中国传统船舶的特征与造船技术

来源:袁晓春   发布时间:2015-05-21 03:02:09 
20世纪50年代以来,中国先后出土50余艘古船,其中泉州宋朝古船、蓬莱4艘古船(包括2艘韩国古船)、阳江“南海一号”宋朝古船以及韩国新安古船等古船颇有影响。众多的古船发现,为探讨东亚中、韩、日三国造船技术的起源及发展,比较中、韩、日三国的古代造船技术和海洋文化,提供了珍贵的实物资料。对于古代东方造船技术和海洋文化,欧洲哲人黑格尔曾说:“海只是陆地的中断,陆地的无限;(东方各国)他们和海不发生积极的关系。”近代以来,随着东西方文化交流的日趋深入,古代东方造船和航海技术逐渐被世人认识,英国科技史学者李约瑟说:“中国人被称为不善于航海的民族,那是大错特错了。他们在航海技术上的发展随处可见。”因此,探寻东方传统船舶的历史真相,考察东方传统船舶的发展脉络,对于世界造船中心转移到亚洲的东北亚来说,不无启示与裨益。

1、中国传统船舶具有8000年造船史

中国拥有漫长的海岸线和众多江河湖泊,华夏先民从新石器时期制造原始船舶,至今有8000年的造船史,被考古发现所证明。

2000年—2002年,在浙江省杭州市萧山区跨湖桥新石器遗址出土一艘独木舟,独木舟为松木,船头上翘,宽0.29米,舟宽0.52米,在船头1米处及舷内发现多处黑焦面,表明独木舟是先用火烤焦,再用石石奔加工的制造工艺。独木舟东南侧还发现两只木桨,其中较完整的木桨长1.4米,附近还发现石石奔和石奔柄,据碳14测定独木舟距今8000年。[1]目前世界上荷兰曾发现距今8300年前的独木舟,[2]浙江省杭州市萧山区跨湖桥8000年前独木舟与荷兰8300年前的独木舟,均为世界上发现最早制造的独木舟。

此外,广东省揭阳市新亨大肚村古河道中,出土一段炭化的独木舟,属新石器时期晚期的文物。1977年,在浙江省余姚市河姆渡新石器遗址,出土距今7000年前残长0.62米的雕花木桨。1958年,浙江省杭州市半山水田畈新石器遗址出土木桨。1958年,浙江省湖州市吴兴区钱山漾新石器遗址,出土长0.97米的木桨。[3]上述新石器时期独木舟、木桨的发现,证实了中国古籍《易经》“刳木为舟,剡木为楫,舟楫之利,以济不通” 的记载,说明先民利用石器制造独木舟和木桨。

众多的考古史料证明,中国的独木舟具有悠久的历史。曾有西方学者认为中国古代没有独木舟,中国木船是从筏类演变而来,事实证明中国的独木舟与世界上最早的独木舟同步出现。

2、中国传统船舶船具发明和文献记载

中国传统船舶随着8000年前独木舟的制造,还发明了帆、桅、桨、橹、舵、矴、篙等船舶属具,到东汉时期,出现了造船技术的辞书《释名·释船》,东汉年间(25—220年)刘熙撰著辞书《释名》,在书中第二十五篇是专门《释船》一篇。阐述了有关船舶5个方面的内容:

(1)总结定义。给船的性质和作用定名,做了诠释。

(2)船舶属具。对桅、帆、篙、桨、橹,甚至拉船的纤绳等各项属具,从作用、形状、操作部位等都做了解释和说明。对中国发明的舵,就安装位置、作用,也有简要的说明,

(3)船体结构。对汉朝船舶的甲板、舱底结构,对上层建筑的庐、飞庐、爵室等均有说明。

(4)船舶分类。对各类船舶分别立名,在兵船中,根据战时的作用分有攻击舰“先登”,装甲舰“蒙冲”,快速战舰“赤马”,多层战舰“槛”(舰)。还以载重量分类,五百斛以上的“斥候”,三百斛的“舟周”和二百斛的“艇”等。

(5)稳定性理论。在书中明确讲到船的主尺度对稳定性的重大影响。“短而广,安不倾危者也。”[4]

帆,又称篷。古代船舶张挂在桅上的驶风装置,利用风对帆面的压力推船前进。《释名·释船》中说:“随风张幔曰帆。帆,泛也。使舟疾泛泛然也。”在战国时期铜鉴的船纹上即有风帆,中国的风帆最晚出现在战国时期,在汉朝得到广泛运用。早期的帆不能转动来调整角度,所以只能利用顺风,最晚在东汉时已经出现了可以转动的帆。三国时期万震所著《南州异物志》记载:“外徼人随舟大小,或作四帆,前后沓载之。有卢头木,叶如牅形。长丈余,织以为帆。”从中得知汉朝由于船舶尺寸增大,已开始在船舶上采用多桅多帆,东汉时还创造了平衡纵帆,它能使风压中心移至桅杆后面而又距桅杆很近,使转动帆时省力,并能与舵配合利用八面风甚至逆风航行。

古代船帆用布制,或用篾与蒲草编制。三国东吴朱应《南州异物志》还记载有一种卢头木叶制的帆。近代帆船常用的布帆,以多幅粗棉布纵向拼缝而成。帆的形状大致分为长方形、扇形、和上部扇形下部矩形的混合形等三类,以后者居多。

桅,又称桅杆。《释名·释船》桅:“其前立柱曰桅。桅,巍也,巍巍高貌也。”是指竖立于船上用于挂帆驶风的粗木杆。古船在桅下部两侧须削成平面以靠贴桅夹,根端做成榫状以插入桅底座,顶部开风门或装带环的铁箍以系吊挂帆的滑车装置。据三国时期万震《南州异物志》记载,汉朝出现4帆。三国时期出现7帆,多桅多帆是中国传统船舶一项重大进步,随着船长的增加采用多桅多帆,可在获得大推进力和高航速的同时,使桅不过分高,以确保船的稳定与安全性。多桅多帆还可使船体受力较为均匀,有利于船体的强度。古代多喜用顺直的圆杉木制桅,因杉木质轻而富有弹性,抗折强度较好,也较耐腐蚀。桅木长度不足或因故折断时,允许纵向搭接,用两三道铁箍紧固。明朝后期船材紧缺,制桅也有用数根圆木绑扎而成,明代陈侃《使琉球录》有“桅木以五小木攒之,束以铁环”,松木等木材也用来制桅。

桨:是最原始的船舶推进工具之一。《释名·释船》“楫,捷也,拨水使舟捷疾也。”其产生当在舟的产生之后。1977年在浙江省余姚市7000年前河姆渡遗址中出土6支木桨,其中一支残长0.92米,还有一支雕花木桨,残长0.62米。

此外在浙江省杭州市水田畈和吴兴钱山漾等地新石器遗址中,都发现了新石器时期的木桨。1978年河北省平山县出土战国木船,随船发现5支大桨和2支小桨,桨长1.41米。

橹:《释名·释船》云:“在旁曰橹。橹,旅也,用旅力然后舟行也。”支在首尾或船侧的支架上。用手摇动时,插入水中的橹片左右摇动,两侧水压出现差异,因而产生推船前进的动力。橹的推进效率比桨高,因为划桨时,桨叶总是一次入水一次出水,出水后桨叶在空中划过,并不产生动力,所以船只只能得到断续的动力;而橹则不然,橹片始终在水中按一定弧度左右往复运动,故而给予船只持续不断的推力。橹的效率高的特点,是由于橹在水中以较小的攻角滑动时,阻力小而升力大,再加上橹是连续性推进工具,而且有操作船舶回转的功能,一直到现在仍为科技史学者所称道。橹除了起推船前进的作用外,还可以用它来操纵船转弯。由于橹有上述优点,一直沿用至今。[5]在帆船盛行的时代,橹仍作为船上的辅助推进工具与帆长期并存。帆船在无风或进出港时都需要用到橹。橹起初设在船的两舷,后来一些小型船上的橹几乎都设在尾部。橹是中国对世界造船技术的贡献之一。

舵,是控制船舶航向的设备。《释名·释船》:“其尾曰柁。柁,拕也,在后见拕曳也。且弼正船,使顺流不使他戾也” 。 “柁”就是舵,“弼正”就是纠正,“不使他戾”就是不偏离航线,这说明在汉朝对舵的作用就有了深刻的认识。1955年在广州近郊出土的东汉陶制船模,船尾就设有一支舵,这是中国最早发现舵的实证。从出土的汉朝文物和文献可以说明,舵在汉朝已经发明,是世界上最早出现的操纵和控制船舶的船具。1999年在安徽省淮北市唐朝木船上发现拖舵,1978年在天津市静海区宋朝古船上发现了平衡舵。在西方的船舶史著作中认为,德国埃尔滨城徽中船尾舵,出现在公元1242年,中国船舵的发明和使用,约早于西方近1000年。[6]

矴,船舶的系泊设备,汉朝称“矴”,后称“碇”、“锚”。矴是从汉朝以前系船用的碇,用绳的一头绑扎的石块,绳的另一头系在船上,将石块投入水底,利用石块的重量拖住船身。最晚在汉朝出现木石碇,在广州东汉陶船上发现了实物模型,在石器两边绑上木钩,构成2个碇爪之外,还有一根横杆与两个木钩所构成平面垂直,使之在任何姿态上都能有一个木钩抓住海底,与近代的霍尔锚十分相似。

中国的金属锚具据文献记载是在南北朝时期顾野王《玉篇》首先出现 “锚”字,锚字以金为偏旁,应指为铁锚。五代时期卫贤绘制《闸口盘车图》中,一艘船头上绘有四齿铁锚,可知四齿的铁锚已经出现,后四齿铁锚传播到日本,被称为“唐人锚”。

篙,在《释名·释船》中:“所用斥(撑)旁岸曰交(篙)。一人前,一人还,相交错也。”所说的“交”即篙,由长竹竿或长木杆构成。利用篙撑水底或岸边地物,按照力的作用与反作用原理,可使作为浮体的舟船向用力的相反方向前进。

除了1800年前《释名·释船》外,中国古籍《梦溪笔谈》、《天工开物》、《南船记》、《龙江船厂志》、《纪效新书》、《武备志》、《兵录》、《江苏海运全案》、《浙江海运全案》等记载古船及属具,具有重要的史料价值。

3、中国传统船舶的船型及特征

中国在长期的船舶制造和航海实践中,根据各地不同的地理环境和特殊条件,制造出各种不同的传统船型。在20世纪60年代,仍保留下来的传统船型在1000种以上,[7]以中国海船为例,保留有沙船、福船、广船3大船型,平底的沙船多航行于北方水域,尖底的福船、广船多航行于南方海域及东南亚、南亚等地区。20世纪70年代,船用内燃机在船舶中推广使用,传统帆船消失的很快,至20世纪90年代,中国沿海地区传统帆船几近绝迹,只有个别内陆地区尚保留有传统帆船的踪影。现以中国传统船舶最具代表性的3大船型,试作论析。

沙船,中国传统船舶中3大海船船型之一,历史悠久,沙船是发源长江口及崇明一带的浅吃水型船,其前身可上溯到春秋战国时期,最晚出现于唐朝(618—907年),是唐朝北方海域的典型船型。沙船在宋朝称防沙平底船或称平底船,元朝仍称平底船,明朝统称沙船后定名。沙船使用范围极广,有用作官船、军船、漕船、盐船以及明朝车船(轮船)等各种用途,至清朝中期,沙船数量有10000余艘,仅上海一地就有沙船5000余艘。[8]沙船外形为方艏、方艉、平底、多桅、尾有出艄,沙船性能优良,在海域及内河均能行驶,主要航行区域为北方海域以及长江、内河,也能航行至福建、广东及东南亚等地区,在水浅沙滩多的水域亦容易通过,其上层建筑少,大部分露出甲板,吃水浅,能平搁在沙滩上,还能逆风行驶,平稳而安全,其主要特点:

(1)沙船为平底船,吃水浅,受潮水影响小,利于行沙,少搁无碍,为浅吃水船型,既能坐滩,在风浪中也安全。特别是当风向和潮向不同时也比较安全。

(2)沙船顺风逆风都能行驶,适航性能特佳,甚至逆风顶水也能航行。

(3)沙船船身较宽,行驶平稳,又有特备的各项保持稳定的设备,披水板,梗水木,太平篮等等,所以稳定性最好。

(4)沙船多桅多帆,帆高利于使风,吃水浅,水上航行受到的阻力较小,快航性好。

沙船最主要的特点是能逆风行船,即逆风斜行,轮流换向,走“之”形路线。逆风行船极易偏侧,因此特增设披水板、梗水木等特殊设备,以增加其稳性。沙船在中部两侧各设一披水板,又称腰舵,使用时将下风的一边插入水中,以阻止沙船横向漂流,中国学者王世铨认为:“防止横漂的披水板也是中国首创”。沙船上还设有梗水木,即在船底增设两个梗水木(类今舭龙骨),其作用是增加阻力,抗横摇,以保持船舶稳性。沙船使用大楋(音la),加强纵向强度,即在船两舷用巨大杉木钉固前后,大楋坚固而且突出,多至5至6根,以增强纵向强度。沙船横向强度上,主要有隔舱板构成,隔舱板上、下设面梁及脚梁,以增强横向强度。沙船还设有竹制太平篮,平时悬挂在船尾,遇到风浪时,篮装石块放入水中,使船不摇晃。明清时期沙船有五桅五帆,也有三桅三帆、两桅两帆。据周世德调查,20世纪60年代在太湖水域仍有七桅沙船,[9]目前太湖水域沙船仍在使用,沙船的这些优点,使之经历千余年而长盛不衰。

福船,中国传统船舶中3大海船船型之一,是适用于远海航行的优良船舶,为福建沿海建造故名。(见图3)福船船型呈V型,船底纵向设有龙骨,吃水深,利于破浪航行。福船首尖尾宽两头翘,尾封结构呈马蹄型,两舷边向外拱,有宽平的甲板,舷侧用对开原木厚板加固。造船用材主要为福建产的松、杉、樟、楠木。有些福船首或尾有活水舱,这舱在满载水线附近有孔,其作用是当首或尾在风浪中下降时,水流入活水舱,再当首或尾上升时水又缓缓流出,使船上升速度降低达到减小纵摇的目的。

春秋时期吴王夫差曾在闽江口设厂造船,唐朝天宝年间在泉州建造海船,[10]据《西山杂志》记载泉州海船:“舟之身长十八丈,次面宽四丈二尺许,高司长五尺余。底宽二丈(尺?),作尖圆形。银镶舱舷十五格。可贮货品二至四万担之多”。明、清时福建沿海的各种战船、海沧船、草撇船等统称福船,包括大福船。

福船的帆,不像沙船仅用头巾顶,除在前桅或主桅的顶部使用用头巾顶外,还将帆增加于主桅两侧,称为“插花”。底部加帆,称为“篷裙”。据1832年《厦门志》卷五记载:“头巾顶,以布数十幅为帆,张大篷顶上,若头巾,能使船身轻。插花亦以布帆,张大篷两边,遇旁风,使船不欹侧。”

福船在20世纪70年代后有两次重要文物发现,即泉州宋朝古船和韩国新安古船,说明福船曾远航至东南亚、东北亚进行远洋海外贸易,是中国宋元时期开展海外贸易的主要船型,在国际上产生了较大影响。

广船,中国传统船舶中3大海船船型之一,广船的建造地在广东省的广州、高州(广东茂名)、琼州(海口市)、惠州、潮州等地。广船首尖体长,吃水较深。梁拱小,甲脊弧不高,有较好的耐波性。

结构上,横向以密距肋骨与隔舱板构成,纵向强度依靠龙骨和大楋维持。造船材料为铁梨木(乌婪木)、荔枝木和樟木。

广船与其它船型相比最具特点的是使用首插板和底插板,即在侧前方装有能垂直升降、伸出船底之下的首插板,起减摇和稳定航向的作用。底插板是一种驶风辅助装置,为了减缓摇摆,广船采用了在中线面处深过龙骨的插板,船驶风此需防止横向漂移时,将插板降至船底线以下,底插板也有抗横漂的作用。

广船的特点之一是使用开孔舵,即在舵叶上开有数列菱形小孔的舵。开孔舵的特点是:舵叶两侧的水是相通的,可以使转舵力矩有所减少,使操纵时省力,又不影响舵效。

广船的特点还有船材使用优质木材铁梨木,据《广东通志·海防》及有关史籍记载,广船用铁梨木建造,较福船坚而巨,利于冲击敌船,可发火炮,可掷火球。其形制“下窄上宽,状若两翼,在里海则稳,在外洋则动摇”。广船因为使用铁梨木建造,虽然材质优良,但是铁梨木产量有限,长期使用受到限制。

广船的帆形如张开的折扇,广船多帆少桅,增加帆而不增加桅,即将帆增加在大帆或头帆的顶部、底部和两侧。大型广船的中桅和前桅均向前倾,上悬布质硬帆,篷杆较疏而粗。在中小型广船上都备有橹和桨。

鸟船是中国古代著名海船船型之一。以前有学者将鸟船与沙船、福船、广船作为中国4大海船船型。据席龙飞教授《中国造船史》考证,明朝《武备志》记载,鸟船只是福船的一种船型。鸟船是明、清时期浙江、福建、广东沿海的一种小型快船。据清朝《浙江海运全案》记载,鸟船“头小身肥,船身长直,除设桅、篷(帆)外,两侧有橹二只,有风扬帆,无风摇橹,行驶灵活,而且篷长橹快,船行水上,有如飞鸟”而得名。

开浪船,又名快船,是明朝由鸟船发展演变而来的一种船型。明显地保持了鸟船头小的特点,头部更为尖狭,在快速性上有所提高。据明朝戚继光《纪效新书》记载“其开浪网船之类,皆可备哨探而不可战者。开浪以其头尖故名。吃水三四尺,四桨一橹,其行如飞。内河坐三五十人。不拘风潮顺逆者也”。

中国传统船舶的另一特点,是在造船时选用多种木材,应引起中外学者的注意。中国地域辽阔,出产木材品种众多,古代造船尤其是建造海船,早就注意到了船材的选择使用问题,究其原因中国早在7000年前浙江省河姆渡新石器遗址干栏式建筑,已采用榫卯技术,表明中国有悠久的木作技术传统。先民们在长期的造船实践中,注意到造船选材使用问题,即根据船体的不同部位,选择使用不同的木材。例如泉州宋朝古船,龙骨为马尾松,第1、第2列板为樟木,外板为杉木。再如山东蓬莱元朝古船,龙骨为马尾松,龙骨艏柱为樟木,桅座、舵承座为楠木;外板为杉木,舱壁板为锥属木,在重要部位如桅座、舵承座、龙骨艏柱选用木质坚硬的楠木、樟木。由此可见,中国古代造船至少在宋元时期,已形成根据船舶的不同受力部位,选用不同强度船材的技术传统。中国古代造船除使用本国木材外,还从国外进口大量优质木材,尤其是15世纪初期郑和下西洋开通印度洋航路后,东南亚、南亚大批珍贵优质木材输入到中国,为古船选材使用提供了更加广阔的空间,木材中珍贵的紫檀木、铁梨木、黄花梨木等用于造船。另据宋朝吕颐浩《忠穆集》记载,南方木材与海水相宜,北方木材与海水不相宜,海水碱苦危害木性,所以北方船木入海不能耐久,可见在1000多年前,古人已经注意到北方及南方木材在海船建造使用上的差别。

综上所述,中国传统船舶的船型和特征是根据不同海域和条件产生变化,北方海域多浅滩和沙滩,因此造出平底的沙船少搁无碍。福建、广东海域浪大水深,尖底的福船、广船贵其破浪航行。在南北方海域交界的浙江等地,圆底或尖圆底的海船大行其道。但也不是固定不变,例如平底的沙船,也能航行到南方海域,甚至远航至东南亚。南方的广东船,在清朝后期来到北方的蓬莱水城驻防巡逻,可见中国传统海船在各种海域都有较好的适航性。

4、中国传统船舶的造船技术

中国古代传统船舶在造船技术上,在很长的历史时期一直处于世界先进水平,水密舱、平衡舵、减遥龙骨、车轮舟、铁钉和铁锔连接技术、艌料密封和维修技术、桐油及油漆封护技术、指南针、船坞等,都是中国在造船技术的发明和使用,是对世界造船技术的贡献,试析如下:

水密舱:水密舱是中国造船技术的一种创造,船底舱用木板隔开,并在隔板与船舷的结合处采用合理拼接板材、钉锔加固、捻料填塞等方法予以密封,就叫水密舱。据文献记载5世纪初,水密舱由卢循首创,水密舱实证是在出土的唐代木船上发现。1960年在扬州施桥镇出土大小两只唐代木船。大船残长18.4米,最大宽度4.3米,深1.3米。全船分为5个大舱和若干个小舱。1973年江苏省如皋县马港河故道出土唐代早期木船。残长17.32米,最宽2.58米,舱深1.6米。船底板厚8—12厘米,船舷板厚4—7厘米。船上部损坏严重,但船下半部基本完好。全船分为9舱,各舱之间都安装隔舱板。英国科技史学者李约瑟说:“我们知道,在19世纪早期,欧洲造船业采用这种水密舱是充分意识到中国这种先行的实践的。”[11]中国在世界上首先创造了水密隔舱这一抗沉性的技术。

平衡舵:中国造船技术一项重要的技术发明。1978年,在天津市静海县元蒙村古运河旧道发现了北宋末年木船。该船方头、齐尾、平底,长14.62米,最大宽4.05米。船内由12道隔舱板分为13舱。船尾设平衡舵,舵杆粗糙,只是一根修整过的树干,残高2.19米。舵扇呈不等边三角形,边框内竖行排列14条木板;舵扇断面积为858平方厘米。舵杆安插在舵扇后半部。这种平衡舵能够缩小舵扇平面的摆动力矩,可使转舵较为省力,对控制船只航向有较好的效果。静海宋船的平衡舵,是世界上最早的平衡舵发现。[12]

减摇龙骨:唐朝海鹘船两侧设浮板,以减轻船的摇摆,最迟在宋朝又出现了减摇龙骨。1979年在浙江省宁波市东门口施工中发现一艘宋朝古船,宋代海船左右舷第7和第8板的结合处,各有一根断面为半圆的长木,纵向安装在舷外,用铁钉固定。半圆木残长7.10米,最大宽度90毫米,贴近船壳板处的厚度为140毫米,用两排间隔400—500毫米的参钉固定。它位于船体水线以下,即便空载亦不露出水面。其作用是减轻船体摇摆以加强航行稳定,故又称为减摇龙骨。经查中国关于减摇龙骨这一技术,也有文字记载和图形资料。清朝道光六年(1826年)刊印的《江苏海运全集》中有“沙船底图”,其中梗水木就是减摇龙骨,梗水木一词即确切又形象。宁波宋船实际应用了减摇龙骨这一技术,对改善船舶航海性能、保证航海安全,起到了重要作用。[13]它“不占据船舶体内的体积,并且能造成显著的防摇效果”,“目前世界各国船队中都采用它”。 [14]外国船安装减摇龙骨始于19世纪前25年内,比中国晚了数百年。

车轮舟:古代装有足踏桨轮的船。晋朝大将刘裕的部将王镇恶,在晋义熙十三年(417年),首先在渭水使用了车轮舟。南北朝《南齐书·祖冲之传》记祖冲之造千里船“于新亭江试之,日行百里”。宋朝祝翌《猗觉寮杂记》说:祖冲之千里船“不因风水,施机自运”,即车轮舟。《旧唐书·李皋传》记载李皋“常运心巧思,为战舰,挟二轮蹈之,翔风鼓浪,疾若挂帆席”。南宋初年,洞庭湖钟相、杨么农民起义军对车船又有创新。宋《金陀续编》及《中兴小记》载,钟、杨起义军的车船自2轮发展到8轮,“往来极为快利,船两边有护板车,不见其车,但见船行如龙”;最大的有20轮的“大德山”,24轮的“和州载”,可载士卒千余人。车船车船还设有水战利器“拍竿”。陆游《老学庵笔记》称宋代最大车船长三十六丈,阔四丈一尺,高七丈二尺五寸,而轮桨数不评。清《古今图书集成·戎政典》有4轮桨的车轮船图,说:“长四丈二尺,阔一丈三尺,外虚边框各一尺,空内安四轮,轮头入水约一尺”。车船由桨楫的间歇推进方式,跨进到桨轮运转的连续推动方式,在造船史上具有重要意义。

铁钉和铁锔连接技术:据考古发现在战国时期使用铁箍连接固定船板,1978年河北省平山县出土的战国木船上,发现使用铁箍加固连接船体。此外,在战国时期墓葬中曾出土铁钉,有安徽省淮南市濯家洼出土8枚铁棺钉,湖南长沙黄土岭出土6枚铁棺钉和一些普通铁钉。铁钉是用来钉固棺材,自然也应该用在连接船体,战国时期出现铁钉连接船体技术,尚有待于考古发现的证实。最晚在西汉时期(公元前202—公元25年)使用铁钉连接船体,1951—1952年,在湖南省长沙市伍家岭西汉墓中,出土西汉后期一件木船模型,模型长1.54米,宽0.2米,是用一块整木雕刻而成。在船舷的上沿和首尾的平板上,都有整齐排列的细小圆孔,是用以加固船身的钉孔。使用铁钉连接船体构件,极大的加强了船体的强度。铁钉连接技术的使用,至少有2200多年的历史。船用铁钉主要有铲钉、方钉、枣核钉、趴头钉、扁头钉、蘑菇钉。[15]

中国古船除了使用铁钉连接外,还广泛使用铁锔连接技术。铁锔是用铁锻制的造船紧固件,是一种兼有螺栓和钉连接功用的连接工艺。主要使用在船体的外板之间、外板与舱壁板、肋骨、以及内部构件之间。如蓬莱元朝古船,在两个外板间开出锔槽,铁锔紧挂在舱壁板上,既保证了舱壁板的定位,又加强了舱壁板与外板的连接。铁锔主要有长尾锔、双嘴锔、蝌蚪锔、拐子锔等。[16]

据泉州宋朝古船铁锔文物表明,宋朝古船制造中已采用铁锔工艺,这种中国古代造船特有的挂锔连接工艺沿用至今。

艌料密封和维修技术:是中国古代造船技术之一,中国传统船舶使用艌料,作为船材之间的密封填料,用于船舶的制造和维修。在平度隋朝双体船、如皋唐朝古船、泉州宋朝古船、韩国新安古船、蓬莱3艘古船上均使用艌料,从古船发现艌料看,在隋朝造船和维修时已广泛使用。艌料有两种,一种是麻板,用麻丝、桐油、石灰调制而成,福建等地还有使用贝壳灰、桐油、麻丝调制的麻板,主要用于填塞板缝等较大缝隙,保证了船体的水密性。第二种是艌料,用桐油和石灰调制而成,主要用于密封钉孔和较小的孔隙,封堵铁钉,可防止铁钉生锈腐蚀。[17]2005年出土的蓬莱明朝战船上,在舱内外板表面有大面积使用艌料的痕迹,出土的艌料仍坚固如初。中国传统船舶习惯每年维修一次,在清除船底浮着生物后,多使用艌料进行维修、保养,以保证船材的耐久性。这种独特及成熟的艌料技术一直沿用到现在。

桐油及油漆封护技术:中国传统船舶采用桐油封护船体,是船材防腐的一种特殊技术。桐油是中国特产的油料树种,主要产地有云南、江西、四川、湖北、安徽等地,由桐油种子(种子含油30%~41%)所榨取的油脂。作为船舶封护传统用防腐植物油,主要为桐酸的甘油酯。淡黄色,半透明,具有粘性大、耐酸碱和渗透性强等特点,用于涂抹木船船材表面,有防腐、隔水、隔潮、迅速干燥、耐高温、附着力强等效果。桐油还用作捻缝油灰的调和剂。[18]

中国传统船舶使用桐油进行第一遍封护后,第二遍使用油漆进行封护。漆树普遍种植于中国南方地区,使用油漆封护木材,在中国最少有2000多年的历史。中国古船在建成下水前,都要使用桐油和油漆两遍防腐封护,以确保古船在水中的耐久性。

指南针:指南针中国古代四大发明之一,中国将指南针运用与船舶上,对世界航海技术造成了及其深远的影响。据《宋书·礼志》上记载:“晋代又有指南舟”;《晋宫阁记》上记载:“灵芝池有鸣鹤舟、指南舟”这是我国也是世界上用指南针导航的最早记载。北宋宣和元年(1119年),朱彧著《萍舟可谈》记有“舟师识地理,夜则观星。昼则观日,阴晦观指南针”。北宋宣和五年(1123年)徐克克所撰的《宣和奉使高丽图经》中则记有“是夜,洋中不可住,惟视星斗前迈,若晦冥,则用指南浮针,以揆南北”。这里的“观星”、“观日”和“视星斗前迈”等航行技术和方法当属于天文航行技术或天文航法的范围。文中所说“指南浮针”,是在阴晦天气或夜间为航行船舶指引航向的仪器。北宋科学家沈括(1031~1095年)所撰《梦溪笔谈》,成于元丰八年(1085年),刊刻于乾道二年(1116年)。书中记有:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”。书中还记有装置磁针的4方法:水浮、指爪、碗唇、缕悬。1936年,科技史家王振铎以图解的方式将4种装置方法给以形象而准确的诠释,并为《中国科学技术史稿》所采用。缕悬法即取新纩独茧缕以少许蜡缀与针腰,于无风处悬之,则针常指南。此法随被沈括赞为“最善”,但后世广为应用的则是水浮法。但都称不上是真正的罗盘,真正的罗盘最早记载是南宋曾三异的《因话录》:“地螺或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。……天地南北之正,当用子午,或谓江南地偏,难用子午之正,故丙壬参之。”地螺即是地盘,主要作用是分度列向以定南北。“指南针”是中国古代闻名于世的四大发明之一,也是世界上应用最早而且最为普遍的航海仪器。这是中国对世界航海技术的一项重大贡献。

船坞:据《三国志·吕蒙传》记载,为了修理较大的船舰,吴国大将吕蒙在安徽巢河的濡须口的水师基地修建了一个“形状如偃月”的船坞。实际上,这个船坞就是一个能通往江河的大池。船由江河经支道进入船坞后,在入口处筑一道堤坝,然后放干池中的水,船就坐落在墩木上,就可进行修船工作。船修好后,将池内灌满水,挖开堤坝,船就能驶进江河。当然也可以在船坞内建造新船。这是迄今为止有史料记载的世界上最早的船坞,其原理与现代的船坞大体相同。可以说,吕蒙是船坞的发明人。在外国,直到1495年英王亨利十世时,才在朴茨茅斯建立起欧洲第一个船坞,比我国吕蒙建的船坞晚了1000多年。[19]

5、结语

中国传统船舶的造船技术一直处于世界先进水平,中国古船开辟了海上丝绸之路,开通了太平洋至印度洋的航线,甚至远航到非洲。在船体建造工艺上,在新石器时期应用榫接技术,在战国时期采用铁箍连接加固船体,最迟从汉朝开始采用铁钉连接,宋朝时出现2层外板、3层外板铁钉和铁锔搭接,麻丝、桐油、石灰等艌料捻缝技术,不但强度高,而且水密性好。纵向构建上除了安设龙骨外,还有大楋加强。在船具方面,汉朝前发明了舵、橹等,比西方早1000多年。晋朝发明了车轮舟,后使用披水板,建造出适合海洋、江河湖泊的不同航行要求的船型。在船舶性能方面,中国早在汉朝前就掌握重心低、宽度大则船的稳性就好的原理。在唐朝前发明了水密隔船技术,大大提高了船舶的抗沉性和船体强度。在船场设备上,在三国时期,发明了用船坞造船和修船。[20]在船舶导航设备上,晋朝将指南针最早用于海船导航,12世纪后传播到海外,对世界航海技术的发展作出了贡献。因此美国科技史学者坦普尔评价道:“如果没有从中国引进船尾舵、指南针、多重桅杆等改进航海和引导的技术,欧洲绝不会有导致地理大发现的航行,哥伦布也不可能远航到美洲。”[21]

参考文献

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[2]Richard Woodman. The History of The Ship. Conway Maritime Press.1997:11

[3]王冠倬. 中国古船图谱. 生活读书新知三联书店. 2000:13—18

[4] 席龙飞.宋颖. 船文化. 人民交通出版社. 2008

[5][6][10][12][13]席龙飞. 中国造船史. 湖北教育出版社. 2000

[7][8][9]周世德. 中国沙船考略. 中国造船工程学会1962年年会论文集第一分册. 国防工业出版社.1964

[11]潘吉星. 李约瑟文集. 辽宁科学技术出版社. 1986:258—259

[14]C·H·勃哥拉维新斯基. 船舶摇摆. 高等教育出版社. 1959:420

[15] [18]水运技术词典. 水运技术词典编辑委员会. 人民交通出版社. 1980:209—210

[16]徐英范. 挂锔连接工艺及其起源. 船史研究1. 64—71

[17]李国清. 对泉州港出土宋朝海船上艌料使用情况的考察. 船史研究2. 32—38

[19][20]唐志拔. 中国舰船史. 海军出版社. 1989

[21]罗伯特K·G·坦布尔著. 陈养正等译. 中国发明与发现的国度——中国的100个世界第一. 21世纪出版社. 1995:12

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