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安娜 远古时代的先民对茫茫大海的向往，促使他们发明了形形色色的原始渡水工具。葫芦体轻、防潮性强、浮力大，很早就被人类作为渡水的工具。后来，古人还用牲畜的皮革制作成皮囊作为浮水的工具。皮囊制作简单、携带方便，而且结实耐用又不怕浅水和险滩，所以在中国许多地方都有使用皮囊浮水的历史。随着人类不断的探索，他们又发明了将多根树木合拢，并且用藤或绳连接起来的筏，为了增加安全性和行驶时间，人们将皮囊与筏捆绑在一起形成安全可靠、不怕搁浅、成本低廉的皮筏。但是在原始渡江工具中，葫芦、皮囊也只能被称为浮具，筏也算不得船，只有在独木舟问世之后，才算出现了第一种船。古籍中对于独木舟的诞生年代作过记载和推测[1]，《易经》中提到“刳木为舟，剡木为楫，舟楫之利，以济不通，致远以利天下”。这说的便是古人挖空木头做成舟，切削木头做成桨。之后，人类又发明了木板船以及桨、舵、帆等属具，经过对船属具的不断升级、改造、优化，中国古人创造了一个又一个世界造船史上的奇迹。 船尾舵 舵的发展过程极为缓慢。在刚开始的时候，船只比较小，利用篙、桨等划水工具就可以改变船的行进方向。但是随着人类探索世界的范围越来越大，到达的水域越来越多，船只也越来越大，篙逐渐离开了历史舞台，桨的数量大大增加，这时的桨既可以作为推进工具，也可以作为控制方向的工具。这种负责掌控方向的桨被称为舵桨——舵的前身。 中国古船中出现船尾舵的时间大约是汉代。1955年，在广州近郊东汉墓出土的陶船明器，船尾就有舵。舵面呈现不规则的四方形，面积比较大。舵杆用“十”字状结构固定，上端有空洞，可能是用来安装舵把的。舵面下端也有空洞，可能是船靠岸后用来悬挂船舵的。到了唐代，人们开始使用垂直转轴舵[2]。在唐代畫家郑虔的画作中，小船尾部就出现了一个垂直向的转轴舵。到了宋代，还出现了更为先进的平衡舵。1978年在天津市静海区出土的宋代古船上就发现了这样一种平衡舵：舵叶呈三角形，底边长3.9米，高为1.14米，舵叶总面积为2.223平方米 。静海宋船的平衡舵，是目前世界上发现得最早的平衡 舵。 元代海船中对平衡舵进行了改进，菏泽出土的元代船舶带有悬式平衡舵，它的舵叶形状有点像三角形加四边形，舵杆之前是一个三角形，舵杆之后是一个四边形。舵杆前和后都有舵叶，说明这艘海船已经应用了悬式平衡舵。身为中国三大船型的广船，为了减缓摇摆，采用了在中线面处设深过龙骨的中央插板的方法，插板也有抗横漂的作用。为了舵的敏捷，广船的舵叶上开有许多菱形的开孔，也称“开孔舵”。 我国是最早发明舵的国家。舵的发明和使用，是我国在造船和航海技术方面的大成就，对世界航海事业的发展有不容忽视的影 响。 水密舱壁 水密舱壁技术是由中国人发明创造的。小篆“舟”字，从字形上就可以直观看出，“舟”是由纵向和横向的笔画组合成的。“舟”字的横线看起来就像将船分成数个小舱体的挡板。 八槽舰是在中国乃至世界有记载的最早运用水密舱壁技术的船舶，对世界造船史产生了深远的影响。继八槽舰之后，现代船舶学家、历史学家又找到了证明“水密舱壁”技术广泛使用的证据。1960年在江苏扬州施桥镇发现的唐代木船和1973年在江苏如皋出土的唐代木船都使用了这项技术。这两艘古船也是目前考古学界发现的最早使用这项技术的实物。古沉船“南海一号”有12道船体隔舱板，这说明这艘古船已经使用了能够有效提高安全性能的水密隔舱技术。 我们口中所说的水密舱壁，其实就是将舰船的舱体用挡板分隔成许多小的舱体，并且用不透水的油密封起来。整个水密舱壁的功能是保证舰船的抗沉性，也就是说当外壳破损或部分舱室进水时，舰船仍能漂浮在水上。一般情况下，小型船可以分成数个水密舱室，而大型船可以分隔成十几个舱室。水密隔舱技术有三点重要作用：第一点，即使某一舱室因触礁破洞而淹水，短时间内海水也不会波及旁边舱室，这样就可以保证船舶不会沉没;第二点，因为船壳板、甲板有众多隔舱作为支撑，增加了船体的刚度和强度;第三点，隔舱为船体提供了坚固的横向结构，使桅杆得以与船体紧密连接，这也为后来古人发明多桅多帆技术奠定了基础。水密舱壁还有一个玄机就是在道水密舱壁的最低点开一个开口，也就是“流水孔”。这个小小的流水孔是用来在清洗舱体时排除积水的。如果不在舱壁上开这样的小孔，就必须耗费大量的时间来排除积水;而开了流水孔之后，只要将船舶稍微向船尾倾斜，全船的积水就会流向尾端的舱，这样只需在尾舱排除积水就行了。大大减轻了水手的洗舱工 作。 水密舱壁的发明为中国古代的远洋航行奠定了技术基础。 车轮舟 车轮舟也叫作桨轮船，是中国古代造船技术中一项重要发明，早在公元417年就已经出现了。晋大将刘裕由黄河乘桨轮船“溯渭（水）而进，舰外不见有行船人。北土素无舟楫，莫不惊以为神”。这是在世界上首次出现桨轮船的文字记录，为科技史学家所公认。 桨轮船用轮桨作为推进工具，所谓“轮桨”，也就是将桨的叶片装在轮子的周边，可以使原本桨的直线、间歇往复运动，变为圆周、连续旋转运动。由连续旋转的轮桨不断划水，不仅可以连续推进，避免了用手划桨时所做的虚功，而且还可以借自身的体重用脚踏转轴省力。在同根转轴上可根据船宽安装很多踏脚板，由很多人同时踩踏，可以发挥多人的作用，提高车轮舟的推进效能和船速。车轮向前转，船就前进;车轮向后转，则船可后退。桨轮船进退自如，机动灵活，提高了船的机动性，这对战船尤为重 要。 轮桨的发明在造船历史上有重大意义，它使船舶的人力推进工具产生了一个飞跃，达到了半机械化程度，成为古代船舶人力推进技术的最高水平。 指南针 说起指南针，可谓无人不知，无人不晓，它是世界公认的中国古代“四大发明”之一，在历史上占有重要地位。你知道古人是如何发明指南针的吗？在指南针发明以前，古人又是利用什么工具来判断方向呢？ 就像其他的技术或者某些工具一样，指南针也经历了一系列的演化和进步。有一种说法是，公元前4世纪的一本奇书——《鬼谷子》中，首次记载了我国最早的利用物质磁性制成的指向工具——司南。它的原理是将天然的磁石打磨成勺子的形状，放在一个刻有八卦、天干、地支及二十八星宿的盘子上，利用磁石的指南作用来辨别方向。但是，司南的缺陷十分明显，只要稍微受到震动，磁勺就会移动而失去磁性，所以长期以来一直只能在静止的条件下使用。后来，中国的能工巧匠又发明了一种叫作“指南鱼”的指向工具。指南鱼是人工制造的磁铁，可以在车、船上使用。南宋时流行一种“指南龟”，是将天然磁石安放在木刻的龟身体内部。指南龟可以说是旱罗盘的前身。如果把磁针和方位盘结合起来，就能做成一个罗盘，它能满足人们测定方位的需要。南宋时，人们还发明了更先进的水浮式磁罗盘——针盘，它是由一根水浮针和一个圆形方位盘组合而成的。到了元代，出现了一种更简单的方法，将磁针穿在灯芯草等可以漂浮在水面的物体上，放在盛水的碗里，这种碗被称为“针碗”。 指南针被制造出来了，下一个问题是把它放在什么容器里，让它既能妥善保存，又便于用来观察方向。沈括的《梦溪笔谈》中详细介绍了安置指南针的四种方法，分别是水浮法、碗唇法、指爪法和缕悬法。水浮法就是将磁针横着穿过一截灯芯草，放置在水面上，但是水的张力会影响磁针的转动。碗唇法就是把磁针架在碗沿上。指爪法则是把磁针架在指甲上。缕悬法是用细丝系着磁针并悬挂起来，在没有风的地方使用。 经过长期的实施、总结和完善，指南针终于成型并很快就被应用于航海事业，并显示出了它的优越性和重要性。 参考文献 [1]江晓原.中国科学技术通史[M].上海：上海交通大学出版社， 2015：360-367. [2]金秋鹏.中国古代造船与航海[M].北京：中国国际广播出版社， 2011：50-73，163. |
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