大型郑和宝船复原研究

大型郑和宝船复原研究
龚昌奇
武汉理工大学交通学院武汉430063
摘要通过研究历史文献和考古发掘成果，走访苏、浙、闽地区的木船修造工匠，调查现存的木船和相关资料，对郑和宝船的型线、布置和结构进行了探讨。

并完成了宝0船的复原工作。

关键词郑和宝船、复原研究、尺度比
Abstract: After studying and researching histried literature and the discovery made by archaeologists, interviewing the
laborers who make wood ships in Jiangsu、Zhejiang and Fujian , investigating the ships and some other information remained , we discussed the Lines plan、General arrangement and construction of treasure ship, and finished the recovering work of it.
Keyword: Zheng he treasure ship、recovering research、
郑和是举世闻名的大航海家。

15世纪初，郑和率领庞大的船队，先后七下西洋，书写了世界航海史上的一段传奇。

因为出土文物和文献材料不足，所以郑和船队（尤其是宝船）的船型、尺度一直众说纷纭。

因此，研究和复原郑和宝船始终是郑和研究的热门课题。

值此郑和下西洋六百周年之际，本文将以本课题人员近年来在宝船复原工作方面的实践和努力，缅怀勇于征服海洋的伟大的先行者们；作为航海和造船人的后辈，更以自己工作的成果为造船史和科学技术史的研究尽一份力量。

一、研究原则与复原方法
郑和宝船的存在和伟大对于国内外船史界是不争的史实。

因此，复原工作的基本原则是：以出土文物为实据，以古代文献为复原蓝本，参考近代和当代船史研究学者基本认同的观点，对分歧较大的尺度问题，尽量求同，适当存异，近期的工作的任务是完成宝船的复原研究和模型制作。

主要研究方法是：充分利用现阶段考古工作的发掘成果，通过对造船历史、造船基地、造船工具和造船工艺的实地考查，了解当时造船发展的规模、水平和船体结构形式；广泛地参阅、比对存世的历史文献，从中查寻对复原工作有助的史料和相关数据、形制；全面地展开社会调查，向仅存的一些老船工、木船建造技术工人学习和了解各地各种木船船型的形制和结构形式，尽量地保留、继承他们丰富但面临失传的木船建造知识和经验，为复原工作的可能性和可行性打好基础；依托市场需求，让研究的阶段性成果进入市场，通过多循环的复原和船模制作，发现问题，不断改进和完善，保证研究工作的顺利开始。

二、宝船船型和尺度比
经过几十年几代船史研究学者的研究，现已基本认同宝船为福船船型。

福船主要建造和航行于浙江、福建、福建沿海并向远洋洋航行。

文献记载该船型“上平如衡，下侧如刃”，即船身高大、船底尖瘦、尖首方尾、首尾起翘。

尖首尖底利于破浪；底尖吃水深，稳性较好，适航性强，便于在狭窄的航道和多礁石的航道中航行。

尤其适于下西洋的广阔海域。

自上世纪80年代至最近几年，南京市博物馆考古工作者对宝船厂遗址内的“作圹”（船坞）先后进行了考古研究和发掘。

其中，“六作圹”清理后，船坞现存部分，上口东西方向长410 m，南北宽44 m，底部宽15 m，深度为6 m[1]。

这些船坞的大小和结构，与当时宝船的大小和船型有着密切的关系，这为了解宝船的尺度大小和船型，提供了可靠的测算依据。

考古发发掘报告显示，如此宏大的规模的船坞，完全能满足福船的建造要求。

考古出土的宋、元及明代海船，也大都采用福船船型。

图1分别为.泉州宋代古船（a）、象山明代古船（b）和福船（c）的横剖面示意图。

a b c
图1、福船的横剖面示意图
船舶长宽尺度比是影响船舶航海性能和船体强度的重要参数。

较大型的木船因为材料和功能的特殊性，采用较小的长宽比是合理的。

考古出土的历代木船都曾有过这类小长宽比的例证。

文献记载宝船的长宽比值2.466，基本上和泉州宋船的长宽比（2.52）、宁波宋船的长宽比（2.71）、新安元船的尺度比（2.8）相近[2]。

另据采访的老船工介绍，造大型木船采用小的长宽比是十分必要的。

综上，复原宝船的长宽比取文献记载的比值是合理可行的。

宝船复原的各部分尺度也是以此尺度比为基础。

关于尺度问题基本上尊重历史文献的记载，以保证具体实施的可操作性。

三、型线复原研究
1．主尺度
宝船总长和总宽按文献记载取125.652 m和54.94 m；统计福船（丹阳船、小白底、驳仔船等）宽深（B/D）比在2.5~4左右。

据此宝船深取16 m（宽深比约3）；按宝船船坞的深度，参考历史文献记载古航道深度和通航记载及宝船泊外港的水深资料，取宝船吃水为8 m。

这一深吃水比（D/T）大于一般福船，接近国外木船的D/T，对于保证宝船的稳性、航行性能和固定高大的船桅都有好处，也符合一般福船的外观比例。

综上，主尺度为：总长：125.652 m 总宽：54.96 m
型深：16 m 吃水：8 m
2．型线
宝船型线的复原主要依据考古出土的古代海洋木船的实测型线，并参考近代福船的横剖线变化规律，经过数学变换并进行反复修改后，得到宝船的横剖线图（见图2）。

横剖面保持了福船共有的尖底，圆弧舭部，上口放开，水线宽小于甲板宽的基本特点。

图2、横剖线图
结合布置要求和与水下型线的协调配合，绘出宝船的半宽水线和纵剖线图（图3）。

考虑到波浪中的航行性能和宝船地位的特殊性，首部设有一层首楼，与之协调呼应，根据宝船
的使用功能，并按般福船的布置特点，尾部设了三层尾楼。

但虚梢部分较民间福船处理得较短。

因为宝船长度和面积的尺度已足以在其范围内完成虚梢的功能，同时也有有利于船体强度。

图3、纵剖线、水线图
复原宝船的型线具有这样一些特性：体量巨大，视觉“短胖”特点明显；前体尖瘦，中部凸起，进流角达到30°。

因而，按现代船舶的观点看宝船，它的快速性和航向稳定性并不是最优的。

通过型线的复原和静水力计算，得出其它相关尺度和尺度比：
水线长：102 m；型宽：48.056 m；方形系数：0.41；排水量：16488.15 t
四、布置复原研究
宝船布置的复原是复原工作中不确定因素最多的项目之一。

因为除了一部文学作品《西洋记》外，见于文字而又可操作的史料实在太少，所以，这部分复原工作也是最困难的。

布置方案所涉及的面极广，包括历史、政治、文化、宗教、军事和艺术等方方面面。

没有也不可能有统一的标准和约定的规则，因此，方案确定工作主要是通过课题组成员查阅文献，与有实践经验的老船工共同研讨完成的。

方案确定主要从下列几个方面考虑：
1.宝船的政治地位和人物及人文背景；
2.宝船的用途；
3.布置对结构的主要影响；
4.远洋船舶航行中所必备的设备和属具。

郑和作为宝船队的政治和军事首领，代表着中国最高统治者代表的权威和形象。

所以，宝船的布局及外观也应体现这一形象。

复原宝船尾部三层尾楼的间高2.5m至2.7m。

尾楼各层甲板前端设有明式栏杆，凭栏可以指挥、观礼、眺望和检阅（参见附图4）。

每层甲板栏杆前端设置宽达2m的主梯2个，其结构和装饰依明皇家宫殿构筑。

尾楼各层内分别布置各等人员的居住处所、议事厅堂和政治、外交典礼处所。

各种设备、属具、家具均以明代样式构筑。

尾部露天甲板上设一天妃宫，宫前设2旗杆。

主体以下为一般船员、军士的居住处所和各种船舶功能舱室以及赐、贡宝物收藏舱室，生活、政事、军事器械贮存空间。

主甲板中部自前而后设置长大的舱口，用来布置人员上下通道和主桅安装施工的必要场地。

布置示意图见图4。

图4、布置示意图
五、舾装设备复原研究
1.舵
巩珍《西洋番国志》中载：“其所乘之宝舟，体势巍然，巨无匹敌，蓬帆锚舵，非二三百人莫能动”。

与出土文物相应证，宝船舵应具有较大的尺寸。

考察近代福船，其舵面积系数均大于10%。

而舵型基本上者采用缘尾封板后仰式的不平衡舵。

因此，复原舵舵叶尺度取10m×5.5m，舵型仍采用不平衡舵。

之所以没有采用垂直舵杆平衡舵，一是因为福船用垂直舵杆平衡舵不多见，二是在船模制作过程中，发现如此重而大的舵，重直舵杆的下端无法与船体很好地固定，仅依靠舵杆上部分与船体固定，难于控制舵叶运动过程中的摆动，同时，舵杆承受的弯矩实在过大。

舵叶复原图见图5。

另外，十多米长的舵杆，不大可能同小型福船一样，在顶层甲板的操舵平台上由一或几个人操纵。

“非二三百人莫能动”虽不单指舵工，但也足见所需人手的众多。

舵柄的控制，应是在主体内专设的操舵舱里，多人用一组操舵滑轮组操作的。

2. 桅帆
宋应星《天工开物》记载：“凡舟身将十丈者，立桅必两，……中桅长者八丈为率，短者缩十之一二。

”费信《星槎胜览》也提到：“张十二帆”。

各家均根据历史文献和《西洋记》所记载，依宝船船长推定应为9桅12帆。

布置形式由首至尾依次列7道，共9桅，其中中部是3道主桅，首、尾楼各2道副桅并各自分别向首、尾外倾。

第2和第6道为双桅，如前图所示。

宝船主桅高达60米，实在是独木难支。

在走访、调查过程中，老船工多次介绍过组合桅工艺，即用多根木材合围并拼接，外用铁箍固紧。

这样的桅杆直径可超过1.4m甚至更粗。

甲板上布置了3架木质大型人力立式和卧式绞车，提供主桅升帆动力。

其它索具的运动由小型的绞车带动。

宝船厂的工匠分别来自京师、浙、闽各地，相互间技艺当会有所交流，取长补短。

宝船结构和属具上各种特征的共存是完全可能的。

复原宝船的桅帆以福船式为主，而绞关、索具则借鉴各式帆船。

图6是宝船桅帆复原图。

图5、舵叶图图6、桅帆图
六、船体结构复原研究
船体结构对于保证船舶安全和使用布置都有决定性的作用。

所以，宝船复原，结构是重点。

这也是过去复原工作做得稍显不足的地方。

1.龙骨
对于木船而言，龙骨的作用甚至超过钢质船相同构件的作用。

宝船龙骨比对相同型制的福船，剖面尺寸为1m×0.7m。

根据首尾出梢36% L OA的一般规律，龙骨长80m。

整根龙骨系由三段木材连接而成。

按福船制造的一般工艺，龙骨采用钩子同口榫合，工艺结构如图7所示。

图7、宝船龙骨连接工艺
2.板厚
宝船这样的巨型海船首先要解决板材及纵向构造的连接问题。

按《试论郑和宝船》一文提供的算法及毕结果，计算得到船体外板厚为273~340mm,甲板厚230~285mm[3]。

由于计算方法的适用性，计算精度的合理性，其结论均不如考古发掘的古代木船的实际情况更具有权威性。

本课题组在2001年隋唐大运河唐代沉船复原过程中，实测其中4号船时，就曾见到过该船的船底板为双层板结构。

船首受砰击部位总板厚达到了200mm。

而且两层板按加工和受力要求的不同，质地也不同。

双层板用枣核钉固接。

这种双层板技术既保证了强度又方便了加工同时合理分配了材质。

板材之间的端缝连接采用勾子同口技术，各列板横向边缝采用直角同口工艺，构件间隙极小，保证了船体水密性和强度。

这些工艺方法在今天看来，也堪称鬼斧神工[4]。

而这条唐船仅仅是运河内一条不足22m长的粮船！
船底板厚达340mm，对加工弯曲外板会有困难，但据南宋泉州湾海船实测结果表明，底部采用了两层板、三层板的重板技术，宝船是完全可以施工的。

甲板板因为曲度不大，即使采用285mm厚板，施工亦无任何问题。

这种先进的造船工艺，在郑和时代当然会得到更大的发展。

正是基于此种认识，宝船复原的板厚及工艺问题，不再是主要的难题。

3.隔舱及骨架
无论是泉州宋代海船，还是近代福船。

主体内都设有数量不等的隔舱。

构成隔舱的横隔板用三四块木板榫接加锔钉构筑，舷边与肋骨结合在一起，形成水密结构，同时大大加强了船体的横向强度。

宝船复原也采用这种结构形式。

图8、桅座结构图图9、中横剖面图
按宝船尺度的大小，每隔5m～7m设一道横舱壁。

每隔1m为一道肋骨。

设置斜倾桅杆处舱壁也随之倾斜。

桅座及桅夹板紧靠舱壁设置，既保证了强度又增加了桅杆的稳定性（见图8）。

船底设纵通下舱铺板。

距上甲板6m处设一道下甲板，该甲板上为船员和随员起居及储物空间。

下面各舱用以堆放货物。

主体内两层甲板共设九道纵桁和一定数量的支柱，共同构成完整的立体骨架，以保证船体强度。

图9为宝船中横剖面图。

七、宝船复原模型研制
配合复原研究工作的开展，结合市场需求，由课题组和山东威海定远舰博物馆和南京有关单位共同制作了两条郑和宝船的复原模型。

威海定远舰博物馆船模1：38，南京船模1：40。

模型制作中，在工人师傅的协助下，具体针对复原研究中的数据和实物进行了修正，对某些结构重新作了处理，对部分设备进行了调整。

考证明代仪礼典籍，请教苏、浙船工，参考传统木船的外部装饰，基本确定了舷侧鱼眼、太极；船首兽面（见附图1）、；船尾大鹏鸟（见附图2）等装饰。

对桅端的风标、了望斗、桅顶旗形式也完成了设计和制作。

船模见附图3。

通过船模的研究制作，综合检验了复原研究结果的正确性和可操作性。

两者互动，相互补正，很好地保证了研究结论的正确性。

附图1 附图2
附图3
附图4
参考文献
[1]华国荣，祁海宁、骆鹏.南京发掘明代宝船厂遗址.中国文物报.2004.12.29
[2]席龙飞.中国造船史. 湖北教育出版社.2000:263
[3] 席龙飞.试论郑和宝船.郑和研究百年论文选.北京大学出版社.2004.5:183
[4]阚绪航，龚昌奇，席龙飞.隋唐运河柳孜唐船及其拖舵的研究.技术史研究.哈尔滨工业大学出版社.2002:125。