中国古代造船技术的重大发明创造(三、船尾舵)
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中国古代造船技术的重大发明创造(三、船尾舵)
中国古代造船技术的重大发明创造
三、船尾舵
船尾舵是设在船尾正中改变和稳定船舶航向的装置,古人称舵为“凌波至宝”。
舵是由船尾操纵桨演变而来的。
桨不仅可以用来推船前进,还可以用来控制船的航向。
设置在船尾用来控航向的桨称为船尾操纵桨或船尾舵桨。
将船尾操纵桨的桨柄增长就成了艄;进一步增加桨叶的面积、改变其在船上的安装方式以提高操纵效率,便产生了舵。
在殷商时代至迟在春秋末年,我国船只已经使用船尾舵桨。
甲骨文中的“般”字,有手持木桨划船并操纵方向的形象和含义。
《说文》解释说:“般,辟也,象舟之旋。
”
甲骨文中的“般”有“盘旋”之意
春秋末年,伍子胥所说的大翼战船,有战卒,有划桨手,还有“舳舻三人”。
汉代扬雄解释:“后曰舳。
今江东呼拖为舳,舳制水也。
”表明大翼战船已经在船尾设置专人操纵的舵桨了。
伍子胥大翼战船,船尾设舵桨
1973年在湖北西汉墓中出土过一个木船模型。
从这个木船模型可以看出,船上有五支长桨,四支在船前部,做划桨用,另一支在船尾一侧,做舵桨用。
这是公元前1世纪中国有舵桨的文物证据。
1973年湖北江陵出土的西汉木船模型,船尾设舵桨
我国出现真正意义上的舵大约在公元2世纪。
1955年于广州东郊的东汉墓中出土一只陶质船模,首有碇,尾有舵。
这个舵虽然不是沿着竖直的舵杆轴线转动的,仍残留着以桨代舵的痕迹,但它因叶面积的宽展已经不是桨,而是专用于操纵航向的舵。
东汉刘熙《释名·释船》中有关于舵及其作用和操作部位的论述。
在《释名》中舵被称为柂,南北朝梁代顾野王著《玉篇》中称称舵为
柁,均同音。
广州东汉墓出土的灰陶船模船尾舵
首有碇尾有舵的广州东汉灰陶墓葬船模型图片
具有垂直轴线的舵何时出现尚无确切考证,但唐开元年间郑虔所画的山水画中出现了具有垂直轴系的舵,证明至少在唐代或以前,舵的轴线垂直化。
唐代船舶中有垂直轴系的舵
宋代船舶大多使用长方形门舵。
为了转舵省力,宋代造船工匠在舵面上打了许多孔,叫开孔舵。
由于水的表面张力作用,舵面开孔不影响性能,却可以减小水的阻力。
所以,开孔舵称得上是一件别具匠心的发明,如今还普遍使用。
广船上的开孔舵,舵叶上开有较多小孔
最迟北宋时期还出现了一种平衡舵。
这种舵将一小部分舵面移到舵杆前面,这样能够缩小舵面的摆动力矩,使操纵更灵活轻便。
北宋名画《清明上河图》就绘有平衡舵;1978年天津静海县出土过北宋平衡舵实物。
清明上河图所绘平衡舵
北宋汴河客船,船尾设平衡舵,
根据张择端《清明上河图》复原模型
静海宋船中的平衡舵复原图
不平衡舵
平衡舵
南宋海船上还出现了可随水深浅而升降的升降舵。
为了舵的升降,
在舵上开有吊舵孔。
吊舵索一端系在吊舵孔上,另一端系于船尾绞关上。
舵杆穿过舵承座,舵杆上端装有舵柄。
操作舵柄可以操作舵叶转向。
船尾绞关、舵杆与舵柄
舵是保证船舶正常航行必不可少的设备。
如果“舵失针迷,如坐积薪而待燃”。
船尾舵是中国造船技术的一个重大发明,公元10世纪,阿拉伯航海者引用中国舵,12世纪末至13世纪初,中国舵经阿拉伯传入欧洲。
中国舵成为开创15世纪人类大航海时代的技术条件之一。
直到今天,舵仍然是船舶的主要操纵工具。