中国古船的人力推进

2019-04-08何国卫

中国船检 2019年2期

何国卫

中国古船的推进工具除了利用自然风力的风帆外就是人力推进工具了，人力推进工具除了人力脚踏车轮推进的车轮舟外，还有纤、篙、桨和橹，它们的操作方式分别是拉纤、撑篙、划桨和摇橹。

艰辛的拉纤

拉纤又称背纤，是用人力背挽纤绳牵引木帆船前进。适用于逆流和平水航道。根据船的大小和水流情况，拉纤船工由一至多名组成。

每船通常配备两三根，粗细不等，长数十米的纤绳，根据船的大小和拉纤人数的多少而选用。套在桅顶滑车上通过一个连接构件与纤绳后端连接的绳索是引纤绳，拉纤时纤工将纤绳的一端通过卡花与引纤绳系连，另一端牵到在岸上沿纤道放开，各纤工的肩上套背纤板或纤带，保持适当的距离，将拉绳搭接在纤绳上，身体前倾，步调一致地拉船前进。纤工的人力通过纤绳传递到桅顶使船得以克服水阻力航行。图1是在山区大流速航段拉纤，为了更有效发出拉纤绳的力量，纤工的身体只得前倾极大，甚至几乎接近爬行状态，身上只穿一条短裤头的纤工光着双脚在岸边的岩石上行进。说拉纤是船舶人力推进中最艰辛的，确不为过（图2）。

木帆船在拉纤航行中，遇到与竖桅船交会或超越竖桅船，或通过竖桅船停靠点时，通常采用跃桅方法，就是将纤绳腾空甩过他船桅顶。拉纤行驶时，纤向与船首向的水平夹角和纤向与水平线的倾角，称为纤角，拉纤时总有一定的纤角。纤角愈小，拉纤效率愈大。纤角的大小可以用收放强势的长度来调节，显然，纤绳愈长纤角就愈小，虽然放长的纤绳会抵消一部分拉力，但仍比大的纤角有利。不过，纤角主要受制于河道岸形的影响。

图1 《清明上河图》上的拉纤行船图

图2 山区急流段爬行拉纤

为了使船沿航向直线前进，必须适当操舵使船首适当向外张，纤和舵互相配合。

最前面的一名纤工兼管引路和收放纤绳，最后一名纤工兼管跃桅、排除纤绳遇到的障碍和与船上联系。

常用的撑篙

篙在木帆船上是最为普遍的船用工具，几乎凡船必有篙。东汉·刘熙撰《释名·释船》一书中有“交”篙之说，非常生动，“所用斥(撑)旁岸曰交(篙)。一人前，一人还，相交错也。”“一人前，一人还”必须相互配合，协调动作。

宋代《江天楼阁图》上有一艘内河客船，二名船工在两舷的瞰板（舷伸甲板）上正朝船尾行进撑篙，显示了撑篙的操作形态。（图3）撑篙作业需要防止卡尖、断篙和带人落水等事故发生。

图3 宋代《江天楼阁图》上的一艘内河客船

实际上篙不仅是推进工具还具有对船的操作功能，例如，船的靠离河岸码头和它船等作业。

篙身是一根顺直的杉木圆条或竹杆，长度在5～10米不等，为避免篙头被磨损或破裂，通常在下段包上铁制篙钻。竹篙轻而有弹性，但容易晒裂，所以平时应该放置在隐蔽处；木篙能承受较大的支撑力，不宜破裂，但弹性不如竹篙。装载篙头上的铁制篙钻，有不同的形状和用途，一般有挽篙、独钻篙、叉篙、钩篙和桡板篙等，如图4。

挽篙的篙钻是有直向尖头和横向钩头成一体的，它是用得最为普遍的船篙。它既能使出支撑力，也能利用钩拉力，因此在泥沙底航道撑船前进，又能勾住或支撑邻船或岸边物体或桥梁构件使船行进；钩篙俗称爪钩，在山区航道逆流航行时用它钩住岸边物体拉船前进；叉篙在撑船时不致于篙头深陷而难以拔起，所以它适合于淤泥底航道，还能用于叉住邻近船的舷边或岸边使船前进，当船驶风发生帆脚索纠缠时，可用它来理顺；独钻篙的篙钻比较普遍使用的是方体锥尖，也有三角锥尖及刀形钻尖；桡板篙是在篙钻上方装置一块桡板的木杆独钻篙，上端有拐头，桡板呈直角三角形，直角长边与篙身镶接，当在船尾斜向撑篙时，桡板朝上，并与船的纵中线必将有一定的交角，促使船舶转变航向撑船时，略起舵的作用。

有的在篙的上端装有拐头，便于用肩部顶撑，故称为拐头篙。

图4 各种船篙

图5a 7000年前的河姆渡雕花木桨出土照片

图5b 7000年前的河姆渡雕花木桨绘制图

图6 坐姿划龙舟

图7 立姿面向前划龙舟

图8 西洋划艇

图9 西洋坐姿拨桨面向前的景象

图10 希腊古战船

多样的划桨

最原始的船舶推进工具应该是人的两只手掌或手握树枝拨水行舟，木桨乃是手的延伸。在长江中下游和滨海地区的河姆渡遗址出土的文物中有6把木桨。保存较好的一件残长92厘米，另一件残长63厘米，宽12.2厘米，做工精细，桨柄与桨叶结合处，有阴刻弦纹和斜线纹图案(图5a、5b )，当为7000年前的遗物。在滨临太湖的吴兴钱三漾和杭州水田畈两处，也发掘出新石器时代末期4700年前的五六支木桨。桨由桨叶和桨柄两部分构成。桨叶为扁板，桨柄多为圆杆。

船桨分为“移动”和“固定”两种，中国的划龙舟划的是“移动桨”；划桨状态有“拨桨”和“荡桨”；划桨姿势有“立姿”和“坐姿”；桨手朝向有面向船首的“面向前”和面向船尾的“面向后”。

西洋划艇将桨柄置于在船舷设置的桨支架上，这是最为典型的划“固定桨”。因为坐姿划长桨桨手离船舷距离有限，而长桨很长，根据杠杆原理可知它势必使划桨费劲，因此有的赛艇往往将桨支架伸出船舷外（图8）。

西洋船也有面向前划桨的，此是坐姿拨桨，如图9 。

东汉（25～220年）人刘熙在《释名·释船》中，对桨诠释得很清楚：“在旁拨水日櫂。櫂，濯也，濯于水中也，且言使舟櫂进也。又谓之札，形似札也。又谓之楫。楫，捷也，拨水使舟捷疾也”。它不仅表述了桨的形状和功能，还指出了桨的工作机理是“拨水”。“拨水”就是将桨叶入水，用人力将桨叶的扁板面正对船尾向用力拨水，根据作用反作用原理，靠水对桨叶板面的反作用力就是船的推进力，此“拨水”就是划桨推进的机理所在。

图11 《筹海重编》中叭喇唬船样式

图12a 广西贵港东汉陶船模

桨手的坐姿“拨桨”动作在需要时能充分地发挥出爆发力，使桨叶急速强力拨水以致舟船高速推进，所以说，坐姿拨桨适用于快速船，故它多见于竞技类的舟船或战船上。中国的划龙舟和西方的划赛艇都是如此。

西洋古代战船为了追求船速大量使用奴隶当桨手布置多排坐姿划固定式长桨，例如13世纪的威尼斯战船（图10）。

不少人曾提出过这样的问题，为什么我们常见到的是西洋船的桨手划桨时面朝船尾而中国船的桨手却是面向船首？因为所谓常见到的是，西洋船的桨手面向船后是坐姿拨划长桨，而中国船的桨手是面向船首拨桨和面向船首站立姿势荡，这是与坐姿拨划长桨，两者是不同的划桨操作，何况其还有着长桨和短桨之分别，我们平时往往把拨船和荡船统称为划船。

长桨在中国船上最多的是用于立姿面向前的荡桨方式，而在西洋船上是用于坐姿面向后的拨桨方式，中国的用作荡桨，西洋的用作拨桨，两种不同的划桨方式的划船姿势造就了桨手的坐向不同，桨手划长桨时，荡桨者面向前，拨桨者面向后。可见，实际上对中、西方船的划桨桨手坐向的不同产生疑惑实在是误将两者不同的划桨方式混同相比所造成的错觉。

在明代的《筹海重编》等史书上对一种叫“叭喇唬船”兵船也有“兵夫坐向后而棹桨”的记载。图11与西洋船桨手面向后坐姿一样划的是长桨，也是在“拨桨”。总之，不论中国或西方，荡桨者面向前，拨桨者面向后乃是技术要求所决定的统一规律。

图12b 广西贵港东汉陶船模剖面图

2011年广西贵港梁君垌东汉出土陶船模为证。陶船模（图12a、12b）前部两舷侧各有4个长方形孔，应是安装桨桩的插孔，桨桩固定船桨所以此桨为“固定桨”，8个划桨俑分置两舷，均呈坐姿面向后，这与明代的“叭喇唬船”兵船“兵夫坐向后而棹桨”类同。由此可以得出中国最迟于东汉至南朝就出现了桨手坐姿面向后划“固定桨”了。

科学的摇橹

橹按各地航道条件和历史习惯不同分，有琵琶橹和板橹；按橹设置在船上的部位分，有头橹、腰橹和艄橹。用的最多的是装置在船尾端近右侧或左侧的艄橹。

橹出现的年代当不迟于2000年前的汉代。东汉刘熙在《释名·释船》中说：“在旁曰橹。橹，膂也。用膂力然后舟行也。”在旁，指橹的安装与操作位置。此应为腰橹。橹，起初是设在船的两舷的。为使橹更好地纵向布置，常见在甲板上横设一块短木板，其一端伸出舷外作为操橹平台，称作橹跳。

摇橹推进是非常科学的。摇橹是左右连续摇动，橹叶不用出水面，相当于连续地荡桨，从而提高了推进效率，这是橹优于桨的关键技术。摇橹的技术精华在于“摇”的操橹动作。

《释名·释船》说的“在旁日橹。橹，膂也。用膂力然后舟行也。”膂作脊梁骨解，用膂力则意味着以腰部为主并带动全身的力气以推动舟船前进。

作为船舶推进工具的使用，划桨比撑篙具有显著的优越性，这是指划桨可以在远离岸边的深水区域中进行。划桨，是靠水的反作用力推船前进的。但桨在划动时，桨叶入水作功一次之后，则要离井水面为第二次作功作准备，是间歇作功，对舟船来说，是间歇推进。橹，则可以左右连续不断地摇，橹就不间歇地连续作功，橹对舟船是连续推进，这在推进工具中是一次带根本性的改革。

橹与桨相比较则有更高的效率，这是它的另一大优点。橹与长桨(或称之为棹)虽然都较长，都必须有一个支点，但在使用上有显著不同。“纵曰橹，横曰棹”，棹是横向布置，前后划动；橹是纵向布置，左右摇动橹柄，橹板则在水中以较小的攻角左右滑动。由于攻角较小，滑动时很省力，但却能产生较大的升力推船前进，这是橹被称为高效推进器的根本原因。故有“一橹抵三桨”之说。

橹，是中国对世界造船技术的重大贡献之一。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，而且有操纵船舶回转的功能，一直到现在仍为科技史学者所称道。现代广为应用的螺旋桨推进器，它的不间歇作旋转运动的叶片，实际上也与在水中滑动的橹板相似。橹是相当于面积很小的可操纵单叶螺旋桨推进器。螺旋桨的发明和改进，虽不能说源于橹，但其作用原理则是一致的。