古代中国造船技术的发明与创造

童之友

本学期科技手工的内容是参照市教育局、科协的课外活动项目“我爱祖国海疆教育活动” 的航海项目，在教孩子们手工制作的同时，我首先考虑到要让孩子们了解中国博大精深的船文化，在整理教学资料时，我被中国船文化的精彩而叹服，这些知识仅仅孩子们需要，我们大人也是值得探究了解的。

中国古代造船技术的重大发明创造的内容比较多，我进行了分类整理，共分一、木桨；二：长橹；三、船尾舵；四、风帆与使帆技术；五、外国人画笔下的中国帆船；六、端午节“龙舟”六大部分，我会慢慢上传与大家分享，如何将这些内容通俗化，如何让孩子们更容易吸收这些精深的内容，是需要大家共勉的。

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一、木桨

木桨亦称为楫，是用于划水以推船前进的工具，其出现之早、使用时间之长、发挥的作用之巨大，非其它船用动力工具可比。

木桨最有可能是由树枝、木棍划水不断改进而形成的；还有一种说法，桨是见鱼尾摆动而游的仿生产物。《世本》记曰：“化狐见鱼尾画水而游，乃剡木为楫以行舟。”

    1977年在浙江河姆渡文化遗址的发掘中发现了6把做工精细的雕花木桨，经鉴定为7000多年前的遗物。这些木桨都是用单块木料加工而成，桨柄与桨叶自然连接，而且在其结合处阴刻有花纹图案。显而易见，这样做工精细的木桨绝不是最原始的，原始木桨的出现会更早。有舟未必有桨，有桨却必定有舟。桨是目前推断我国舟船出现年代的最早实物证据。由此可以断定，我国古代先民在7000～8000年前就有比较高超的造船与水运活动。

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桨不仅可以单个使用，多桨配合使用能发挥更大的作用。我国多桨船出现的最早文物证据当数春秋战国时期的铜鉴上的船纹图绘，另外还有出土的汉代船模。

桨无疑是我国先民在长期水上行舟的活动当中摸索出来的一项重大发明，后期出现的橹、艄、舵桨、舵、都可以看作是木桨的衍生物。

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二、长橹

    橹的外形略似桨，但比桨长大，是在桨的基础上改进而成的。橹一般支在船尾或船侧的橹檐上。支在船尾的叫艄橹，支在舷侧的叫腰橹。也有安装在船首的，叫头橹。

    橹的入水一端为橹板（或称橹叶），另一端为橹柄，用索系在船上。橹叶的剖面呈弓形，如同飞机的翅膀。流体流经弓形剖面时，会在其两面产生不相等的压力，压力差产生垂直于弓形剖面的分力，这个分力就是推船前进的力。用手摇动橹索，使伸入水中的橹板左右摆动，水流不断流经橹叶剖面，因而不断形成推船前进的动力。

    橹的推进效率比桨高，古人有“一橹三桨”和“轻橹健于马”的说法。桨是间歇划水给船只提供断续的推力，橹始终在水中按一定的弧度往复运动，给船只提供持续不断的推力。如果变更橹板的入水角度或调整橹板在水中的位置，还能有效地控制船只前进的方向。

    橹最早出现的年代尚无确切考证结果。东汉刘熙的科技著作《释名·释船》中首次作了记载：“在旁曰橹。橹，膂也。用膂力然后行舟也。”由此可以判断，橹的出现最晚在汉代。　

    橹的发明是中国对世界造船技术的重大贡献之一，英国人麦格雷戈就认为螺旋桨的发明，与欧洲人看到中国人使用橹后受到的启发不无关系。事实上，现代广为应用的螺旋桨推进器，其不间歇作旋转运动的叶片，与在水中滑动的橹板在力学原理上是相似的。

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1935年在河南汲县山彪镇一号墓出土的战国（公元前475-前221年）早期的水陆攻战纹铜鉴

当时中国的排桨战船已均有甲板，甲板下为面对前方站立的划桨手，甲板上为手持弓矢的士兵，并无帆装。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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

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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

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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。

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

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静海宋船中的平衡舵、不平衡舵复原图