中國造船史上的四大發明

安娜

遠古時代的先民對茫茫大海的向往，促使他們發明了形形色色的原始渡水工具。葫蘆體輕、防潮性強、浮力大，很早就被人類作為渡水的工具。后來，古人還用牲畜的皮革制作成皮囊作為浮水的工具。皮囊制作簡單、攜帶方便，而且結實耐用又不怕淺水和險灘，所以在中國許多地方都有使用皮囊浮水的歷史。隨著人類不斷的探索，他們又發明了將多根樹木合攏，并且用藤或繩連接起來的筏，為了增加安全性和行駛時間，人們將皮囊與筏捆綁在一起形成安全可靠、不怕擱淺、成本低廉的皮筏。但是在原始渡江工具中，葫蘆、皮囊也只能被稱為浮具，筏也算不得船，只有在獨木舟問世之后，才算出現了第一種船。古籍中對于獨木舟的誕生年代作過記載和推測[1]，《易經》中提到“刳木為舟，剡木為楫，舟楫之利，以濟不通，致遠以利天下”。這說的便是古人挖空木頭做成舟，切削木頭做成槳。之后，人類又發明了木板船以及槳、舵、帆等屬具，經過對船屬具的不斷升級、改造、優化，中國古人創造了一個又一個世界造船史上的奇跡。

船尾舵

舵的發展過程極為緩慢。在剛開始的時候，船只比較小，利用篙、槳等劃水工具就可以改變船的行進方向。但是隨著人類探索世界的范圍越來越大，到達的水域越來越多，船只也越來越大，篙逐漸離開了歷史舞臺，槳的數量大大增加，這時的槳既可以作為推進工具，也可以作為控制方向的工具。這種負責掌控方向的槳被稱為舵槳——舵的前身。

中國古船中出現船尾舵的時間大約是漢代。1955年，在廣州近郊東漢墓出土的陶船明器，船尾就有舵。舵面呈現不規則的四方形，面積比較大。舵桿用“十”字狀結構固定，上端有空洞，可能是用來安裝舵把的。舵面下端也有空洞，可能是船靠岸后用來懸掛船舵的。到了唐代，人們開始使用垂直轉軸舵[2]。在唐代畫家鄭虔的畫作中，小船尾部就出現了一個垂直向的轉軸舵。到了宋代，還出現了更為先進的平衡舵。1978年在天津市靜海區出土的宋代古船上就發現了這樣一種平衡舵：舵葉呈三角形，底邊長3.9米，高為1.14米，舵葉總面積為2.223平方米 。靜海宋船的平衡舵，是目前世界上發現得最早的平衡 舵。

元代海船中對平衡舵進行了改進，菏澤出土的元代船舶帶有懸式平衡舵，它的舵葉形狀有點像三角形加四邊形，舵桿之前是一個三角形，舵桿之后是一個四邊形。舵桿前和后都有舵葉，說明這艘海船已經應用了懸式平衡舵。身為中國三大船型的廣船，為了減緩搖擺，采用了在中線面處設深過龍骨的中央插板的方法，插板也有抗橫漂的作用。為了舵的敏捷，廣船的舵葉上開有許多菱形的開孔，也稱“開孔舵”。

我國是最早發明舵的國家。舵的發明和使用，是我國在造船和航海技術方面的大成就，對世界航海事業的發展有不容忽視的影 響。

水密艙壁

水密艙壁技術是由中國人發明創造的。小篆“舟”字，從字形上就可以直觀看出，“舟”是由縱向和橫向的筆畫組合成的。“舟”字的橫線看起來就像將船分成數個小艙體的擋板。

八槽艦是在中國乃至世界有記載的最早運用水密艙壁技術的船舶，對世界造船史產生了深遠的影響。繼八槽艦之后，現代船舶學家、歷史學家又找到了證明“水密艙壁”技術廣泛使用的證據。1960年在江蘇揚州施橋鎮發現的唐代木船和1973年在江蘇如皋出土的唐代木船都使用了這項技術。這兩艘古船也是目前考古學界發現的最早使用這項技術的實物。古沉船“南海一號”有12道船體隔艙板，這說明這艘古船已經使用了能夠有效提高安全性能的水密隔艙技術。

我們口中所說的水密艙壁，其實就是將艦船的艙體用擋板分隔成許多小的艙體，并且用不透水的油密封起來。整個水密艙壁的功能是保證艦船的抗沉性，也就是說當外殼破損或部分艙室進水時，艦船仍能漂浮在水上。一般情況下，小型船可以分成數個水密艙室，而大型船可以分隔成十幾個艙室。水密隔艙技術有三點重要作用：第一點，即使某一艙室因觸礁破洞而淹水，短時間內海水也不會波及旁邊艙室，這樣就可以保證船舶不會沉沒;第二點，因為船殼板、甲板有眾多隔艙作為支撐，增加了船體的剛度和強度;第三點，隔艙為船體提供了堅固的橫向結構，使桅桿得以與船體緊密連接，這也為后來古人發明多桅多帆技術奠定了基礎。水密艙壁還有一個玄機就是在道水密艙壁的最低點開一個開口，也就是“流水孔”。這個小小的流水孔是用來在清洗艙體時排除積水的。如果不在艙壁上開這樣的小孔，就必須耗費大量的時間來排除積水;而開了流水孔之后，只要將船舶稍微向船尾傾斜，全船的積水就會流向尾端的艙，這樣只需在尾艙排除積水就行了。大大減輕了水手的洗艙工 作。

水密艙壁的發明為中國古代的遠洋航行奠定了技術基礎。

車輪舟

車輪舟也叫作槳輪船，是中國古代造船技術中一項重要發明，早在公元417年就已經出現了。晉大將劉裕由黃河乘槳輪船“溯渭（水）而進，艦外不見有行船人。北土素無舟楫，莫不驚以為神”。這是在世界上首次出現槳輪船的文字記錄，為科技史學家所公認。

槳輪船用輪槳作為推進工具，所謂“輪槳”，也就是將槳的葉片裝在輪子的周邊，可以使原本槳的直線、間歇往復運動，變為圓周、連續旋轉運動。由連續旋轉的輪槳不斷劃水，不僅可以連續推進，避免了用手劃槳時所做的虛功，而且還可以借自身的體重用腳踏轉軸省力。在同根轉軸上可根據船寬安裝很多踏腳板，由很多人同時踩踏，可以發揮多人的作用，提高車輪舟的推進效能和船速。車輪向前轉，船就前進;車輪向后轉，則船可后退。槳輪船進退自如，機動靈活，提高了船的機動性，這對戰船尤為重 要。

輪槳的發明在造船歷史上有重大意義，它使船舶的人力推進工具產生了一個飛躍，達到了半機械化程度，成為古代船舶人力推進技術的最高水平。

指南針

說起指南針，可謂無人不知，無人不曉，它是世界公認的中國古代“四大發明”之一，在歷史上占有重要地位。你知道古人是如何發明指南針的嗎？在指南針發明以前，古人又是利用什么工具來判斷方向呢？

就像其他的技術或者某些工具一樣，指南針也經歷了一系列的演化和進步。有一種說法是，公元前4世紀的一本奇書——《鬼谷子》中，首次記載了我國最早的利用物質磁性制成的指向工具——司南。它的原理是將天然的磁石打磨成勺子的形狀，放在一個刻有八卦、天干、地支及二十八星宿的盤子上，利用磁石的指南作用來辨別方向。但是，司南的缺陷十分明顯，只要稍微受到震動，磁勺就會移動而失去磁性，所以長期以來一直只能在靜止的條件下使用。后來，中國的能工巧匠又發明了一種叫作“指南魚”的指向工具。指南魚是人工制造的磁鐵，可以在車、船上使用。南宋時流行一種“指南龜”，是將天然磁石安放在木刻的龜身體內部。指南龜可以說是旱羅盤的前身。如果把磁針和方位盤結合起來，就能做成一個羅盤，它能滿足人們測定方位的需要。南宋時，人們還發明了更先進的水浮式磁羅盤——針盤，它是由一根水浮針和一個圓形方位盤組合而成的。到了元代，出現了一種更簡單的方法，將磁針穿在燈芯草等可以漂浮在水面的物體上，放在盛水的碗里，這種碗被稱為“針碗”。

指南針被制造出來了，下一個問題是把它放在什么容器里，讓它既能妥善保存，又便于用來觀察方向。沈括的《夢溪筆談》中詳細介紹了安置指南針的四種方法，分別是水浮法、碗唇法、指爪法和縷懸法。水浮法就是將磁針橫著穿過一截燈芯草，放置在水面上，但是水的張力會影響磁針的轉動。碗唇法就是把磁針架在碗沿上。指爪法則是把磁針架在指甲上。縷懸法是用細絲系著磁針并懸掛起來，在沒有風的地方使用。

經過長期的實施、總結和完善，指南針終于成型并很快就被應用于航海事業，并顯示出了它的優越性和重要性。

參考文獻

[1]江曉原.中國科學技術通史[M].上海：上海交通大學出版社， 2015：360-367.

[2]金秋鵬.中國古代造船與航海[M].北京：中國國際廣播出版社， 2011：50-73，163.