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专用的锯子、刨子，模仿沈括所做的水力车机，做了一个缩小版的水力车机。起初沈括还没有觉察有异，在休息时他一边和沈方聊天，一边随意翻看儿子做的手艺，这个缩小版的水力车机多了两个齿轮。
沈括奇道，“方儿，这两个齿轮做什么用？”
“爹爹，如果没有水了，可以用脚来蹬这个齿轮上的踏板，便和秦家圩那里，百姓用来浇水的水车一般。两个齿轮之间用皮带连接，可以省点力气。”
沈括摸着沈方的头笑道，“方儿，真聪明，有这个确实能让农民省些力气，但是方儿你想过没有，若是用水力来驱动，不是更加省事了？”
“京城的河里已经结冰了，没有水。”沈方眼睛一红，大声道。
沈括劝慰了沈方几句，突然灵光一闪，以前用水力车机把水流的力量转化为旋转力，然后连接各种齿轮、连接杆和杠杆，使这个转力可以转化为钻、磨、砸，可以节省大量的人力和畜力。但若是在没有水力的情况下，一样可以将人力和畜力转化为旋转力，然后便于水力车机相同，连接各种齿轮、连接杆和杠杆，使这个转力可以转化为钻力、磨力、砸力。想到这里，沈方高兴地笑道，“方儿，你是对的，没有水的时候，用这个方法更好一点。你能用这个脚踩动的车机，做出各种机床吗？”
沈方高声说道，“能！孩儿可以。”
然后沈括便亲眼观摩了沈方的木工手艺，沈方找了一根结实的皮带，将两个大小不同的齿轮连接起来，然后在小齿轮的轴心固定了一个铁棒，当沈方踩动踏板蹬着齿轮转动时，中间的铁棒便飞快地转动起来。
沈括不解地看着沈方，“方儿，这个机器能做什么？”
“爹爹，要是能把这个铁棒换成凿子，便能很容易地在木头之上钻一个眼。”
沈括恍然大悟，当然如果让他来制作，肯定不会简简单单把凿子安装上去，而会做成可以旋转切割的钻头。同时既然可以钻眼，当然可以把切刀固定到外围来打磨圆柱，用这种方法制作的圆柱、将会比用刨子、凿子做得更加精细，也更加方便，不用担心毁坏材料。
有了思路，沈括便来了兴致，他安排工匠一起上手，用了两天的时间便把人力钻孔机和打磨机生产出来。他安排家仆踩动踏板，然后把整块木料放到打磨机上，轻轻推动木料，一个纯圆的木棍便被车床切割出来。然后再把木棍横着放到钻孔机上，随着钻孔机的转动，木棍中被轻轻松松钻出了一个深孔。
有这些机器的助力，很快沈括便将王寅需要的印染机做了出来，通过安装齿轮、皮带、连接杆和杠杆，只需有人力踩动踏板或者牲畜拉动磨盘，都可以将这台印染机顺利地驱动起来，而不需要工人直接到梁房中摇动转轮。
沈方也用这两台机器制作了一些零件，组装起一辆三个轮子的奇怪车辆模型。
有了这两台机器的助力及思路无意中打开，驱动万寿山人工瀑布的水力车机模型制作得更加高效，仅用了原先一半的材料便实现了相同的升力，而且由于部件减少，变得更易检修维护。但是在喷泉的设计上，沈括遇到了难题，就算把水升得再高，通过铜管引导，最终由铜嘴喷出的水没有理想的高度。工部负责万圣山修建的官员几乎每天来催促，官家明确要求喷泉不能象留翠园已经建好的喷泉那样水平喷，而应向高空喷，越高越好，这样才能显出皇家的气派。
临近年关，沈括的应酬特别多，明年上元节后，万圣山便开始兴建，时间紧迫。腊月二十午后，沈括给沈方讲了一下喷泉的原理和现在的难题，看看这个天才儿子有什么鬼点子。
“建一座十丈高的水塔，冲力就够了。”
“万圣山设计有四丈七尺高，水塔只能修在暗处，更不可能超过万圣山的高度。”
“那就在水塔里用铁锭增加压力。”
“这个需要进行完全的密封，不知道工部的匠人能不能实现？”
“爹爹，我们把模型做出来，模型能行，工部一样能行。”
沈括父子花了两天的工夫终于做出了喷泉的原型，看着流水驱动着模型车轮，将水源源不断地抽上“万圣山”，待灌满水塔后，沈括拧开开关，四个各式各样的喷嘴便喷出水来，大约有“万圣山”的一半高。工部的官员啧啧啧称奇，连声赞叹沈括的设计巧夺天工。沈括暂时交了差，至于实地建设的时候用什么材料，如何密封，此刻也无暇顾及。