todistaa sen toteutettavuuden täsmälleen muinaisten tekstien perusteella. |
| 1979 | Lu Zhiming luo kolme tasauspyörästöihin perustuvaa rekonstruktiota. |
| 1980 | New Yorkin Don Franz löytää uudelleen etelään päin olevat vaunut, hän rakensi malleja Lanchesterin ideoiden mukaan ja pystyi sijoittamaan ne Shaanxin maakuntamuseoon. |
| 1982 | Yan Zhizhen rakentaa eri mallia ja korostaa, että vain tasauspyörästö tarjoaa vanhoissa kirjoituksissa kerrotun tarkkuuden. |
| 1991 | Espanjalainen M. Santander ehdottaa vaunujen käyttöä opettaakseen opiskelijoille rinnakkaiskäännöksen ja kaarevuuden käsitteitä . |
Vaikka yksikään historiallisista etelään osoittavista vaunuista ei ole säilynyt, täysimittainen jäljennöksiä on olemassa.
Pekingin historiallisessa museossa ( Kiina ) on kopio, joka perustuu Yan Su -mekanismiin (1027).
National Palace Museum Taipeissa ( Taiwan ) esittelee kopiota, joka perustuu Lanchester-mekanismiin (1932).