正文 第二章 乘風破浪的水上交通的發展(一)(2 / 3)

希臘時代曾出現了兩種海船:一種是又大又結實但卻有些笨的商船;一種是輕便得多的戰船。戰船興起於公元前6世紀,船頭上有一個很大的金屬撞角。那時這種戰船用來運海軍,當兩隻敵對的戰船相遇,雙方的戰士就在船上展開戰鬥。可以說,地中海各國的海上戰術在長達2000年的時間裏基本上沒有什麼變化。在1571年的勒頒多戰役中,西班牙、威尼斯和羅馬天主教各國的聯軍打敗了奧斯曼土耳其,這是最後一次利用槳船進行的重要戰役。

中國是船的故鄉。據史書統計,中國古代各類船舶約有1000多種,僅海洋漁船就多達二三百種。戰國時有一種雙體船,就是一種比較穩定,便於裝貨載人的航船。漢代時就有很高大壯觀的樓船。三國時有更多的20多丈長的大船在海上航行。晉朝盧循曾造出八槽艦。南北朝時,著名的數學家祖衝之造出了能日行100多裏的“千裏船”。

中國在悠久的造船曆史中,隨著社會生產力的發展,造船的技術也在不斷更新和提高,很多達到高超的水平,甚至有些是“世界之最”。

用風作動力的水上交通工具——帆船

人類自從發明人力船之後,主要依靠槳用人力劃動各艘“諾亞方舟”行駛在水麵上。他們在航行的過程中,逐步認識到風力是一種非常重要的自然能量。於是,他們發明了風帆,給“諾亞方舟”插上翅膀,把風力彙集起來,再作用在桅杆上,從而帶動船隻在水上飄行。這是人類駕馭自然力量為自己服務的一種妙用。

早在公元前3000年,埃及人就駕著細長的、用帆做動力的船,往西北渡過480千米海麵到達克裏特島。公元200年左右,羅馬帝國由於需要進口大宗貨物,如糧食、象牙、紡織品、寶石等,所以需要商船把這些貨物從世界各地運來,因此,當時的船運業非常發達。

羅馬商船約長30米,寬9.1米。先造出堅固的龍骨,然後安裝肋骨,再在肋骨上安裝外層木板,用青銅釘並排固定。船尾很高,可以消散尾隨浪。船首相當低。全船重量大概是1200噸,船底用鋁包護,不致受蛀蟲侵蝕。船中部設置一根桅杆,上麵懸掛方形橫主帆,裝有一種新的“卷帆”係統,可以象活動百葉窗那樣從底部卷起或縮短帆。

羅馬商船最重要的發明是裝有一根長圓杆向前方斜伸過船首,它上麵有一塊小帆,稱為“前帆”。這種船首裝置有助於乘風行進,它轉向的作用大於推進的作用,並且啟發後人發明了雙桅帆船。

在13世紀左右的北歐,海盜橫行,他們以搶劫商船為職業。海盜們造出了一種速度很快的以槳和帆為混合動力的船。最著名的是北歐“維京”海盜的長船。這是一種細長輕巧的雙頭船,船體用板材互相疊接成,升起的橫帆是手織的,有一個舵,舵葉長而直,舵板按直角裝進舵頭的槽裏。這種船可以靈活地利用風力,因而速度很快,維京的船因此稱霸一時。

14世紀造船技術有了進一步的發展,酒船出現了,它比長船更結實、更可靠、工作日更長。這種船的船體用魚鱗板疊接,強度非常好,載貨量大增。酒船於1410年駛進了地中海。

接著,西班牙和葡萄牙的造船家把酒船和快船合並,造出了第一艘具有代表性的風帆設備完善的三桅酒船:前桅和主桅各有一塊大型橫帆和一塊較小的中帆,中帆在主帆上,三角帆在後桅,還有一塊頗大的撐杆帆裝在船首前,船首斜桁下麵。中帆用來利用輕度的風力,主帆是主要的推進設備。有了這種帆,15和16世紀的新型帆船能利用65度角以內的風行駛。這種船可以說是劃時代的發明。1492年10月12日,哥倫布率領三艘同型船以69天的時間橫渡大西洋,到達了美洲大陸。

15世紀時,我國帆船無論是在性能上還是在規模上都處於領先地位。1405~1428年,明朝鄭和率領龐大的船隊七次遠航,遍及東南亞、印度洋各地,最遠到達非洲東海岸。據載,鄭和當時所乘的“寶船”長164米,寬60米,有12道帆,排水量3100噸,在當時絕對首屈一指。

19世紀初,西方和東方之間自由貿易進入全盛時期,大量貨物需要通過海路從東方運往歐洲。此時,速度成為商業競爭的重要因素。因為能讓茶葉不變質,可以讓商人搶占市場。美國人搶先造出了“楊基”號快速帆船,並很快發展出一種縱帆“弗吉尼亞型”帆船。到19世紀20年代,演變成著名的巴底摩爾快速帆船。此後十餘年中,美國先後有250餘艘楊基快船下水加入運茶與淘金的行列。快船為美國的經濟發展做出了很大的貢獻。

水鄉船家的推進器——櫓

人類發明船時,幾乎都是用槳作為船的推進工具,用槳向後劃水,再通過水對船的反作用力而推動船前進。用槳劃水,每劃一下,就要回來,為第二次劃作準備。所以,它對船隻的推動是間歇的,不僅速度慢而且人顯得很吃力。

大約在2000年前的漢代,中國漁民在河裏捕魚時,發現一群魚兒擺動著美麗的尾巴,歡快自如地在水裏追逐嬉戲著。漁民們忽然想到:魚兒可以擺動尾巴在水中輕快地前進,我們的漁船要是也有條“尾巴”,不就可以像魚兒那樣輕鬆自如地前進了嗎?於是,他們成功地給自己的漁船“接”上了一條“尾巴”。這“尾巴”看起來有點像槳,但比槳大,是用木頭削製成的。這種“尾巴”就是櫓。

人們發明櫓之後,發現搖櫓比劃槳更省力,而且能更快地推動船隻前進。

搖櫓不像劃槳一樣需要手腕力量,隻需要用較小的幅度來回拉動櫓柄和櫓繩,所以從表麵上看,顯得很悠閑,事實上,也比劃槳省力得多。

搖櫓也不像劃槳一樣一來一回,間歇作功。每搖一次,都產生推船前進的力,更充分地利用了人力,是連續作功。

櫓板在水中左右擺動,每次都略加翻轉,有個攻水角度,其運動軌跡呈現一定弧度,這樣使得櫓板上下水流速度產生差異。櫓板的上方水流速度慢,是正壓;櫓板下方水流速度快,形成負壓,櫓板因此獲得垂直於櫓板的升力,這個升力的一個較大的分力用於推船前進。因為櫓板劃水角度很好,不但產生很大的升力,阻力還很小,兩者的比例有時能達到二十比一。同樣用力,搖櫓獲取的推動大,阻力小。所以,櫓比槳是更高效的推進器。

由於櫓是連續、高效的推進工具,又有操縱和控製船舶航向的能力,所以自從它出現後,無論是在內河還是沿海,都廣泛獲得使用。即使在出現風帆之後,在帆裝齊備的船上,櫓仍作為一種輔助推進工具與風帆長期並存。遠洋海船當進入無風帶時,還是要靠搖櫓,大船進出港口時,也要靠櫓節製進退和控製航行。

科技史專家認為,櫓可能對誘發早期螺旋槳的發明起過一定的作用。因為今天在輪船界獨占推進裝置地位的螺旋槳,也是利用升力推船前進的。無論是否有這種因果關係,櫓作為船舶推進工具中一件帶有突破性的發明,是中國對世界造船技術的重大貢獻。中外科技史專家評價它是“中國發明中最科學的一個”。

船舶的“方向盤”——舵

舵是用來操縱和控製船舶航向的,是船舶的“方向盤”。舵一般位於船尾,又稱船尾舵,它大約是在東漢時期由我國勞動人民發明的,是中國造船技術方麵的又一大發明。

從經驗和出土文物上都能看出,舵是由槳演變而來的。槳在作推進工具時,常常兼顧控製航向。但當眾多槳手劃船時,既要推進又要控製航向就很難協調統一了。於是,聰明的人就專門設立一名槳手,位於船尾,專門控製航向。因為船尾距船的轉動中心較遠,在改變船的航向上最省力、快捷,同時他又與推進槳手互不幹擾。後來船體加大,槳葉麵積也隨之增加,就逐漸產生了舵。