书城科普乘风御波
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第12章 中国古代造船技术

1.科学合理的船型中国从春秋时期开始,就能建造出几十种适合不同用途和不同航区要求的船舶。以后一个朝代胜过一个朝代,到明代初期木质帆船技术发展到鼎盛。

航行江河的船舶不一定适用于海洋。海洋上水面宽广,风急浪高,船的升沉运动和摇摆运动比在江河中激烈得多,而且不同的海区其深浅、底质、风浪情况等也有差别。

为适应在风大浪高的海洋航行,中国古代造船工匠们经过长期的实腓尼基桨船模型践,并结合各种海区的特点,设计出很多优秀的船型。归纳起来,有四大著名的船型——沙船、福船、广船和鸟船。特别是前三类海船最负盛名。

沙船,适合长江口以北,特别是江苏省沿海和渤海浅水海域使用。

因走北方海区浅水航线,善于行沙涉浅而得名,它是中国平底海船的典型,也属中国最古老的海船船型。

福船与广船都是南方海区深水航线的著名尖底船,它们都是在平底船的基础上经过船体结构改建而成的,与西方带龙骨的两端上翘的船型完全不同,因而只需要给沙船贴造重底就可改造而成。

鸟船,因其船首形似鸟嘴而得名。鸟船又属福船型的小型快速海船,盛行于浙闽地区,常作为战船使用,无风时用桨,有风时用帆,适于作沿海航行,不宜作远洋航行。

2.先进的连接技术在中国古代木船的建造工艺中,钉接榫合技术是当时世界上一种先进的连接工艺。众所周知,造船最重要的是结构强度,坚实的船不仅取决于好的结构材料,而更重要的是怎样连接。连接方法不同,船体结构强度就大不一样。即使材料很好,但连接不好,造好的船也经不起风浪;对于水军中的战船,则更是如此。

我国钉接技术的起源中国船舶早在公元前310年的战国时期,就应用铁箍连接船板。到了汉代就开始应用铁钉连接船板了。这在长沙出土的西汉16支桨木船模上的模拟钉孔得到了验证。到了唐代已经在全国各地的造船工场中普遍采用铁钉连接工艺了。

《清明上河图》(宋代画家张择端画的一幅长卷名作)中描绘的客、货船上铁钉的钉眼明显可见,显然是一种艺术上的夸张,但也说明作者对当时船舶的构造和连接方沙船模型法,做过细心的调查和了解,否则是不可能如此详细地描绘出船体的钉接结构的。

海船的舷侧板和底板,也要有足够的强度,才能经得起风浪的冲击。而泉州宋代古船舷侧上部板的总厚度达18厘米,分为3层,其下一直到龙骨的整个底部壳板较薄些,是用两层木板制成。这种设计有其科学道理:尖瘦的船体外壳弯曲变化的程度大,特别是船体首尾两端更为突出。板厚到一定程度后,不仅施工比较困难,而且容易折断,如果分成几层,不但同样能保证结构强度,而且便于施工,维修也容易。至于舷侧板比船底板厚,是因为甲板上开有许多舱口,以致船体上部的强度较弱。因此,用增加增大大与舷侧板厚度的办法来加强它。

船壳板的连接方法是搭接与平接结合使用的,壳板的上下左右之间大都采用榫合,板与板间用铁钉钉联。

板缝间塞以麻丝、竹茹和桐油灰捣成的混合物,这是中国古代造船中独创的一种缝的方法,对保证木质船壳的水密性十分有效,一直沿用至今。

3.水密隔舱术宋元时期,在西太平洋和印度洋中,中国、印度、阿拉伯各国的船舶乘风破浪,西往东来,呈现出鸟船模型远洋交通的盛景。说来奇怪,同是海船,在触礁船壳破裂的情况下,外国船舶很快就进水沉浸,唯独中国船舶虽也进水,但不多,仍能继续航行,驶抵口岸卸货后,加以修复,再继续使用。其中的奥妙就在于中国的船舶中设置了水密隔舱。它为各国造船家和航海家所赞叹,蜚声世界。

所谓水密隔舱,就是用水密隔舱板把船体分隔成互不相通的一个一个舱区,这是中国古代造船工艺上的一项重大发明。

水密隔舱的设置,具有多方面的优越性。首先,由于舱同舱之间是严密分隔开的,在航行中,特别是在远洋航行中,就是有一二个船舱破损进水,水也不会流到其他船舱,而不会使整个船沉没。如果进水太多,船支撑不了,可以采取抛弃货物,减轻船的负载量,也能减慢船的下沉速度,争取时间把船驶到附近的港口,进行修补。但是,没有设置水密隔舱的船舶,情况就完全不一样了,只要船底外壳撞破一个洞,水就会涌进船舱,而后漫流到全船。因此,水密隔舱的设置提高了船舶的抗沉性能,增强了人员和货物在远洋航行中的安全性。

其次,船上分舱,对货物的装水密隔舱术卸和管理比较方便。不同的货主和不同的货物都可以分别放装到各个不同的货舱内,不至于将不同货主的不同的货物放混,既便于装卸货物,又便于管理。

第三,由于隔舱板同船壳板紧密钉合,按船舶的大小长短,少则有五六道隔舱板,多则有一二十道隔舱板,这样就增加了船体的横向强度,提高了船体结构的坚固性。

由于水密隔舱具有上述的优越性,因此问世以后不但在国内长期推广应用,而且还流传到国外,被各国陆续采用推广。

关于中国船舶设置水密隔舱的情况,很早就受到国外的赞赏。宋元时期航行在印度洋上的阿拉伯人,大多愿意搭乘中国的海船,就是因为中国海船下有水密隔舱,上有舒适的客房,风浪中航行平稳,既安全,又舒服。元朝时期的意大利旅行家马可·波罗在他的游记中对中国海船做了详细的描述。关于水密隔舱,他这样说:“比较大一些的船只有13个货舱,就是船里面的隔间,都是用硬木板装隔的,跟船壳紧密地钉在一起。如果船只发生意外,忽然触礁或者受到鲸鱼的撞击而产生漏洞……海水就从破洞流进船舱……船只一旦发现漏洞,立即把货物搬到别的舱里。由于这种舱隔绝得十分严密,所以一个舱进水,并不影响其他的船舱。等船只把损坏的地方修复以后,货物仍可搬回原处。”