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El carro (o carruaje ) que apuntaba al sur era un antiguo vehículo chino de dos ruedas que llevaba un puntero móvil para indicar el sur , sin importar cómo giraba el carro. Por lo general, el puntero tomaba la forma de un muñeco o figura con el brazo extendido. El carro supuestamente servía como brújula para la navegación y es posible que también tuviera otros fines.
Los antiguos chinos inventaron un carro blindado con forma de móvil en el siglo V a. C. llamado Dongwu Che ( chino :洞屋车). Fue utilizado con el fin de proteger a los guerreros en el campo de batalla. El carro de guerra chino fue diseñado como una especie de carro protector móvil con techo en forma de cobertizo. Serviría para ser enrollado en las fortificaciones de la ciudad para brindar protección a los zapadores que excavan debajo para debilitar los cimientos de un muro. Los primeros carros de guerra chinos se convirtieron en la base de las tecnologías para la fabricación de los antiguos carros chinos orientados hacia el sur. [1] [2]
Hay leyendas sobre carros anteriores que apuntaban al sur, pero el primero documentado de manera confiable fue creado por el ingeniero mecánico chino Ma Jun ( c. 200 – 265) de Cao Wei durante los Tres Reinos . Todavía no existen carros antiguos, pero muchos textos chinos antiguos existentes los mencionan, diciendo que se usaron de forma intermitente hasta aproximadamente 1300. Algunos incluyen información sobre sus componentes internos y su funcionamiento.
Probablemente había varios tipos de carros orientados al sur que funcionaban de manera diferente. En la mayoría o en todos ellos, las ruedas giratorias operaban mecánicamente un mecanismo de engranajes para mantener el puntero apuntado correctamente. El mecanismo no tenía imanes y no detectaba automáticamente en qué dirección estaba el sur. El puntero se apuntaba con la mano hacia el sur al inicio de un viaje. Posteriormente, cada vez que el carro giraba, el mecanismo hacía girar el puntero con respecto al cuerpo del carro para contrarrestar el giro y mantener el puntero apuntando en una dirección constante, hacia el sur. Así, el mecanismo hizo una especie de navegación a estima direccional , que es inherentemente propensa a errores e incertidumbres acumulativos. Los mecanismos de algunos carros pueden haber tenido engranajes diferenciales .
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El carro que apunta al sur, un vehículo con ruedas y engranajes mecánicos utilizado para discernir la dirección cardinal sur (sin magnetismo), recibió una breve descripción del contemporáneo de Ma, Fu Xuan . [3] La fuente contemporánea del Weilüe del siglo III , escrita por el político de la dinastía Han Oriental, Yuan Huan, también describió el carro que apuntaba hacia el sur perteneciente al ingeniero mecánico y político chino Ma Jun . [4] El texto de la época de la dinastía Jin (266–420) del Shu Zheng Ji (Registros de expediciones militares), escrito por Guo Yuansheng, registró que los carros que apuntaban al sur a menudo se almacenaban en la entrada norte de los talleres gubernamentales (Shang Fang ) de la ciudad capital. [4] Sin embargo, el Song Shu ( Libro de la Canción ) escrito posteriormente (siglo VI) registró el diseño y el uso del carro orientado hacia el sur con más detalle, además de crear la leyenda de fondo del (supuesto) uso del dispositivo mucho antes de la época de Ma. , en la dinastía Zhou Occidental (1050-771 a. C.). El libro también proporciona una descripción de la reinvención y el uso del carro que apunta al sur en tiempos posteriores a Ma Jun y los Tres Reinos. El texto del siglo VI, traducido por el científico e historiador británico Joseph Needham , dice lo siguiente (el carro que apunta al sur se conoce como carruaje que apunta al sur):
El carruaje orientado hacia el sur fue construido por primera vez por el duque de Zhou (principios del I milenio a. C. ) como medio para conducir de regreso a casa a ciertos enviados que habían llegado desde una gran distancia más allá de las fronteras. El país a atravesar era una llanura sin límites, en la que la gente se perdía en cuanto a este y oeste, por lo que (el duque) hizo que se construyera este vehículo para que los embajadores pudieran distinguir el norte y el sur. El libro de Gui Gu Zi dice que la gente del estado de Zheng , cuando recolectaban jade, siempre llevaban consigo un "indicador del sur", y por medio de él nunca tenían dudas (en cuanto a su posición). Sin embargo, durante las dinastías Qin y Han anterior no se supo nada más del vehículo. En el período Han posterior , Zhang Heng lo reinventó, pero debido a la confusión y la agitación al final de la dinastía no se conservó. [5]
En el estado de Wei, (en el período San Guo ), Gaotong Long y Qin Lang eran eruditos famosos; Discutieron ante el tribunal sobre el carruaje que apuntaba al sur, diciendo que no existía tal cosa y que la historia era una tontería. Pero durante el período del reinado Qing-long (233-237), el emperador Ming Di encargó al erudito Ma Jun la construcción de uno, y lo logró. Esto nuevamente se perdió durante los problemas que acompañaron el establecimiento de la dinastía Jin . [6]
Más tarde, Shi Hu (emperador de la dinastía Jie Posterior Zhao ) hizo que Xie Fei hiciera uno, y nuevamente Linghu Sheng hizo uno para Yao Xing (emperador de la dinastía Qin Posterior ). Este último fue obtenido por el emperador An Di de los Jin en el año 13 del período de reinado Yi-xi (417), y finalmente llegó a manos del emperador Wu Di de la dinastía Liu Song cuando asumió la administración de Chang'an . Su apariencia y construcción era como la de un carro de tambor ( odómetro ). En la parte superior se colocó una figura de madera de un hombre, con el brazo levantado y apuntando hacia el sur (y el mecanismo estaba dispuesto de tal manera que), aunque el carruaje giraba y giraba, el brazo indicador seguía indicando el sur. . En las procesiones estatales, el carruaje que apuntaba hacia el sur encabezaba el camino, acompañado por la guardia imperial. [7]
Estos vehículos, construidos como lo habían sido por trabajadores bárbaros ( Qiang ), no funcionaban particularmente bien. Aunque se llamaban vagones que apuntaban al sur, muy a menudo no apuntaban correctamente y tenían que sortear las curvas paso a paso, con la ayuda de alguien que estaba dentro para ajustar la maquinaria. Por lo tanto, el ingenioso hombre de Fanyang , Zi Zu Chongzhi , decía frecuentemente que debería construirse un nuevo vagón (y propiamente automático) orientado hacia el sur. Entonces, hacia el final del período del reinado Sheng-Ming (477-479), el emperador Shun Di , durante el mandato del Príncipe de Qi, encargó a (Zi Zu Chongzhi) que hiciera uno, y cuando estuvo terminado, Wang lo probó. Seng-qian, gobernador militar de Tanyang, y Liu Hsiu, presidente de la Junta de Censores. La mano de obra era excelente y, aunque el carruaje se giraba y giraba en cien direcciones, la manecilla nunca dejaba de señalar hacia el sur. Además, bajo el Jin, también había un barco que apuntaba al sur. [7]
La última frase del pasaje es de gran interés para la navegación marítima, ya que la brújula magnética utilizada para la navegación marítima no se utilizó hasta la época de Shen Kuo (1031-1095). Aunque el texto de Song Shu describe precedentes anteriores del carro que apunta al sur antes de la época de Ma Jun, esto no es del todo creíble, ya que no hay textos anteriores a Han o de la era de la dinastía Han que describan el dispositivo. [8] De hecho, la primera fuente conocida que describe historias de su uso legendario durante el período Zhou fue el libro Gu Jin Zhu de Cui Bao (c. 300), escrito poco después de la era de los Tres Reinos. [4] Cui Bao también escribió que los intrincados detalles de la construcción del dispositivo fueron escritos una vez en el Shang Fang Gu Shi ( Tradiciones de los talleres imperiales ), pero el libro se perdió en su época. [4]
La invención del carro orientado hacia el sur también llegó a Japón en el siglo VII. El Nihon Shoki (Las Crónicas de Japón) de 720 describió a los primeros monjes budistas chinos Zhi Yu y Zhi You construyendo varios carros orientados hacia el sur para el emperador Tenji de Japón en 658. [9] A esto le siguieron varios dispositivos de carro más construidos en 666 también. [9]
El carro que apunta hacia el sur también se combinó con la invención anterior de la dinastía Han del odómetro , un dispositivo mecánico utilizado para medir la distancia recorrida y que se encuentra en todos los automóviles modernos . En el texto histórico de Song Shi (compilado en 1345) de la dinastía Song (960-1279 ) se mencionó que los ingenieros Yan Su (en 1027) y Wu Deren (en 1107) crearon carros que apuntaban al sur, que detalla como sigue. [10] (En la traducción de Needham, pulgadas y pies (pies) se utilizan como unidades de distancia. 1 pulgada son 25,4 milímetros. 1 pie son 12 pulgadas o 304,8 mm).
En el quinto año del reinado Tian-Sheng del emperador Renzong (1027), Yan Su, director de división del Ministerio de Obras, hizo un carruaje que apuntaba al sur. Recordó el trono, diciendo, [después de la habitual introducción histórica]: "A lo largo de las Cinco Dinastías y hasta la dinastía reinante, hasta donde yo sé, no ha habido nadie que haya sido capaz de construir tal vehículo. Pero ahora Yo mismo he inventado un diseño y he conseguido completarlo". [10]
"El método implica el uso de un carruaje con un solo poste (para dos caballos). Sobre el marco exterior del cuerpo del carruaje, deje que haya una cubierta en dos pisos. Coloque una imagen de madera de un xian (inmortal) en la parte superior. estirando su brazo para indicar el sur.Utilice 9 ruedas, grandes y pequeñas, con un total de 120 dientes, es decir, 2 ruedas de pie (es decir, ruedas de carretera, sobre las que rueda el carro) de 6 pies de alto y 18 pies de ancho. circunferencia, unidas a las ruedas de pie, 2 ruedas verticales subordinadas, de 2,4 pies de diámetro y 7,2 pies de circunferencia, cada una con 24 dientes, estando los dientes a intervalos de 3 pulgadas de distancia. [10]
"... Luego debajo del travesaño al final del poste, dos pequeñas ruedas verticales de 3 pulgadas de diámetro y atravesadas por un eje de hierro, a la izquierda 1 pequeña rueda horizontal, de 1,2 pies de diámetro, con 12 dientes, a la derecha 1 rueda horizontal pequeña, de 1,2 pies de diámetro, con 12 dientes, en el medio 1 rueda horizontal grande, de 4,8 pies de diámetro y 14,4 pies de circunferencia, con 48 dientes, los dientes a intervalos de 3 pulgadas entre sí; en el medio un eje vertical que perfora el centro (de la gran rueda horizontal) de 8 pies de alto y 3 pulgadas de diámetro; en la parte superior lleva la figura de madera del xian . [10]
"Cuando el carruaje se mueve (hacia el sur), deje que la figura de madera apunte hacia el sur. Cuando corre (y va) hacia el este, el (extremo posterior del) poste se empuja hacia la derecha; la rueda subordinada unida a la rueda derecha girará adelante 12 dientes, arrastrando con ella la rueda horizontal pequeña derecha una vuelta (y así) empujando la rueda horizontal grande central para que gire un cuarto de vuelta hacia la izquierda. Cuando ha dado 12 dientes, el carro se mueve hacia el este, y la figura de madera está transversal y apunta hacia el sur. Si (en cambio) gira (y va) hacia el oeste, el (extremo posterior del) poste se empuja hacia la izquierda; la rueda subordinada unida a la rueda izquierda girará hacia adelante con la rueda 12 dientes, arrastrando con ella la pequeña rueda horizontal izquierda una revolución, y empujando la rueda horizontal grande central para que gire un cuarto de vuelta hacia la derecha. Cuando ha girado 12 dientes, el carro se mueve hacia el oeste, pero la figura de madera sigue en pie. transversalmente y apunta al sur. Si se quiere viajar hacia el norte, el giro, ya sea por el este o por el oeste, se hace de la misma manera." [11]
Después de esta descripción inicial del dispositivo de Yan Su, el texto continúa describiendo el trabajo de Wu Deren, quien creó un dispositivo con ruedas que combinaría el odómetro y el carro orientado hacia el sur:
Se ordenó que el método se transmitiera a los funcionarios (apropiados) para que pudieran fabricar la máquina. En el primer año del reinado de Da-Guan (1107), el chambelán Wu Deren presentó las especificaciones del carruaje orientado al sur y del carruaje con tambor registrador de li (odómetro). Los dos vehículos fueron fabricados y utilizados por primera vez ese año en la gran ceremonia del sacrificio ancestral. [12]
La carrocería del vagón que apuntaba al sur tenía 11,15 pies (de largo), 9,5 pies de ancho y 10,9 pies de profundidad. Las ruedas del carruaje tenían 5,7 pies de diámetro, el poste del carruaje tenía 10,5 pies de largo y la carrocería del carruaje tenía dos pisos, superior e inferior. En el medio se colocó un tabique. Arriba había una figura de un xian sosteniendo una vara, a la izquierda y a la derecha había tortugas y grullas, una a cada lado, y cuatro figuras de niños, cada una sosteniendo una borla. En el piso superior había en las cuatro esquinas mecanismos de disparo y también 13 ruedas horizontales, cada una de 1,85 pies de diámetro, 5,55 pies de circunferencia, con 32 dientes a intervalos de 1,8 pulgadas. Un eje central, montado sobre el tabique, perforado hacia abajo. [12]
En el piso inferior había 13 ruedas. En el medio estaba la rueda horizontal más grande, de 3,8 pies de diámetro, 11,4 pies de circunferencia y con 100 dientes a intervalos de 2,1 pulgadas de distancia. (Sobre ejes verticales) que llegaban a la parte superior (del compartimento) a izquierda y derecha, había dos pequeñas ruedas horizontales que podían subir y bajar, y tenían un peso de hierro (unido a) cada una. Cada uno de ellos tenía 1,1 pies de diámetro y 3,3 pies de circunferencia, con 17 dientes, a intervalos de 1,9 pulgadas de distancia. Nuevamente, a izquierda y derecha, se colocaron ruedas, una a cada lado, de 1,55 pies de diámetro, 4,65 pies de circunferencia y 24 dientes, a intervalos de 2,1 pulgadas. [12]
A izquierda y derecha también había ruedas dentadas dobles (literalmente, ruedas de niveles), un par a cada lado. Cada uno de los engranajes del componente inferior tenía 2,1 pies de diámetro y 6,3 pies de circunferencia, con 32 dientes, a intervalos de 2,1 pulgadas de distancia. Cada uno de los engranajes del componente superior tenía 1,2 pies de diámetro y 3,6 pies de circunferencia, con 32 dientes, a intervalos de 1,1 pulgadas de distancia. En cada una de las ruedas del carruaje, izquierda y derecha, había una rueda vertical de 2,2 pies de diámetro, 6,6 pies de circunferencia, con 32 dientes a intervalos de 2,25 pulgadas de distancia. Tanto a izquierda como a derecha en el extremo posterior del poste había pequeñas ruedas sin dientes ( poleas ), de las cuales colgaban cuerdas de bambú, y ambas estaban atadas arriba de los (extremos) izquierdo y derecho (del) eje (del carruaje) respectivamente. [12]
Si el carro gira hacia la derecha, hace que la pequeña polea a la izquierda del extremo posterior del poste suelte la rueda izquierda (pequeña horizontal). Si gira hacia la izquierda, hace que la pequeña polea a la derecha del extremo posterior del poste deje caer la rueda derecha (pequeña horizontal). Sin embargo, el carruaje mueve al xian y los niños se paran en forma transversal y apuntan hacia el sur. El carruaje está enjaezado por dos caballos rojos con frontales de bronce. [12]
El ingeniero inglés George Lanchester propuso que algunos carros que apuntaban hacia el sur emplearan engranajes diferenciales. [13] Un diferencial es un conjunto de engranajes, utilizado hoy en día en casi todos los automóviles excepto en algunos eléctricos e híbridos-eléctricos, que tiene tres ejes que lo conectan con el mundo exterior. Están convenientemente etiquetados como A, B y C. Los engranajes hacen que la velocidad de rotación del eje A sea proporcional a la suma de las velocidades de rotación de los ejes B y C. No existen otras limitaciones sobre las velocidades de rotación de los ejes.
En un automóvil, el eje A está conectado al motor (a través de la transmisión) y los ejes B y C están conectados a dos ruedas, una a cada lado del vehículo. Cuando el vehículo gira, la rueda que gira por el exterior de la curva de giro tiene que rodar más y girar más rápido que la rueda del interior. El diferencial permite que esto suceda mientras ambas ruedas son impulsadas por el motor. Si la suma de las velocidades de las ruedas es constante, la velocidad del motor no cambia.
Según la hipótesis, en un carro orientado hacia el sur, el eje B estaba conectado a una rueda de la carretera y el eje C estaba conectado a través de un engranaje de inversión de dirección a la otra rueda de la carretera. Esto hizo que el eje A girara a una velocidad proporcional a la diferencia entre las velocidades de rotación de las dos ruedas. El muñeco que señalaba estaba conectado (posiblemente a través de engranajes intermedios) al eje A. Cuando el carro se movía en línea recta, las dos ruedas giraban a la misma velocidad y el muñeco no giraba. Cuando el carro giraba, las ruedas giraban a diferentes velocidades (por la misma razón que en un automóvil), por lo que el diferencial hacía que el muñeco girara, compensando el giro del carro.
La hipótesis de que existían carros orientados hacia el sur con engranajes diferenciales se originó en el siglo XX. Las personas que estaban familiarizadas con los usos modernos (por ejemplo, en el sector automotriz) de los diferenciales interpretaron algunas de las descripciones chinas antiguas de manera que coincidieran con sus propias ideas. Básicamente, reinventaron el carro que apunta al sur, como ya se había reinventado varias veces en la antigüedad. En las últimas décadas se han construido carros de trabajo que utilizan diferenciales. No se sabe con certeza si tales carros existieron anteriormente.
Aunque se cree que el mecanismo de Antikythera utilizó engranajes diferenciales, el primer engranaje diferencial verdadero que se sabe que se utilizó fue Joseph Williamson en 1720. [14] Usó un diferencial para corregir la ecuación del tiempo para un reloj que mostraba ambas medias. y tiempo solar . [14]
Si el carro que apunta al sur se construyera con perfecta precisión, utilizando un engranaje diferencial, y si viajara sobre una Tierra perfectamente plana, tendría propiedades interesantes. Sería una brújula mecánica que transporta una dirección, dada por el puntero, a lo largo del camino que recorre. Matemáticamente el dispositivo realiza un transporte paralelo a lo largo del camino que recorre.
El carro se puede utilizar para detectar líneas rectas o geodésicas . Un camino en una superficie por la que viaja el carro es una geodésica si y sólo si el puntero no gira con respecto a la base del carro.
Debido a la curvatura de la superficie de la Tierra (debido a que está curvada como un globo), el carro generalmente no continuaría apuntando hacia el sur mientras se mueve. Por ejemplo, si el carro se mueve a lo largo de una geodésica (aproximada por cualquier círculo máximo ), el puntero debe permanecer en un ángulo fijo con respecto al camino. Además, si dos carros viajan por rutas diferentes entre el mismo punto de partida y de llegada, sus agujas, que apuntaban en la misma dirección al principio, normalmente no apuntan en la misma dirección al final. Del mismo modo, si un carro recorre un circuito cerrado, comenzando y terminando en el mismo punto de la superficie de la Tierra, su puntero generalmente no apunta en la misma dirección al final que al principio. La diferencia es la holonomía del camino y es proporcional al área encerrada. Si los viajes son cortos en comparación con el radio de la Tierra, estas discrepancias son pequeñas y pueden no tener importancia práctica. Sin embargo, demuestran que este tipo de carro, basado en engranajes diferenciales, sería una brújula imperfecta incluso si se construyera exactamente y se utilizara en condiciones ideales.
Las máquinas reales nunca se construyen con perfecta precisión. La geometría simple demuestra que si el mecanismo del carro se basa en un engranaje diferencial y si, por ejemplo, la anchura de la vía del carro (la separación entre sus ruedas) es de tres metros, y si las ruedas pretenden ser idénticas pero en realidad difieren en diámetro en una parte entre mil, entonces si el carro recorre un kilómetro en línea recta, la figura que "apunta al sur" girará casi veinte grados. Si inicialmente apunta exactamente al sur, al final del recorrido de un kilómetro apuntará casi al sursureste o al sursuroeste , según cuál sea la rueda más grande. Si el carro recorre nueve kilómetros, la cifra acabará apuntando casi hacia el norte. Obviamente, esto la haría inútil como brújula que apunta hacia el sur. Para ser una herramienta de navegación útil, la figura no tendría que girar más de un par de grados en un viaje de cien kilómetros, pero esto requeriría que las ruedas del carro tuvieran el mismo diámetro con una precisión de una parte en un millón. Incluso si el proceso de fabricación de las ruedas fuera capaz de alcanzar esta precisión (lo que no sería posible con los métodos chinos antiguos), es dudoso que la igualdad de las ruedas pudiera mantenerse mientras estén sujetas al desgaste del viaje. a través de campo abierto. La irregularidad del terreno añadiría más errores al funcionamiento del dispositivo.
Por lo tanto, existe un gran escepticismo sobre si este tipo de carro orientado hacia el sur, que utilizaba un engranaje diferencial durante todo el tiempo, se utilizó en la práctica para navegar largas distancias. Posiblemente, la muñeca que apuntaba al sur estaba fijada al cuerpo del carro mientras éste viajaba en línea recta, y acoplada al diferencial sólo cuando el carro giraba. El auriga podría haber operado un control para hacer esto justo antes y después de cada giro, o tal vez gritar órdenes a alguien dentro del carro que conectara y desconectara la muñeca y el diferencial. Esto se podría haber hecho sin detener el carro. Si los giros fueran breves y raros, esto habría reducido en gran medida los errores de puntería, ya que se habrían acumulado sólo durante los cortos períodos en que la muñeca y el diferencial estaban conectados. Sin embargo, plantea el problema de cómo se podría haber mantenido el carro viajando en línea recta con suficiente precisión sin utilizar el muñeco que señala.
Si los verdaderos propósitos del carro y sus relatos fueran divertir e impresionar a los extranjeros visitantes, en lugar de una verdadera navegación de larga distancia, entonces su inexactitud podría no haber sido importante. Teniendo en cuenta que un gran carro o carro mecánico estaría obligado a viajar por carreteras, el destino en cuestión normalmente no sería una dirección desconocida. El hecho de que las fuentes citadas anteriormente mencionen que el carro se colocaba al frente de las procesiones, su alto nivel de complejidad mecánica y fragilidad, y que fuera "reinventado" varias veces, contribuye a concluir que no se utilizó para la navegación, como una herramienta de navegación verdaderamente práctica y útil no se olvidaría ni se dejaría sin usar.
Aunque la hipótesis de que el carro que apuntaba al sur usaba engranajes diferenciales ha ganado amplia aceptación, debe reconocerse que son posibles carros funcionales que apuntan al sur sin engranajes diferenciales. Las descripciones antiguas a menudo no son claras, pero sugieren que los chinos implementaron varios diseños diferentes, al menos algunos de los cuales no incluían diferenciales.
Algunas de las descripciones antiguas sugieren que algunos carros que apuntaban al sur sólo podían moverse de tres maneras: en línea recta o girando a la izquierda o a la derecha con un radio de curvatura fijo. Es posible que se haya utilizado una tercera rueda para fijar el radio de giro. Si el carro estaba girando, el muñeco que señalaba estaba conectado mediante engranajes a una u otra de las dos ruedas principales del camino (por ejemplo, la que estaba en el exterior de la curva alrededor de la cual se movía el carro), de modo que el muñeco giraba a una velocidad fija, relativa. al ritmo del movimiento del carro, para compensar el ritmo de giro predeterminado. La muñeca giraba en direcciones opuestas dependiendo de la rueda que estaba conectada a ella, por lo que su rotación compensaba el giro del carro hacia la izquierda o hacia la derecha. Este diseño habría sido más sencillo que utilizar un engranaje diferencial.
Los carros de Yan Su y Wu Deren parecen haber utilizado este tipo de mecanismo. (Ver descripciones citadas de Song Shi , arriba). Aparte de la presencia de componentes en el vehículo de Wu Deren para que funcione como un odómetro , solo había diferencias menores entre ellos. En cada carro, las dos ruedas principales estaban unidas a ruedas dentadas verticales. Se unió una gran rueda dentada horizontal (posiblemente mediante un engranaje intermedio) al muñeco señalador y se colocó de manera que un diámetro casi abarcara el espacio entre los puntos superiores de las ruedas dentadas verticales. Cuando el carro avanzaba en línea recta, no había conexión entre estos engranajes, pero cuando el carro giraba, una pequeña rueda dentada bajaba hasta hacer contacto con el engranaje horizontal y uno de los engranajes verticales, uniendo así la muñeca a uno de los caminos. ruedas. Había disponibles dos pequeñas ruedas dentadas, una para conectar el engranaje horizontal a cada uno de los verticales. Por supuesto, no se utilizaron simultáneamente. Las pequeñas ruedas dentadas se subían y bajaban mediante una disposición de pesas, poleas y cuerdas que se sujetaban al poste al que estaban enganchados los caballos que tiraban del carro. Cuando los caballos se movían hacia un lado o hacia el otro, para hacer girar el carro, la pértiga se movía y las cuerdas bajaban la pequeña rueda dentada correspondiente a su posición de trabajo. Cuando los caballos volvieron a caminar en línea recta, la pequeña rueda dentada se levantó fuera de contacto con los principales engranajes horizontales y verticales. Así, el sistema funcionó automáticamente. La simetría especular de los engranajes verticales unidos por los engranajes pequeños al engranaje horizontal en puntos diametralmente opuestos hizo que el engranaje horizontal girara en direcciones opuestas dependiendo de qué rueda de carretera estaba unida a él, girando así la muñeca que apuntaba en direcciones opuestas cuando el carro giró a izquierda y derecha.
La descripción no menciona una tercera rueda para fijar el radio de giro, pero es posible que dicha rueda estuviera presente. No se le habrían acoplado engranajes, por lo que quizás el autor de la descripción no lo mencionó porque no se dio cuenta de que era una parte importante del mecanismo. Poner una rueda de este tipo en el carro y hacer que funcionara correctamente no habría sido difícil. Podría haber estado sujeto al poste al que estaban enganchados los caballos. Se habrían previsto topes para limitar los movimientos del poste hacia izquierda y derecha.
Si se hubiera incluido una tercera rueda, este tipo de carro orientado hacia el sur podría haber funcionado con bastante precisión como brújula cuando se hubiera utilizado para viajes cortos en buenas condiciones, pero si se hubiera utilizado para viajes largos habría estado sujeto a errores acumulativos, como los carros que usan El mecanismo diferencial.
Si en realidad no hubiera una tercera rueda, el carro podría haber funcionado como una brújula si siempre se hubieran hecho giros de modo que una de las dos ruedas estuviera estacionaria y sólo la otra girara, con el muñeco que señalaba conectado a ella mediante engranajes. El auriga podría haber evitado que la rueda estacionaria girara controlando adecuadamente a los caballos. (Un freno habría ayudado, pero no se menciona ninguno en la descripción). El radio de la curva alrededor de la cual se movía la rueda giratoria habría igualado el ancho de vía del carro, y los engranajes que hacían girar a la muñeca habrían sido iguales. elegido en consecuencia. Este diseño habría funcionado como brújula para viajes cortos, pero habría sufrido errores acumulativos si se hubiera utilizado para viajes largos. Además, el carro habría sido lento y difícil de girar. Esto podría no haber importado si los turnos rara vez se ejecutaran.
La descripción de Song Shi de los engranajes del carro de Yan Su y el número de dientes que tenían sugiere que funcionaba de esta manera, sin una tercera rueda. Las relaciones de transmisión habrían sido correctas si el muñeco que señalaba estuviera unido directamente a la gran rueda dentada horizontal y el ancho de vía del carro fuera igual al diámetro de las ruedas. El carro de Wu Deren también parece haber sido diseñado para funcionar de esta manera. El ancho del carro, y por lo tanto presumiblemente el ancho de las vías, era mayor que el diámetro de las ruedas. Las relaciones de transmisión eran apropiadas para estas dimensiones.
El auriga habría tenido que hacer uso de una gran habilidad para asegurarse de que el radio de cada giro del carro fuera el correcto para lograr que una de las ruedas dejara de girar exactamente. A menos que hiciera esto correctamente, el muñeco que señalaba no habría seguido apuntando hacia el sur. Habría podido ajustar la dirección en la que apuntaba realizando giros más o menos bruscos. A veces esto le habría dado oportunidades de usar el carro de manera deshonesta. Si, por ejemplo, se lo estuviera mostrando a los espectadores y lo condujeran delante de ellos, dando muchas vueltas, el auriga, que habría sabido en qué dirección estaba el sur, habría podido hacer que el carro pareciera funcionar con extrema precisión. como brújula durante largos períodos. A los espectadores se les podría haber mostrado la maquinaria y habrían visto que el auriga no podía manipular el muñeco. Probablemente les habría impresionado la aparente precisión del mecanismo. Es posible que este tipo de carro se construyera en ocasiones con el objetivo principal de impresionar fraudulentamente a los espectadores. Posiblemente, las personas que construyeron estos carros engañaron a sus propios empleadores con ellos, lo que podría haberles ganado fama y fortuna, siempre que nadie intentara utilizar los carros para una navegación real.
También son posibles otros diseños mecánicos para el carro que apunta al sur, incluidos aquellos que emplean un dispositivo que se utiliza hoy en día, el girocompás . Sin embargo, no hay indicios de que los antiguos chinos los conocieran.
Es posible que algunos carros que apuntaban hacia el sur no fueran dispositivos puramente mecánicos. Alguien que viajaba dentro del carro puede haber utilizado algún método no mecánico para determinar las direcciones de la brújula y, en consecuencia, giró el muñeco sobre el carro. Hay varios métodos que podrían haberse utilizado, por ejemplo:
A diferencia de los mecanismos que dependen de la rotación de las ruedas, la mayoría de estos métodos se pueden utilizar en el mar. Esto puede explicar la mención (ver "Fuentes más antiguas" más arriba) de que existía una versión marina del carro que apuntaba al sur.
Estos métodos pueden funcionar con precisión en largas distancias, a diferencia de los diseños mecánicos del carro.
Se debe haber utilizado algún método no mecánico para encontrar el sur cuando se inicializó un carro mecánico que apuntaba al sur, apuntando su puntero hacia el sur al comienzo de un viaje. Se podría haber utilizado cualquiera de los métodos mencionados anteriormente en "Posibilidades no mecánicas".
Si algún carro que apuntaba al sur realmente se usó para la navegación de larga distancia, debe haber dependido (después de la inicialización) de un método de radiogoniometría no mecánico. Podría haber sido operado de forma no mecánica por alguien que viajaba en él, como se describió anteriormente. Alternativamente, si tuviera un mecanismo mecánico, debe haber sido reiniciado frecuentemente de forma no mecánica para eliminar errores e incertidumbres acumulados.
Los únicos carros que tal vez no hubieran necesitado métodos no mecánicos para encontrar el sur habrían sido aquellos que nunca se utilizaron para la navegación de larga distancia. Si algunos carros se hubieran utilizado únicamente para diversión o fraude, podrían haber funcionado de forma puramente mecánica. Incluso la inicialización podría haberse evitado simplemente declarando que alguna dirección arbitraria fuera "sur".
Si bien no queda ninguno de los carros históricos que apuntaban al sur, se pueden encontrar réplicas de tamaño real.
El Museo de Historia [ se necesita aclaración ] en Beijing , China , posee una réplica basada en el mecanismo de Yen Su (1027). El Museo del Palacio Nacional en Taipei , Taiwán , posee una réplica basada en el mecanismo Lanchester de 1932.
Conocido como el "hombre señalador del sur", también se pueden ver dos réplicas (y experimentar físicamente con ellas) en el Centro de Ciencias de Ontario en Toronto, Canadá.
