Vůz směřující na jih ( čínsky trad. 指南車, ex. 指南车) je první navigační zařízení , které funguje na principu zpětné vazby . Na voze byla namontována figurka muže, která bez ohledu na směr pohybu samotného vozu směřovala nataženou rukou k jihu . Toto zařízení nepoužívalo magnetický kompas [1] .
Vůz směřující na jih je považován za jeden z nejsložitějších mechanismů vytvořených starověkou čínskou civilizací a byl používán po celé středověké období. Podle legendy byl vynalezen kolem roku 2600 před naším letopočtem. E. v Číně Žlutým císařem Huangdim , ale první skutečnou historickou verzi vytvořil Ma Jun (200-265) pro vládce Ming-di z říše Wei z éry tří království . Vůz je dvoukolové vozidlo, na kterém je namontována postava osoby, spojená s koly pomocí diferenciálu . Díky pečlivému výběru velikostí kol, vodítek a převodových poměrů je figurka na voze neustále otočena stejným směrem a funguje tak jako nemagnetický kompas vozidla. V průběhu historie se mnoho čínských historických dokumentů zmiňuje o voze obráceném na jih a některé popisují podrobné uspořádání vnitřních součástí a jak to funguje.
Pojednání Guiguzi ( en:Guiguzi ) zmiňuje, že vůz směřující na jih byl vytvořen v království Zheng (故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也).
V oficiálních historických záznamech Záznamu tří království se píše, že ve 3. století vynalezl mechanik Ma Jun z království Wei vůz směřující na jih (nazývaný také „vozík směřující na jih“). Poté, co byl rezidentním radou Caotangem Longem a generálem kavalérie Qin Langem zesměšněn, že by nebyl schopen udělat to, co považují za absurdní cvičení, Ma Jun odpověděl: „Prázdné verbální argumenty v žádném případě nelze srovnávat s testem, který ukáže praktické výsledky." Poté, co postavil vůz a zahanbil pochybovače, získal velkou chválu od mnoha, včetně svého současníka, slavného básníka Fu Xuana .
Po Ma Jun byl vůz směřující na jih znovu vynalezen Zu Chongzhi (429–500 n. l.), protože podrobnosti o jeho konstrukci byly ztraceny. Během dynastie Tang (618-907 n. l.) a dynastie Song (960-1279 n. l.) byl vůz směřující na jih kombinován s dalším mechanickým dopravním zařízením, měřičem vzdálenosti nebo počítadlem kilometrů .
Některé historické záznamy říkají, že vůz směřující na jih byl vynalezen kolem prvního tisíciletí před naším letopočtem, ale nebyly pro to nalezeny žádné důkazy.
Vůz směřující na jih je mechanický kompas, který udržuje směr daný ukazateli podél celé cesty, kterou cestuje. Diferenciální systém integruje rozdíl v otáčení kol a určuje tak zatáčení vozu. Mechanismus kompenzuje tento rozdíl otáčením ukazatele v opačném směru.
Matematicky zařízení aproximuje paralelní posun podél cesty. V euklidovské geometrii zařízení plní funkci paralelní translace. V zakřiveném prostoru zařízení plní i funkci paralelního posunu. V limitu, kdy se vzdálenost mezi koly blíží nule, se aproximace stává přesnou.
Vůz lze použít ke kreslení přímých nebo geodetických čar. Dráha, kterou vůz urazí, bude geodetická čára na povrchu právě tehdy, pokud se ukazatel neotáčí vzhledem k vozu po celé dráze.
Vůz směřující na jih byl v čínské historii mnohokrát znovu vynalezen a znovu vynalezen. Zde je částečná chronologie hlavních událostí.
| Rok | událost |
|---|---|
| 2634 před naším letopočtem E. | Podle legendy navrhl Žlutý císař vůz směřující na jih. Postavil ho pro něj mistr Feng-hou . |
| 1115 před naším letopočtem E. | Za vlády Zhou- guna daruje gong pět takových vozů (nazývaných jinanche ) velvyslancům v Yueshan (越裳, Vietnam. Viet Thuong ) s podmínkou, že je vrátí zpět. |
| 150 .. 100 př. Kr E. | Pravděpodobně byl mechanismus Antikythera zkonstruován ve starověkém Řecku . |
| 120 .. 139 n. E. | Zhang Heng možná znovu vynalezl vůz. |
| 233 .. 237 | Ma Jun navrhl funkční vůz pro Ming-diho, vládce království Wei . |
| 300 | Cui Bao oznámil, že design je popsán v knize (nedochované) nazvané Shang Fang Ku Shi. |
| 334 .. 349 | Xie Fei vyrobil jeden pro císaře Hui z dynastie Jin . |
| 394 .. 416 | Linghu Sheng jeden vyrobil pro císaře Xiao Wu z dynastie Jin . |
| 417 | Vůz Linghu Sheng šel k císaři An-di z dynastie Jin. Bylo oznámeno, že v něm není žádný mechanismus, člověk sedí uvnitř a otáčí figurku. |
| 423 .. 452 | Guo Shanming nebyl schopen vyrobit vůz pro císaře Tai Wu ze severní dynastie Wei . |
| 423 .. 452 | Ma Yue uspěl, ale byl zabit Guo Shanmingem. |
| 478 | Zu Chongzhi vyrábí nový a vylepšený vůz (s bronzovými převody) pro císaře Shun-di z dynastie Liu Song . |
| 658 | Buddhistický mnich Chiyu navrhl vůz pro japonského císaře Tenjiho . |
| 666 | Mnich Chiyu navrhl další vůz pro japonského císaře Tenji. |
| 806 .. 821 | Jin Gongli představuje vůz směřující na jih císaři Xianzongovi z dynastie Tang . |
| 1027 | Inženýr Yan Su (člen „Rady pracovníků“) popisuje svůj návrh (5 ozubených kol, 4 ozubená kola, 18 řidičských vojáků). |
| 1088 | Su Song sestrojí únikové vodní hodiny . |
| 1107 | Pokladník Wu Deren předkládá popis mechanismu (24 převodů, 4 ozubená kola), který byl úspěšně postaven dvakrát. |
| 1341 | Chu Tejun popisuje nefritovou figurku jako součást miniaturního vozu směřujícího na jih. |
| 1720 | Joseph Williamson používá v hodinkách diferenciální strojek . |
| 1834 | Julius Klaproth píše Alexandru Humboldtovi a zmiňuje se o chi-nan-che směřujícím na jih, ale věří, že v malé panence je ukrytý kompas . |
| 1879 | James Starley poprvé ve vozidle používá diferenciál. |
| 1909 | Profesor Herbert Gyle poukazuje na to, že citlivost na směry ve voze směřujícím na jih je založena na mechanickém systému a nikoli na magnetismu. |
| 1909 | Profesor Bertram Hopkinson z Cambridge poznamenává, že musí existovat nějaký mechanismus, který zajistí, že se ozubená kola spojená s kolem mohou spojit nebo rozpojit, když se vůz otáčí doprava nebo doleva. Po několika letech studia prohlásil, že popis Yan Su nestačil k sestavení funkčního modelu. |
| 1910 | Vynalezl první mechanické navigační zařízení, John Leave Map. Podobně jako u vozu orientovaného na jih se pohyb kola přenáší přes ozubená kola, aby reprezentovala relativní polohu pohybujícího se vozidla na mapě. |
| 1924 | A. S. Moul (Cambridge) navrhl realizaci Chu Tejunova popisu, ve kterém může vůz jet pouze rovně. Při každém otočení se zastaví a rychlostní stupeň se otočí do výchozího bodu, po kterém je ukazatel automaticky korigován. |
| 1924 | C. T. Dykes byl první, kdo navrhl diferenciální převod s argumentem, že mechanismus navržený Moul byl „pomalý a obtížně ovladatelný“. |
| 1932 | Dr. J. B. Cramer našel odkazy na mechanickou povahu vozu směřujícího na jih a uvedl, že Čína proto nevynalezla magnetický kompas. |
| 1932 | George Lanchester ( anglicky , hlavní inženýr Lanchester Motor Company ) navrhl, že starověké stroje (zejména popis Chu Te-juna) ztělesňují nějaký typ diferenciálu. Postavil funkční model, aby dokázal svůj koncept. |
| 1937 | Wang Zhendo navrhl implementaci popisu Yan Su a vytvořil funkční model. |
| 1948 | Bao Xihe navrhl další rekonstrukci. |
| 1977 | Profesor André Wegener Slisvik publikuje odbornou esej o historii vozu. Jeho proveditelnost dokazuje přesně na základě starověkých textů. |
| 1979 | Lu Zhiming vytváří tři rekonstrukce založené na diferenciálu. |
| 1980 | Don Franz z New Yorku znovu objevil jižně orientovaný vůz, postavil modely podle Lanchesterových představ a dokázal je umístit do provinčního muzea Shaanxi. |
| 1982 | Yan Zhizhen staví jiný model a zdůrazňuje, že pouze diferenciál poskytuje přesnost uváděnou ve starých písmech. |
| 1991 | M. Santander ze Španělska navrhuje používat vůz k výuce studentů konceptů paralelního překladu a zakřivení . |
Ačkoli se žádný z historických vozů směřujících na jih nedochoval, existují skutečné repliky.
Pekingské historické muzeum ( Čína ) má kopii založenou na mechanismu Yan Su (1027).
Národní palácové muzeum v Taipei ( Tchaj-wan ) vystavuje kopii založenou na mechanismu Lanchester (1932).