水动力学研究与进展

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秦汉时期,我国的造船技术,为何能跃居世界之

来源:水动力学研究与进展 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-11-02

从春秋战国时期开始,我国造船技术的发展速度明显加快。到秦汉时期,我国的造船技术已经赶上和超过西方各个文明古国,跃居世界之首,形成了我国古代造船技术发展史上的第一次高峰。具体表现在如下几点:


一、先进的造船工艺

造船工艺上最先使用铁钉代替木钉和竹钉连接,并采用油灰捻缝技术,这就极大地提高了船舶的结枃强度。因此有可能建造比当时外国战船大得多的木帆船。从长沙出土的西汉木船模上,可以看到在舷板或其他部件之间的连接位置上,有模拟的钉孔,为我们提供了实证。那就是从战国时用铁箍连接船板工艺已发展到汉代用铁钉连接工艺。《太平御览》上记载的,汉武帝在长安所造的能载千人的豫章大船;《后汉书?公孙述传》记载的“又造十层赤楼帛兰船”;以及活跃在“海上丝绸之路”上的航海巨舶,在当时世界上堪称一雄了。而当时西方造船技术仍然使用皮条和绳索捆扎的落后连接工艺。


二、独创的船具

橹是汉代船舶推进工具中一件带有突破性的大发明。最早出现的年代虽难考证,但在东汉刘熙所著《释名·释船》中,对橹的注释说:

“在旁日,橹旅也,用旅力然后舟行也”,指明了橹的操作位置。旅就是“膂”的通假字,说明用臂力播动橹使船舶前进。

橹既然已载入辞书《释名》中,说明在汉代橹的使用已相当普遍了。


橹是由欋(长桨)直接演变而来的。它的外形极象长桨,但橹的把手和橹板却是弯曲的,不象桨那么平直,入水部分的橹板是一块带拱形的长平板,是产生推力的主要部分。桨在划水时产生反作用力推船前进,而橹则是利用橹板在水中摇动时产生升力推船前进。前者可应用动量理论加以解释,而后者则须用水动力学中的升力理论加以解释。

帆——虽然从现有史料看,我国木帆船要比古埃及晚100多年。但是,中国木帆船诞生以后,就沿着自己独特的道路迅速发展,到西汉时期已经超过西方。公元115年东汉马融著的《广安颂》中对风帆作了如下生动地描绘:

“然后方艅,连舟、张云帆,施蜿,靡興风,陵迅流,发歌,从水讴,鱼出,蔡浮,湘灵下,汉女游”。

将它写成白话,大意是:“把象艅那样的战船组成船队,升起似云彩。若霓虹的绸帆,乘着轻捷的风,迎着奔腾的浪,唱着船歌,开航前进,鱼儿和灵龟浮到水面倾听,湘水和汉水的女神也降临了”。这都说明汉代帆船已很普遍了。

东汉时还创造了平衡纵帆,它能使风压中心移至桅杆后面而又距桅杆很近,使转动帆时省力,并能与舵配合利用八面风甚至逆风航行。而西方直到7世纪才在地中海出现能转动的三角纵帆,14世纪才出现二桅三角帆,15世纪才较普遍采用多桅多帆,


1955年在广州近郊出土的东汉陶制船模

舵——是控制船舶航向的设备。1955年在广州近郊出土的东汉陶制船模,船尾就设有一支舵,这是我国最早发明船舵的实证。《释名·释舟》上记载:

“其尾曰柂,柂柂也,在后见柂曳也,且言弼正船使顺流不使他戾也”。

这说明在汉代对舵的作用就有了深刻的认识。我国出现舵的时间要比国外早1000多年。

汉代还首创了“平衡舵”,即将一小部分舵面积移到舵轴的前面,从而缩短了舵面的压力中心至舵轴的距离。这样既可在转舵时比舵板开小孔还要省力,又没有减少舵面积。而外国直到18世纪才出现“平衡能”。


矴——船舶的系泊设备,汉代称“矴”,现代称锚。矴是从汉代以前系船用的碇发展而来的。从广州出土的陶船,可以清楚地看到汉代的构造。矴和近代先进的海军锚相似。海军锚的优点就是能用较小的锚重获得较大的抓力,并且不论海军锚以何种角度落入海底,总能最后使锚的一个爪抓入泥底而产生大的抓力。海军锚的结构特点居然体现在2000年前发明的矴上,实在令人赞叹。

三、船舶种类的齐全?

秦汉时期能造出适合不同用途的各种船舶,从船种数量不下数十种来看也已名列世界之首。例如:从任务上分有民船和战船两大类。民船按用途又可分为客船和货船。客船中有专供帝王乘坐的“龙舟”及十多种各种等级和用途的客船;货船中有各种漕船和适合各种航区和用途的货船,战船按用途可分为楼船、艨艟、斗舰、先登、赤马、走舸、侯、戈船、桥船、艦等等;按排水量大小可分为舸、艇、轻舟等等;按航区可分为内河船和海船;按船型可分为单体船和舫船等等。