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中國古代科技之造船術

 Asurakoo 2013-04-06

中国古代科技之造船术

     汉代,我国造船航海技术已经成熟。它的标志是除前文所述能造成高十 余丈有三层楼的高大“楼船”及类型繁多的各种船只外,还有很多发明创造, 如桨、橹、船尾舵、风帆等船舶推进工具的日益完善和广泛使用,横隔舱造 船结构的重大贡献等。 

     唐朝的造船技术在当时可称得上居于世界领先地位。最突出的是在造船 工艺上已广泛使用了榫接钉合(又称钉接榫合)的木工艺和水密隔舱等先进 技术。由于唐代航海业发达,对海洋潮汐理论的研究和认识也达到了新的高 度。

      进入宋代,我国的造船业又进入一个高峰阶段。有了新的发展。发明“轮船”。用罗盘定位。

      宋船头小,尖底呈 V 字形,便于破浪前进。身扁宽,体高大,吃水深,受到横向狂风袭击仍很稳定,同时,结构坚固,船体有密封隔舱,加强了安 全性。底板和舷侧板分别采用两重或三重大板结构,船上多樯多帆,便于使 用多面风。大船上又都设有小船,遇到紧急情况可以救生、抢险。每只船上 都有大小两个锚。行船中也有探水设备。这些极适合于远洋航行。

      而作为中国造船术之大成的则是郑和宝船。它所蕴含的科技令人叹为观止。

1、动力推进系统:硬帆+旋转橹

           首先,与当时欧洲帆船采用的分段软帆不同,郑和宝船使用了船帆结构,帆篷面带有撑条。这种帆虽然较重升起费力,但却拥有极高的受风效率,使船速提高。并且桅杆不设固定横桁,适应海上风云突变,调戗转脚灵活,能有效利用多面来风。 与船桨不同,郑和宝船在两舷和艉部,设有长橹。这种长橹入水深,多人摇摆,橹在水下半旋转的动作类似今天的螺旋桨,推进效率较高。在无风的时候也可以保持相当航速,而且橹在船外的涉水面积小,适应在狭窄港湾拥挤水域航行。

2、船形结构:底尖上阔、首昂艉高+横舱壁

           郑和宝船采用的是底尖上阔,首昂艉高的船形,这种船形在恶劣海面控制平稳的性能较高,而且当时在船的底舱压载了土石,稳定性可以说在当时首屈一指。为了进一步提高稳定性,郑和宝船还使用了梗水木和两舷披水板。这种面向船舷方向的木板可以进一步减小船体向两侧晃动的幅度。 

           研究发现,郑和宝船还根据不同船型和航区在船的主尺度比例设计上也有所不同,以兼顾快速性和稳定性。大抵运输船更强调平稳,而兵船更强调速度。郑和宝船的船体结构还有一个当时独一无二的设计就是设有多道横舱壁。用木板将船内隔成不同船舱,并且彼此密封。这样不仅加强了船的结构,而且具有分舱水密抗沉作用。这种设计还有利于分类载货。例如茶叶、丝绸、各国进贡宝物都可以分开存放。

3、船用装置:开孔舵与巨锚

               船在海面航行主要靠船舵控制方向。郑和宝船的船舵采用可以升降式,可以根据需要调整舵叶入水深度。船在深水区航行,遇到大风浪或者乱流的时候,将舵叶下缘降到船底以下,可以使舵不受影响;而在浅水区航行或者锚泊时候则可将舵提升到高位,不致搁浅损伤舵叶。而且郑和宝船的船舵是平衡舵。这是继承宋代的发明,操控比较轻便,而明代又进一步发明了开孔舵,既能够保持舵效,又使得操舵更加轻便。

           在郑和宝船上,带爪木杆石锭(锚)与带横棒多爪铁锚等,普遍用在海船上,还制作了特大型铁锚,这在世界造船历史上都是领先的。




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中国古代科技成果展示——造船术 李舒菲&顾逸颍&秦学珊

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