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造船工藝:推進機具的革新 航海羅盤的運用

2021-09-09 11:09:16

自古以來我國的造船工藝一直處在領先地位,特別是槽、舵和披水板這三項發明使西方造船與航海界長期為之傾倒。兩宋時期的造船與航海技術繼續向前發展。


其重大創獲有四:


一是改進了操縱機具,這就是舵。舵最早出現于東漢,到宋代,為了使舵能在深淺水中并用,出現了升降舵,可以通過滑輪系統來調節舵的高低。為了減少舵轉向時在水下所受的阻力,又設計出可以前后移動的舵軸,組成平衡舵。北宋張擇端《清明上河圖》所繪炸河船只上已經裝有可以升降的平衡舵。1978年天津靜??h出土的宋船上也發現過平衡舵實物。與此同時,宋代船工又在舵葉上打上一些小孔,使舵的扭距大為降低,而對舵效卻影響甚微,這就是開孔舵。據辛元歐同志的估計,開孔舵的出現不遲于宋元之際。


二是通過推進機具的改進而創造出世界二早的明輪船,這就是“車船”。在船舷兩側對稱地裝上數對車輪上裝有激水葉片,以輪代槳。人在船內用雙腳踏動輪軸,帶動舷外葉輪旋轉。原來槳楫的前后間歇推進被改進為葉輪的回轉連續推進,極大地提高了推進效率,史稱“其速如飛,遠勝帆席”。這種明粉船在唐德宗貞元年間(785-805年)李皋已能制造,但未見推廣。南宋初年開始用明輪裝備戰艦。1132年(紹興2年)知無為軍王彥造飛虎戰艦,“旁設四輪,每輪八揖,四人旋斡,日行千里?!碑斎贿@是極言其快。


但是可以相信,即使日行數百里,也是當時世界上任何種類的船只所望塵莫及的速度。稍后南宋將領李綱、虞允文等亦造車船,大的一種上下三層,高7.5丈,船長36丈,兩舷裝有3040輪,速度快,攻擊力強。12世紀30年代活躍在洞庭湖一帶的鐘相、楊么起義軍曾用車船大敗宋朝官軍。后來客舟、游艇也有‘但用車輪腳踏而行”的?!秹袅轰洝肪?2“西湖”條稱:“更有賈秋壑府車船,船棚上無人撐駕,但用車輪腳踏而行,其速如飛?!?/p>


船


三是水密艙的發明和干船塢的使用。水密艙技術之用于造船,增加了抗沉性,提高了安全系數,此點前章已經述及。這里介紹一下干船塢的發明。據沈括《夢溪筆談補》卷下所載,北宋初年兩浙所獻龍舟,長達20余丈。趙宋皇室在使用了一個世紀后,“歲久衰敗,欲修治而水中不可施工?!蔽鯇幠觊g宦官黃懷敬獻計造干船塢,在金明池北開鑿‘大澳”(坑),澳中立起梁柱,放水淹沒后,把船引于梁柱之上,再車空澳中之水,這樣就可以修船了。修補完畢,再引水于澳中,船即浮起。這種千船塢技術,開近代船臺之先河,是宋代造船經驗中又一份寶貴的遺產。


四是導向儀器骯海羅盤的發明。茫茫大海,四顧無涯。船師辨別航向只能依靠長期積累的經驗,“晝則觀日,夜則觀星”,既不方便,又有誤差。北宋航海家開始把指南針改裝成水羅盤,用于遠洋航行。這是航海史上具有劃時代意義的重大技術突破。沈括《夢澳筆談》載有“水浮法”、“碗唇旋定法”、“指甲施定法”和“絲懸法”等四種裝置方法,其中水浮法是用磁化鋼針橫貫燈芯,讓它浮于水面,裝在刻有24個方向的羅盤上,這就是最早的水羅盤,當時叫“浮針”。


北宋朱或《萍州可談》說:“舟師識地理……,陰晦則觀指南針……便知所至?!毙旄偂缎头钍垢啕悎D經》說:“是夜,洋中不可住維,視星斗前進。若晦冥,則用浮針指南,以撰南北?!边@是世界上關于航海用“浮針”導向的兩條最早的記載?!案♂槨钡某霈F莫定了現代磁變儀、磁力儀和航空、航海羅盤的結構原理。水羅盤的運用真正解決了惡劣天氣下海上求向的難題,人類自此才擺脫了海洋的羈絆而馳騁在遼闊無垠的大洋之中。


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