中国古代造船术的五大发明中国科技史概论论文

中国古代造船术的“五大发明”

方燕儿Pb04204026

我出生在四面是海的舟山群岛上，听着悠长的船笛长大。记得儿少时，最喜欢迎着咸咸的海风，漫步在停靠着一排排船只的码头。望着各式各样的船，心里充满好奇与惊喜——在茫茫大海上，古代的船又是如何承受着巨大的重量，却依旧能够航行自如从不迷失方向？古人们在造船术上到底创造了哪些伟大的发明？……

至今我乘船经历不下百余次，也踏上过不少种类的甲板——木制的渔船，普通的客船，雄伟的军舰……而那份好奇也随之越加强烈，于是我带着那份好奇去寻求那个跨越历史的答案。

我国幅员辽阔，海洋国土面积约300万平方公里，绵长曲折的海岸线由东向南延伸，大陆岸线1.8万公里，岛屿岸线1.4万公里。我国的版图由于海域的加入而增加三分之一，因此我国不仅是一个大陆国家，也是一个海洋国家。

自古以来我国海上航运事业就很发达，海上丝绸之路、郑和七次下西洋等都充分说明了这一点。考古资料表明，河姆渡文化等新石器时代的先民是发明舟楫和征服海洋的先躯，河姆渡遗址第三、第四文化层出土六只木桨，并采集到夹碳陶舟模型两件。[1]这说明距今大约7000年前，中国的先民已经开始了水上活动。

中国航海事业的繁荣显然离不开古代造船术上的发明，其中很重要的发明创造便是橹、船尾舵、多桅多帆、指南针和水密舱壁技术，这“五大发明”使得延绵不绝的中华造船术曾领先于世界，并且对世界造船史做出了巨大贡献。

橹

“在旁曰橹。橹，膂也。用膂力然后舟行也。”这段记载出自东汉刘熙的《释名》[2]，由此可推断橹的出现最晚是在汉代。早期的橹被设在船舷两侧，而现今一些小船上的橹几乎都在船尾。

橹，与桨相比较具有更高的效率。桨在使用时要用手划，属于间歇做功，而橹则是左右连续不断地摇，属于不间歇地做功。橹对舟船推进是连续的，这在推

进工具里是一次根本性改革。橹是纵向布置，当左右摇动橹柄时，橹板则在水中以较小的攻角滑动。由于攻角小，滑动很省力，但却能产生较大的升力推船前进，这是橹被称为高效推进器的根本原因。

此外橹具有操纵和控制船舶航向的能力，所以从它出现以后，无论在内河还是沿海，都得到广泛应用。尽管风帆的使用使橹的推进功能失去了意义，但橹在帆船上仍被作为一种辅助工具与风帆长期并存。远洋船只进入无风地带时仍旧要依靠橹，进出港口的大船也靠橹控制进退和方向。

橹是中国对世界造船术的重要贡献之一，其高效连续推进及操纵船舶回转的功能，一直为科技史学者所称道。现代广为应用的螺旋桨推进器，其不间歇作转动的叶片，实际上也和在水中滑动的橹板相似，桨叶的叶片也具有阻力小而升力大的优点。螺旋桨的发明和改进，虽不能说源于橹，但其作用原理是一致的。[3]

船尾舵

在我国古代航运开始的阶段，是用篙和桨来控制船航行方向的。由于帆的发明和航海事业的发展，航行范围扩大到深水域，篙失去了作用。同时，随着船体的增大，桨的数目增多，使得桨无法负担起推进船舶及控制方向的双重职能。于是古人们就把桨按职能分为两种：一种负责划行，起船的推动作用；一种则负责制导方向，被称为舵桨，后来桨的位置又从船舷移至船尾，成为尾桨，由此便演变出船尾舵来。

我国已知的最早的船尾舵是汉代陶船明器上的船尾舵。1955年，在广州近郊的东汉墓中出土一件陶船明器，其船尾有一个呈不规则四方形的舵，比近代的舵稍长，采用十字结构固定舵杆，舵叶上有一孔，是用来安装舵把的。从这件历史遗物上可以明显地看出由“梢”发展成舵的迹象，它标志着船尾舵的出现。由此可以看出，我国船尾舵的发明时间最迟不晚于东汉。

同西方相比较，我国的船尾舵出现早了约四个世纪。经过船工们的不断改进，船尾舵逐步发展起来，甚至有了正舵、副舵和三副舵。两千多年来，舵的形式在不断改变和创新。早期的舵从船尾伸出，形成一个较长的凸出，既不美观也不方便。于是古人们想出了将舵垂直插入水中的方法，这种舵被称为垂直舵。又由于内河航道常常深浅不一，为了方便行驶，便产生了升降舵，当船驶入浅滩或者靠岸时，可以把舵吊起，以防触底折断。此外，唐宋时期还发明了平衡舵，方法是

把一部分舵面积分布在舵柱的前方，缩短了舵压中心与舵轴的距离,从而减少了转舵的力矩，使得操纵更为轻便。为使得转舵变得省力，大约在公元11-12世纪，我国的劳动人民在舵上穿了许多孔，发明了多孔舵，以此来减少在水中的阻力。

船尾舵最先是在我国发明和使用的，直到公元10世纪左右，舵才传入阿拉伯地区，至于欧洲，大概是12世纪十字军第二次远征时才引入的。不仅如此，宋代的平衡舵直到18世纪才被西方使用，而开孔舵大约是在1901年才传到欧洲。由此可见，中国古代造船术在这方面领先了西方好几百年。

多桅多帆

“随风张幔曰帆，帆，泛也，使舟疾泛泛然也。”[2]这段记载源自东汉刘熙的《释名》。由此可知，我国最迟在东汉就已使用了布帆。虽然比国外稍晚，但有船尾舵与之相配合，加上中国风帆自身的特点使得中国的帆船领先于世界。

多桅多帆是我国在帆使用上的一个重大创新。这种方法使船在获得大推进力和高航速的同时，避免了桅过份高的问题，以保证船的稳定性与安全性。三国时期的海船就开始采用多帆，有三帆、四帆甚至七帆。多帆交错布置不仅提高了风帆效率，而且帆多风压中心低，并使船体受力较为均匀，有利于增强船体的强度。

多根桅杆前后错位配置和主桅杆向船尾方向倾斜等先进技术，我国在公元3世纪就广泛采用。在欧洲直到15世纪才拥有三桅帆船，19世纪才采用桅杆错位和主桅后倾。此外，我国风帆主要形式之一是采用多根横衍支撑、配置复杂的帆索操纵的翼面型风帆，它巧妙利用了各个方向的风力产生更高效率的推动力，这一原理在现代赛艇的风帆设计仍在使用，而西方船舶从未采用过这种高效率的风帆。可以说，在古代我国的风帆设备是世界上最先进的。

航海上的指南针应用

指南针是中国古代四大发明之一，起源甚早。公元前4世纪到前3世纪出现的司南，但只限于在陆上应用。成书于1041年的《武经总要》（北宋?曾公亮撰）中，所记的指南鱼可以在车、船上应用。成书于1085年的《梦溪笔谈》（北宋?沈括撰）中记载指南针的4种装置方法：水浮、指爪、碗唇和缕悬，沈括认为缕悬为最善，但后世广为应用的则是水浮法。指南鱼和指南针水浮法的出现，为指南针在航海上的应用奠定基础。[4]

12世纪之初，中国在世界上最早使用指南针导航，比西方早了两个世纪。