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第1章 發明簡史(1)

輪船簡史

生活在河邊或海邊的人們,乘船從事生產勞動,實在是很普通的事情,絲毫也不會產生這樣的問題:船這種看似平常的水上交通工具是怎樣產生,又是怎樣演變過來的?

船這東西的確是很神奇的。古人的許多詩里把船作為抒發豪情或描繪祖國美麗的山水風光的工具,有不少詩詞成為千古絕唱。你也可能看過一部電影,叫《泰坦尼克號》。這只被命名為“永不沉沒”的巨輪在北大西洋海底沉睡了七十多年,直到近些年才被打撈上來。你也可能對南極考察很感興趣,但如果沒有現代化的破冰巨輪,我們也就不會有在南極長城站升起五星紅旗的自豪。

當我們乘著船游覽山水時,或許不應忘記船在這幾千年里的艱辛歷程。

船的故鄉

中國的古書里記載了很多關于船的事情。船起源于古人從落葉和樹干在水中漂浮的現象中得到的啟示。如《世本》中就寫著:“觀落葉因以為舟。”意思是古人看到樹葉落到水面上并且漂游的情景,就造出了船。《淮南子》里有更細致的說法,說古人見窺空木浮而知道造舟。因此,中國人最早發明的船是獨木船,制造的方法大致是:剖開圓木的一面,并掏挖成凹形,這樣既減輕了圓木的重量,使船能在水中更穩定地運行,也增加了船運輸貨物的數量。

我國最古老的文化經典《易》中談到,在黃帝和堯舜時代,人們就“刳(剖)木為舟”,描述的就是這種造船的方法。

與此同時,中國人還發明了槳。黃帝堯舜時代,不僅“刳木為舟”,而且“剡木為楫”。《拾遺記》更是把造槳的功勞直接歸于黃帝:“軒轅變乘桴以造舟楫。”距今約7000年前,在浙江余姚河姆渡地區,古人就制造了木槳,槳柄和槳葉用同一塊木料。現在發掘出來的木槳,還有63厘米長,12.2厘米寬,2.1厘米厚,從表面上還能看出當時那種精細的加工,槳柄上的陰刻弦紋和斜線紋仍清晰可見,這恐怕已經不是最原始的木槳了。考古學家們還在吳興錢三漾和杭州水田畈兩個古文化遺址出土了木槳,離現在約有4700年左右。

在商朝的甲骨文里,記載著古人的一些水上活動,對槳也略有記述,西周以后有越來越多的記載,西漢時期的揚雄、東漢時的許慎分別在他們寫的《方言》和《說文解字》的書里都有過簡單的介紹。東漢劉熙在《釋名》中說:在船的旁邊撥水的叫“擢”,“擢”即“濯”,把槳放到水中往后撥水,使船更快地向前運動。“擢”又叫“札”、“楫”,“楫”就是“捷”,是迅速、快捷的意思,也就是說它能使船更快地運動。槳也叫“橈”,它們的大小不一樣。西漢劉安在《淮南子》里記載,橈長七尺,相當于現在的1.94米。長橈、短橈用處不同,《吳時外國傳》說:“立則用長橈,坐則用短橈。”而且他們還使用檜、檀、桂、木蘭、沙棠等不同的木材造槳,細致堅實,十分耐用,這是古人長期使用和優選的結果。

舵也是船上的重要“零件”,它曾被稱為舵槳,是專門用來控制船的運行方向的,大約出現在三千多年前的商朝,那時的甲骨文里就有記載。1974年,考古學家在湖北西漢墓里出土的木船模型上就發現有五把長槳,其中有一把放在靠船尾的舷邊,應該就是舵槳。而真正的、使用起來較有力的舵大致出現在東漢。1955年,在廣州近郊的一個東漢墓中,出土了一只陶制船模型,船尾有一只舵,這只舵和槳顯示出了很大的區別。舵面呈不規則的四方形,面積較大,舵桿頂端有一個洞孔,可安裝舵把。根據杠桿原理,只要轉動舵把,就能使舵面偏轉,從而控制航行方向和路線。這在當時已是相當先進的了。隨后的發展中,先后出現了垂直舵、懸吊舵(鄭和下西洋的寶船上就用這種舵)、平衡舵(宋代)、窗孔舵(開孔舵)等。如果船舶較大,使用好幾個舵,就有一個主舵和幾個副舵的區分了。史學家們通過研究證實,中國是世界上最早發明舵的國家。

從槳衍生出來的還有櫓。1983年,在廣州象崗山西漢越王墓里出土的船上就有尾櫓。東漢就出現了多櫓(旁櫓),裝在船的兩舷。《三國志·呂蒙傳》中對櫓有較詳細的記載。櫓使船獲得連續不斷的推力,它的球形支釘作為支點使櫓能做多方向的自由運動,是古代的一項重大機械發明,人推挽櫓做橫8字形運動,以腰脊為軸調動了人的全身力量。后來就演變出了由許多人共同搖轉的大櫓,4、5人或6~8人,最多時可有20~30人共同搖櫓,產生更強大的推動力。

中國古人還最早發明了帆。東漢劉熙在《釋名》中說:“隨風張幔曰帆。”可使船將風力轉化為船舶前進的動力。早在3世紀,中國的帆船已采用很多根桅桿前后錯位配置、主桅桿向船尾傾斜等當時世界上最先進的技術了。而歐洲直到15世紀才出現三桅帆船,桅桿錯位和主桅后傾的技術則是19世紀的事了。

中國悠久的造船史我們的祖先很早就能根據不同的地理環境,造出不同種類、不同性能要求的優良船型,并能吸收各種船的優點,把船造得更加完美,從而達到很高的水平。據史書統計,古代各類船舶約有一千多種,僅海洋漁船就多達二三百種。戰國時有一種雙體船,就是一種比較穩定,便于裝貨載人的航船。漢代時就有很高大壯觀的樓船。三國時有更多的二十多丈長的大船在海上航行。晉朝盧循曾造出八槽艦。南北朝時,著名的數學家祖沖之造出了能日行一百多里的“千里船”。

到隋代,隋煬帝為了漕運,在6年時間內,用了幾百萬民工開通了2400千米長的南北大運河,這是世界上規模最大、里程最長的航行運河。它北起北京,南到杭州,以當時的東都洛陽為中心,向東北和東南伸張。元代以后,建都北京,就裁彎取直,形成現在全長1794千米的京杭大運河。這條運河溝通了海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大水系,同時在沿海一線出現了如德州、濟南、淮安、揚州、鎮江等著名城市,極大地促進了南北經濟的發展。在這條運河上航行的船只可能多是雙體木船,1975年出土于山東省平度澤河東岸。雙體船的兩個船體各寬1米左右,船體間用20根橫梁,兩頭分別穿過船身,用鐵釘固定。現在,船長還有20.24米,兩船結合后寬約2.80米,可載23噸左右的重物。這種船穩定性較高,不僅運載量大,而且航速較快。古人稱這樣的船為“舫”、“枋”、“并舟”或“方船”。

唐代時出現了更加復雜、美觀的海鶻船及新型的漕船,如歇舟皇支江船。在這時的唐代木船里已經有了水密隔艙,它是1960年在江蘇揚州出土的,可以說是目前世界上所發現的最早的水密隔艙。它的好處是,如果船只在航行中有一兩個艙破損,也不會導致全船沉沒。中國目前見到的最早的木板船,是1973年6月江蘇農民在“馬河”旁發現的一艘唐代木船。船長約17.3米,最寬的地方有2.60米。隔艙板把船分成9個艙,艙深1.60米。船底平坦,可載重約20噸。

宋代創造了江海兩用船,這是一種具有湖船底、戰船蓋、海船頭尾的全新船型。這時最大的“車船”叫槳輪船,長達36丈,寬有4.10丈。車船在南北朝時已經出現,槳轉化成輪槳,將船的推進工具發展到半機械化的程度,達到了古代水運史上人力推進技術的較高水平。《南史》和《陳書》記載,南朝梁時大將徐世譜與叛軍侯景交戰時曾用過名叫“水車”的戰艦。祖沖之發明的“千里船”也屬于車船。當時,王鎮惡的蒙沖小艦、王僧辯的雙龍挾艦等,已被人們稱為“槳輪船”。到宋朝,人們把這種船稱為“飛輪八楫”,或稱“旁設四輪,每輪八楫”。因為槳轉化為槳輪并在水中轉動推船前進,所以槳輪船早期又叫“水車”,或“水車船”。“車船”在宋代才普遍叫開,它的效率遠遠高于手劃槳船,足踏槳輪不僅比手劃力量大,而且還有人的體重的作用。唐朝李皋制造出兩車船,又稱“輪船”,這大概應算作現代各式輪船的鼻祖之一了。宋代的車船種類很多,從四車船到二十四車船不等,其中四車船最為常用。宋李心傳《建炎以來系年要錄》載彥恢所制造的飛虎戰艦,“旁設四輪,每輪八楫,四人旋斡,日行千里,”每輪槳片多是“八楫”或“十楫”,屬中小型車船。

宋朝還廣泛使用一種疏浚航道港口的工程船舶,叫“浚河船”,用浚川耙疏浚河流,木耙長8尺,齒長2尺,用它系石塊墜入河底,在兩只相距守80步碇泊的船上,用轆轤絞動木耙,來往撓蕩泥沙,然后移動船只,逐漸疏浚河流。這種船發展到清朝,由陳芝岑造成機輪船,也用兩只船,一船裝犁,一船裝輪,往來疏浚。黃樹又創造出一種鏈斗式挖泥船(叫“清河龍”),性能比前幾種更好。1973~1974年間,在福建泉州一帶,發掘出一艘巨大海船,船體殘余的長度還有24.20米,寬9.15米,共有13個船艙,其載重量可能在200噸以上,根據綜合考察和分析,這是南宋末年的一艘遠洋貨船。

明朝時,鄭和率領龐大的船隊七次下西洋,用的是遠洋寶船,有相當大的運載能力,在當時世界上算是最先進的了。1957年,江蘇省在南京明代寶船遺址發現了寶船的舵桿。這一舵桿長11.07米,用極為堅固的鐵力木制成。據測知,舵葉高度達6.035米。由此推算這個巨型舵桿的船長度在164.50米到184米之間。而一艘長57米的海船排水量為1200噸左右,比半個世紀之后葡萄牙航海家達·伽馬所用的300噸船及哥倫布所用的280噸旗艦都大很多。此外,明朝還制造了兩頭船、蜈蚣船、連環舟、子母舟及其他很多新型船艦。其中,連環舟和子母舟不僅適于在水上打仗,也便于老百姓生產生活所用。

清朝初年的康熙年間,人們汲取沙船、鳥船和蛋船三種船型的優點創造出一種新船型,即福州運木船,又稱“三不像船”。

中國高超的造船技術中國在悠久的造船歷史中,隨著社會生產力的發展,造船的技術也在不斷更新和提高,很多達到高超的水平,甚至有些是“世界之最”。中國的船向來以體積大、載重量大、結構堅固、抗風力強、具較強的穩定性等特點而著稱于世。

船的體積和規模,以明朝鄭和下西洋時所用的寶船為最。他所乘寶船長約150米,舵桿長11.07米,有12張帆。

從船的載重量來看,沙船最大,一般有幾百噸,其中元代的海運大船達1200噸以上。

為使船結構堅固,古人往往在船舷使用前后貫通的粗壯大和粗壯的川口。唐代時,人們還用桐油涂在船身上,用石灰舟念縫,大大增強了船木防水侵腐的能力。他們還把船艙分成好幾個密封艙,即使一個艙漏水,也不會使船沉沒。西方人直到18世紀才發明類似的水密隔艙。

船只在海上航行,往往遇到大風而使速度大為減慢,古人就想方設法來克服大風的阻力。從宋朝記載的“風有八面,惟當頭不可行”的話里,我們可以知道,13世紀以前,古人航船,除當頭風外,其余七面都能行船。為了使船只航行更加穩定,古人常在艙底裝些鐵石土塊。

唐朝的海鶻船兩舷有浮板,能起到穩定作用。宋代時船舷裝上4~6具側浮板,明代時只有一具,又叫披水板,多稱“橇頭”。明清之際,人們在船底增設兩根梗水木,沙船上備有竹子制成的太平籃,遇到風浪就裝上石塊放到水中,從而使船很穩定地航行。

古人在船上安裝多個桅桿、多個風篷,并改進船型設計,來減少船的阻力,增加航行速度。

同時,人們還特別注意設法增大船行動力,起初多用槳、楫,后又發明櫓。到出現槳輪船(又稱明輪船)時,由于槳楫變為槳輪,把槳楫的間歇推進變成槳輪的回轉推進。這可以說是船舶推進技術上的一次重大改進。前面介紹過的唐代李皋所造的槳輪船,比西方早700~800年,應當是世界上最早的槳輪船了。風帆的發明,也使中國人最先利用自然風力作船的動力。漢魏時期的風帆,從單桅單帆,到三帆、四帆、五帆,甚至十二帆。古人還依照不同情況造出各種不同形式的風帆。比如南海帆船的風篷,下篷的邊緣就呈折角或曲線形,上部小而下部較寬大,使風壓中心降低,船就不容易被風吹翻了。

為了掌握航行方向,古人早在漢代就發明了性能較好的船尾舵,比西方早大約四個世紀。漢代以后還陸續出現了飛舵、副舵、三副舵。舵的形式也各不相同,如升降舵、平衡舵、開孔舵等。

為了便于造船,由北宋神宗熙寧年間(1068~1077)的黃懷信,發明并主持修建了世界上第一個船塢。當時,宋神宗發令修復一條北宋初年由吳越王錢倜進獻的大龍舟,宦官黃懷信承接了這項工程。他召集大批民工在都城汴京城西的金明池北邊挖了一個大池塘,池塘底部豎起木樁,樁上架梁,然后把水放進塘里,將順水而來的大龍舟架空在梁柱上,再排出塘中的水,使龍舟的船體完全暴露出來,工匠們就能順利地在船艙或船下進行修復工作,船修好后,再往塘里放水,把龍舟浮起,引出池塘。這種船塢的發明,對修理、建造船舶具有非常重要的意義。歐洲的第一個船塢是在1495年英國的樸茨茅斯建成的,比中國晚了400多年。

實際上,中國人早在秦漢時期就發明了能用于建造大型船舶的船臺。廣州市秦漢造船工場遺址里就發現了三個平行排列的船臺。這里的船臺和滑道相結合,滑道看起來像鐵路,由枕木、滑板和木墩組成,枕木有大有小,滑板寬距能適當調節。一號船臺能造3.6~5.4米寬的船,二號船臺則可造出5.6~8.4米寬的船。滑板上平放兩行木墩,高約1米,共13對,兩兩相對排列,可以承架船體,便于人們在船底進行鉆孔、打釘、舟念縫等作業。這種造船設施在當時世界上也是最先進的。

在船舶設計方面,明代以前的史料少有記載,目前發現的最具代表性的是清代的船舶設計。

比如清朝初年福建趕繒船的設計,就使用了四大梁頭處的四個橫剖面圖和龍骨縱中剖面圖,不僅細致、精巧,方法簡便,整體局部結合巧妙,而且充分體現了我國傳統的、具有民族風格的船舶設計方法和特點。另外,比西方更早的木帆船的設計和建造更具有中國特色。它的縱向主要構件,除龍骨外,更有兩舷大來夾持,大是船的兩舷水線附近堅強有力的前后縱通型材,用成株的巨木直壓到頭。它的橫向主要構件,靠短間距的橫艙壁,在受力較大的地方,設有粗大的面梁,不像西方的木帆船那樣,靠一條一條的肋骨支撐。船殼板多用平接方式連接,西歐到11世紀才開始采用這種平接方式。

當然,古代的希臘人、埃及人、羅馬人、印度人等,由于生活的區域都有江河海洋,也都有相當發達的造船技術和悠久的造船歷史。人類的智慧確實還表現在江河湖海上,能夠自由地互通有無,欣賞地球上水面的壯麗,將人類戰勝自然的豪情灑向無際的大洋。

但是,也只有歷史的航船駛入近現代的洋面,才充分展現出西方人在造船上的高度智慧。

奇特的商船

品牌:大呂文化
上架時間:2015-04-20 17:16:19
出版社:邊大學出版社
本書數字版權由大呂文化提供,并由其授權上海閱文信息技術有限公司制作發行

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