对“南海I号”古船舱壁信息的解析

蔡薇 王科力 席龙飞 曾青松 李铖 赵汝畅

一、“南海Ⅰ号”发掘

“南海Ⅰ号”是一艘宋代木质古沉船，沉没于广东阳江市东平港以南约20海里处(1)国家文物局水下文化遗产保护中心等：《南海Ⅰ号沉船考古报告之二——2014～2015年发掘》，北京：文物出版社，2008年，第3页。，是目前发现的最大的宋代船只。2007年12月21日，“南海Ⅰ号”古沉船起吊，2007年12月28日下午3点，“南海Ⅰ号”完成整体打捞，沉箱进入广东海上丝绸之路博物馆中的水池中(2)Cui Yong，Study on Natural and Cultural Heritage，2019，pp.14.。这是一个巨型玻璃缸，其水质、温度及其他环境都与沉船所在(“南海Ⅰ号”失事的海域位于阳江市阳东县东平镇大澳村附近)的海底情况完全一样。经过七年的保护，在整体发掘条件成熟后进入发掘阶段，2014年5月15日，开始船体正式发掘，上层淤泥清理完毕，松木船舷和一匝匝瓷器、铁器得以展现；从2015年1月起，在科学规划、统筹管理、多学科协同下，经过多年的发掘，沉船表面的淤泥、海沙、贝壳等凝结物被逐层清理，船舱内超过数万件层层叠叠、密密麻麻的南宋瓷器得以重见天光，特别是船板直至主甲板的完整船体展现在世人面前。

该考古发掘由国家文物局统一指导，通过多学科协同，对船货、船体都进行了有序管理与科学保护，特别是对船体的发掘保护。由于“南海Ⅰ号”是我国目前发掘出的年代最久远、船体最大、保存最完整的沉船，因此对研究我国古代造船工艺、航海技术等都提供了典型的古代船舶结构标本，其中14道舱壁发掘保存完好(3)国家文物局水下文化遗产保护中心等：《南海Ⅰ号沉船考古报告之二——2014～2015年发掘》，北京：文物出版社，2008年，第110页。，是不可多得的研究中国古代舟船结构的实证。

二、舱壁测绘

(一)发掘的全船尺度与分舱状况

2015年开始全面发掘“南海Ⅰ号”，清理出上面凝结物、淤泥后，船体轮廓线得以呈现，并保持水下的船舶原型状态，即船体基本处于正置坐底的姿态。除了艏部与艉部部分轮廓线稍缺失外，其他可见的船型轮廓比较完整。“南海Ⅰ号”现场俯视扫面(图2-1)，图中从左至右，分别判别为船艏和船艉。整条船的残长21.919米，最大残宽9.848米，其中中部两侧的船舷边散落着少量木板。

图2-1 “南海Ⅰ号”全景扫描图(左船艏；右船艉)(2019年12月)

根据现场测绘，可见的横舱壁有14道，其中14道均为水密舱壁，其间距从左至右分别为1.727米、1.828米、1.829米、1.279米、1.099米、1.107米、1.149米、1.123米、1.184米、1.680米、1.324米、1.369米、0.696米，将船体分隔为15个大的纵向舱室空间。

“南海Ⅰ号”横舱壁板主要部分保存完好，能够看出完整的结构形式，明确对应结构的功能。该船另一个特点是在多处大的货舱空间中设置了多道纵向隔舱板，这样又将各货舱分成了大小不一的横向舱室空间；在一些这样的横向舱室空间中，沿舱深方向又设置有铺板、木棍、木支柱等，将舱室又分割数个垂向舱室空间。

(二)测绘各舱壁结构图

根据扫描、现场测绘、后期辨析等工作，14道舱壁的橫剖面图如图2-2 所示。

图2-2 “南海Ⅰ号”各舱壁横剖面图，舱壁编号：(a)艏向艉；(b)艉向艏

(三)舱壁板构件基本信息

从舱壁的测绘中，我们可以清楚地看到，发掘出的全船14道舱壁，形态各异，每道舱壁结构构件各不相同，6号舱壁(桅座所在处)构件尺寸相比其他舱壁板构件要大，设有强横梁，显示了一个强框架木结构的特征。从船艏开始，除了1号舱壁，其他13道舱壁都设有木栓，其中2号、3号和6号木栓设置在船艏朝向船艉一面，其他舱壁上的木栓均设置在船艉朝向船艏一面(如图2-3)，各舱壁上的木栓，数量不一，无明显规律分布，从保存完整的木栓来看，有的长度达1.5米，有的则较短，约为0.51米，另有一些可能在沉船以及海底船货挤压过程中，受力不均而折断的木栓；全船共有三道舱壁设有舱壁周边肋骨，它们分别是1号舱壁、6号舱壁和13号舱壁，肋骨的设置也是形态各异，其中1号舱壁在舱壁的两面均设置了周边肋骨，尺寸为2300×250×120(mm)(长度×宽度×高度)，和2800×250×120(mm)；6号舱壁肋骨设置于艉朝向，尺寸为4183×400 (0)×120(70)(mm)，13号舱壁肋骨设置于艏朝向，尺寸为3527×400(265)×150(mm)；舱壁板厚度在8-12毫米范围内，但是这里有一个首次发现的特殊现象，即13号舱壁为双层舱壁板，其两层板厚分别为10毫米和5毫米；“南海Ⅰ号”的发掘，从船底至主甲板几乎完整地再现了宋代古船的舱壁构件，在世界上也是罕见的。

图2-3 舱壁主要构件示意图 左艉右艏

三、典型舱壁中体现的船体结构特征和连接方式

(一)“南海Ⅰ号”舱壁上木栓(木挂锔)的大量应用

“南海Ⅰ号”舱壁与船体外板连接是典型的木栓连接，目前尚未发现有铁锔钉联结。以6号舱壁为示例分析，6号舱壁是桅座所在处，如图3-1所示。从图3-2可以看到6号舱壁上的船体构件有从左舷至右舷的舱壁板8块，自下向上各舱壁板的宽度分别为818mm、300mm、300mm、300mm、260mm、300mm、230mm、340mm、350mm，厚度均为120mm，壁板长度随船型轮廓不一；此外6号舱壁上设有强横梁，具体尺寸8277(8277)×350×440(mm)；艏至艉方向舱壁侧设置有水平加强筋以及舱壁肋骨，具体构件尺寸4183×400(0)×120(70)(mm)。艉至艏方向舱壁侧设置有形状各异的17条挂锔和桅夹，木栓从360mm-1570mm长度不一。

图3-1 6号舱壁板位置示意图 左艏右艉

从6号舱壁横剖面图(图3-2)可见，“南海Ⅰ号”的木栓在舱壁上均匀分布，从保存完整的木栓来看，其长度各不相同。“南海Ⅰ号”外板是三层板，从船体局部破损处看出，木栓是从外板的第二层板开始向内钉接。这些尺度与数量惊人的木栓将三层船体外板、舱壁紧密地连接在一起。

(二)首次发现的双层舱壁

13号舱壁板位于船艉偏左，如图3-3所示。13号舱壁板是艉向艏的第二块保持完整的船体构件。

图3-3 13号舱壁板位置示意图(左艏右艉)

图3-4 13号舱壁横剖面图((a)艏向艉；(b)艉向艏)

“南海Ⅰ号”13号舱壁，是首次发现的双层舱壁，我们可以从舱壁横剖面图(图3-3)看到NO.13舱壁上的船体构件有从左舷至右舷的前舱壁板5块，自下向上各舱壁板的宽度分别为500mm、400mm、400mm、450mm、150mm，厚度均为120mm，有从左舷至右舷的后舱壁板3块，自下向上各舱壁板的宽度分别为200mm、250mm、150mm，厚度分别为150mm、50mm、50mm，壁板长度值随船型轮廓不一。艏至艉方向舱壁侧设置有肋骨2条，其截面尺寸为400(265)mm×150mm。有相连的纵向隔板，其截面尺寸为2000mm×50mm。有一纵撑木，尺寸为500mm×200mm×420(350)mm，与舵承座相接。因此在13号舱壁处进行舱壁加强设置可能是为了牢固地承受舵乘座传递过来的力。

(三)舱壁肋骨加强

全船并非所有舱壁都设有肋骨加强，14道舱壁中仅有3道设有肋骨，其作用是与舱壁板、横梁等形成强框架结构(4)席龙飞等：《对泉州湾出土的宋代海船及其复原尺寸的探讨》，载《中国造船》1979年总第65期，第112页。。其中典型的是1号舱壁板，1号舱壁板位于船艏(图3-5)，由于舱壁板前部船体缺失，无完整船形显示，所以它是艏向至艉向的第一块保持完整的船体构件。从现场看，1号舱壁前部除最下端龙骨已经呈现出来，就各个舱室的最低点来看，可以看到龙骨翼板、龙骨以及龙骨外包裹的木板，随着发掘的进展，具体尺度尚待进一步测定。

图3-5 1号舱壁板位置示意图(左艏右艉)

从舱壁横剖面(图3-6)来看1号舱壁上的船体构件有从左舷至右舷的完整的舱壁板5块，最上端的第五块舱壁板存在较大残缺，从龙骨处开始，自下向上各舱壁板的宽度分别为650mm、400mm、400mm、380mm、260mm，厚度均为120mm，壁板长度值随船型轮廓不一；从艏视向、艉视向图中，可以看到，舱壁两侧设置有2300×250×120(mm)的前肋骨2条，2800×250×120(mm)的左舷后肋骨1条，2080×250×120(mm)的右舷后肋骨1条。可以看到加强肋骨分布并没有规律。

图3-6 1号舱壁横剖面图 (a)艏向艉；(b)艉向艏

四、宋元时代中国木帆船舱壁上的铁、木挂锔对比

从出土古船我们发现，中国古船采用挂锔技术使舱壁板与外板连成一体，则能使船体成为可抗拒变形的一个刚性整体，挂锔根本的作用在于将外板拉紧并钉连在舱壁上，其做法是先在舱壁上挖出锔槽，然后在外板上挖出方孔，把锔钉打进外板的方孔中，并定位于舱壁的锔槽内。挂锔这种灵活实用的建造木船的工艺，在80年代仍在我国江河与沿海建造木船地区使用。从各地出土的中国宋代古船比较来看，泉州发掘的宋代古船为铁挂锔形式(5)福建省泉州海外交通史博物馆编：《泉州湾宋代海船发掘与研究》，北京：海洋出版社，1987年，第2页。，韩国出水保护复原的新安船与南海一号同为木锯钉形式(6)席龙飞：《对韩国新安海底沉船的研究》，载《海交史研究》1994年第2期，第64页。，后两者的结构形式极为相似，其特征如下。

(一)泉州宋代海船的铁挂锔

图4-1 泉州宋代海船所用铁挂锔在舱壁上的痕迹

a.外板 b.舱壁板 c.挂锔

泉州宋船全船设12道水密舱壁(7)[澳]杰里米·格林：《中国福建泉州古船(下)》，载《南洋资料译丛》2013年2期，第68页。，由图4-1可以看出，泉州船每一列外板都用一个铁锔钉拉牢并钉在舱壁上，这是中国古代帆船具有极好的船体强度与刚度的挂锔技术(8)李铖：《中国古船结构特点及其典型结构的强度分析》，武汉：武汉理工大学，2010年。。舱壁相邻的两块板列为平接，舱壁与船外板为了加强连接强度，采用了锔钉连接，如图4-2。其中锔钉长约500毫米、宽50毫米、厚6毫米，锔钉上有4个方孔钉在舱壁上。下端折成直角，用以钩住外板。

(二)元代新安船的木挂锔

图4-3显示的是元代新安船的船中剖面结构图，其每一列外板都用一枚木质舌形榫头拉牢并钉在舱壁板上，舌形榫头的作用与上述铁锔钉的作用完全相同。木质舌形榫头即木挂锔，它们与船侧外板垂直，穿过外层板并与舱壁板联接，从而牢牢地将船侧外板与舱壁连接起来，从发表的文献看到，每根木挂锔的长度不是很长，一般是钩牢相邻的2块舱壁板(9)席龙飞：《中国造船史》，武汉：湖北教育出版社，2000年，第203页。。

图4-3 元代新安船的木挂锔

(三)“南海Ⅰ号”的木挂锔

由于笔者团队在现场亲身测绘，因而舱壁信息也最为全面。从“南海Ⅰ号”3号舱壁横剖面图(图4-4)来看，尽管有局部折断的状况，但仍可以辨别出同一舱壁的木挂锔均匀相间分布，长度不一，较长的可以钩牢相邻的3块舱壁板，较短的钩牢相邻的2块舱壁板，显然比新安船的木挂锔尺度要大一些。而且不同舱壁的木挂锔数量和长度均有所不同，例如桅座所在的6号舱壁木挂锔(图3-2)分布最密集，这与6号舱壁是强力舱壁有直接关联。另外这些木挂锔几乎不与外板垂直，这与新安船有着显著的差别。

比较新安船、泉州船与“南海Ⅰ号”的舱壁连接，它们有以上舱壁连接的共同处，明显的不同处是泉州船舱壁连接用到了更先进有效的金属材料(10)席龙飞：《对韩国新安海底沉船的研究》，载《海交史研究》1994年第2期，第65页。，从历史演变的角度看，铁锔钉是木质舌形榫头的演进与发展，是铁器取代了木质的代表。同时是否也得出这样的结论，即在宋元时期，木挂锔与铁锔钉均同时共存于中国古代帆船的结构构造中呢？

图4-4 “南海Ⅰ号”3号舱壁结构图 艏向艉(各构件尺寸如表4-1)

表4-1 3号舱壁上的构件尺寸

结语

由于“南海Ⅰ号”是整体打捞，船体及舱壁信息保存比较完整，特别是一些延伸至横梁的古船舱壁也完全显现，这是非常难得的，是世界古船发掘保护的奇迹。从已经测绘与辨析的舱壁上可以再次印证中国舟船舱壁支持船体的典型构造，同时又看到它自身独特的特征结构，这些工艺保留信息随着船体外板的逐层发掘，越来越多的船体文物信息还会呈现，我们期待着更多的发现。

(感谢国家文物局水下考古中心孙健老师、广东省考古所崔勇老师的支持，感谢国家重点研发计划[2020YFC1521805]“海洋出水木质文物保护关键技术研发”的支持。)