水排

水排是我國古代一種冶鐵用的水力鼓風裝置，在公元31年由杜詩創制，其原動力為水力，通過曲柄連桿機構將回轉運動轉變為連桿的往復運動。人類早期的鼓風器大都是皮囊，我國古代又叫“橐”。一座爐子用好幾個橐，放在一起，排成一排，就叫“排囊”或“排橐”。用水力推動這種排橐，就叫“水排”。

杜詩創制的水排，具體的結構當時缺乏記載，一直到元朝王禎在他著的《王禎農書》中，才對水排作了詳細的介紹。

“其制，當選湍流之側，架木立鈾，作二卧輪；用水激下輪。則上輪所用弦通繳輪前旋鼓，棹枝一側隨轉。其棹枝所貫行桄而推輓卧鈾左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去， 揙冶甚速，過於人力。”——王禎《農書》

選擇湍急的河流的岸邊，架起木架，在木架上直立一個轉軸，上下兩端各安裝一個大型卧輪，在下卧輪（水輪）的輪軸四周裝有葉板，承受水流，是把水力轉變為機械轉動的裝置；在上卧輪的前面裝一鼓形的小輪（“旋鼓”），與上卧輪用“絃索”相聯（相當於傳送皮帶）；在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄，曲柄上再安裝一個可以擺動的連桿，連桿的另一端與卧軸上的一個“攀耳”相聯，卧軸上的另一個攀耳和盤扇間安裝一根“直木”（相當於往復杆）。這樣，當水流衝擊下卧輪時，就帶動上卧輪旋轉。由於上卧輪和鼓形小輪之間有絃索相連，因此上卧輪旋轉一週，可使鼓形小輪旋轉幾周，鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉，這就使得和它相連的連桿運動，連桿又通過攀耳和卧軸帶動直木往復運動，使排扇一啓一閉，進行鼓風。