中国古代造船技术的伟大发明

亲爱的同学们，海贝贝又和大家见面了。前几期我们介绍了古代船舶的发展演变情况，船舶技术随着时间的推进日新月异。漫长的岁月中，中国古代造船技术取得过一系列重大的成就，曾长期居于世界领先地位，并对后世产生了巨大的影响。之前我们给大家介绍了船舶推进工具橹、中国式多桅多帆等技术，今天我们就来介绍一下中国古代造船技术中另外几项有世界影响力的伟大发明。

水密隔舱

水能载舟，亦能覆舟。船舶虽然能自如地漂浮在水面上，但一旦船体破损，水进入船舱，若不能及时堵住漏洞，船最终会沉没。1912年4月14日，英国新造豪华邮船“泰坦尼克”号首航途中因撞击冰山而沉没，1300多人丧生，成为20世纪人类历史上的重大灾难性事件。由于“泰坦尼克”号邮轮横向进行了分舱，在撞上冰山后，船首5个舱破损进水，维持了2个多小时，这才使得近一半人有机会逃生，从中可以看出设置“水密隔舱”对船舶抗沉性的重要性。

那么，什么是水密隔舱呢？它有什么作用，又是如何发明的呢？

作为中国古代造船技术的一项伟大创造，水密隔舱是用隔舱板把船体严密分隔成若干个互不连通的舱室。这样做有几个优点：第一，起到密封作用，因被横舱壁所隔，船上形成若干水密隔舱，这样即使一两个船舱破损，水也不会流到其他船舱，增加了航行的安全性：第二，隔舱板与船壳板紧密钉合，增加了船整体的横向强度：第三，舱壁为船体提供了坚固的横向结构，使桅杆得以与船体紧密连接，这也使中国古代帆船采用多桅多帆成为可能：第四，方便货物分类装卸和管理。

水密隔舱是受到什么启发而发明的呢？原来古人制作水密隔舱是借鉴了竹子横隔膜结构的功能。美国科技史学者坦普尔在《中国发明与发现的国度》一书中写道：“建造船舶舱壁的想法是很自然的，中国人是从观察竹竿的结构获得这个灵感的，竹竿节的横隔膜把竹分隔成好多节空竹筒。由于欧洲没有竹子，因此欧洲人没有这方面的灵感。”中国盛产竹子，如同使用竹筏一样，中国船匠早就对竹子的结构和浮性有深刻的理解，从而制造出与竹子结构相类似的独一无二的船体结构，坚固而轻巧。

唐末五代期间，由于水密隔舱的问世，中国船舶越造越大，航程越走越远，开始进入印度洋，并以坚固、抗风力强、安全性好而著称于世。当时的阿拉伯航海者均喜欢乘坐中国船，因为它更安全。

水密隔舱技术在18世纪传入欧洲后得到了更广泛的应用。上面提到的“泰坦尼克”号就设有16个水密隔舱。但由于“泰坦尼克”号的水密门质量不好，个别水密门在水压作用下破裂，加剧了船只的沉没。“泰坦尼克”号沉没之后，它的姐妹船——“奥林匹克”号和“大不列颠”号被秘密召回造船厂进行改造，其中就包括改进水密隔舱。水密隔舱技术既提高了船舶的抗沉性能，又增加了远航的安全性，使得这一造船技艺流传至今。如今，按照规范要求设置水密舱壁，早已是世界各国制造船舶必须遵守的准则。现代造船行业普遍使用水密隔舱技术，大型航母甚至有几百到2 000个水密隔舱，为远洋航行提供了安全保障。2008年，水密隔舱福船制造技艺被列入第二批国家级非物质文化遗产名录，2010年，该项遗产被列入联合国教科文组织评定的“急需保护的非物质文化遗产名录”。

船尾

舵是操纵船舶航向的工具，经常设在船舶尾部，所以常被称为“船尾舵”。船尾舵的出现是船舶发展史上一件意义重大的事。舵是由桨慢慢演化而来的。随着船体的增大，古人把桨按职能分为两种：一种负责划行，推动船舶前进：另一种则负责控制方向，被称为“舵桨”。后来，桨的位置又从船舷移至船尾，成为尾桨，由此便演变出船尾舵。舵通过舵面与舵柄的杠杆关系、舵面与船的转动中心的杠杆关系，能使庞大的船体运转自如，结合风帆和指南针就成为确保船只安全航行的三大条件。

中国是最早使用舵的国家，已知的最早的船尾舵是1955年广州出土的东汉墓中陶质船模上的船尾舵。

两千多年来，舵的形式在不断地改变和创新。早期的舵从船尾伸出，形成一个较长的凸出，既不美观也不方便。于是古人们想出了将舵垂直插入水中的方法，这种舵被称为“垂直舵”。又由于内河航道常常深浅不一，为了方便行驶，便产生了升降舵，当船驶入浅滩或者靠岸时，可以把舵吊起，以防触底折断。一些大型船舵，如郑和宝船长11米多的舵杆，还要用专门的绞车进行升降。此外，唐宋时期还发明了平衡舵，即把舵的一部分面积分布在舵柱的前方，缩短了舵压中心与舵轴的距离，从而减少了转舵的力矩，使得操纵更为轻便。为使转舵变得更省力，人们在舵上穿了许多孔，发明了开孔舵，以此来减少水的阻力。

舵的发明和使用改写了世界航海事业的历史。欧洲人在采用中国舵之前，都是用桨来控制方向，这样是无法进行远洋航行的。大约到10世纪，舵的技术已传到阿拉伯，而直到12世纪末、13世纪初，欧洲才开始使用舵，并为15世纪的欧洲大航海时代创造了有利条件。

车轮舟

你们见过带“轮子”的船吗？也许你感到奇怪，船上又没有轮子，为什么人们称之“轮船”呢？事实上，现在的轮船确实已经没有“轮子”了，可是在古代，真的有带“轮子”的船，而且这种船的产生可以说是船舶制造史上的一次变革。

大约在晋朝，中国人发明了轮桨。车轮舟就是用轮桨作为推进工具的。船体两侧装有木叶轮，可以通过人力踏动使其转动，从而推进船只。如果连续转动桨轮，则桨叶不断划水，就可以连续推进。在同一根转轴上可根据船宽的大小安装很多踏脚板，由很多人同时踏动，可提高车轮舟的推进效能和船速。大家都知道，摇橹是用手臂来摇，而车船则可以用腿脚的力量踏动木叶轮，由于腿脚的力量远远大于手臂，所以，虽然同样是使用人力，车船能够提供更高效的动力。车轮舟进退自如，这就提高了船的机动性，这一点对战船来说尤为重要。

车轮舟是中国在世界造船史上的又一大贡献，领先西方千年左右。在欧洲，车轮船的第一次试验是于1543年在巴塞罗那进行的。当中国大规模发展车船并编成水军时，已经领先欧洲的第一次试验约400年了。车轮舟推动了蒸汽机船的发展，推动船舶前进的大桨轮成为机动船舶的象征，从而出现了“轮船”这个名称。尽管现今早已不再使用桨轮了，但轮船的“轮”字仍被沿用。

龙骨结构

中国古代船舶的龙骨结构是造船业中的一项重大发明，对世界船舶结构的发展产生了深远的影响。龙骨是在船体的基底中央连接船首柱和船尾柱的一个纵向构件，它位于船的底部。在龙骨的上面有横过的船肋加固。龙骨通常是船壳第一个被建造的部分，由主龙骨、尾龙骨和首柱三段构成。龙骨的一个主要作用是承重，就如同人和动物的脊椎一样，是船舶最重要的承重结构，承受船体的纵向弯曲力矩，保证船舶结构强度。龙骨的另一个作用是扩大了船的侧面面积，提高了船在水中的并联阻抗，防止了侧风转向。这对逆风航行尤为重要。此外，龙骨还对船的重量稳定有重要作用，减少了船的倾斜或是反向转动。

中国古代的造船工匠们为了使船舶有更好的适航性和稳定性，设计建造出了“短而肥”的尖底海船。这种船甲板平整，船舷下削如刃，船的横断面为V形，尖底船下设置贯通首尾的龙骨，用来支撑船身，使船只更坚固，同时吃水深，抗御风浪能力十分强。在船舷两侧又装有舭龙骨，即一种位于船侧和船底交界处的纵向构件，它能减弱船舶在波浪中航行时的摇摆现象，提高了船体的纵向强度。欧洲船只于19世纪初才开始采用这种龙骨结构，比中国晚了数百年，而且纵向主构件只有龙骨，不及中国海船坚固。

中国发明的水密隔舱、船尾舵、车轮舟、龙骨结构等技术凸显了中国古代造船的辉煌历史，有力地推动了中国和全世界的造船与航海活动。西方近、现代船舶科技发展过程中的不少发明都可以在中国古代造船技术领域找到影子或闪光点。同学们，想继续了解关于近现代船舶技术的发展和演变情况吗？让我们下期再叙吧。