中國古代造船理論綜述

頓 賀 頓秀媛

（1.武漢理工大學，湖北武漢 430063；2.武漢長江船舶設計研究院，湖北武漢 430062）

勇敢、勤勞、智慧的華夏祖先，以先進的理念、優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化和科學技術(shù)，使中國成為世界四大文明古國之一。

中國的數(shù)術(shù)（數(shù)學）首先傳到尼羅河畔，進而傳到歐洲。南齊時祖沖之計算的圓周率結(jié)果比西方同時期的結(jié)果更精確。漢字傳到了日本和朝鮮半島。中國的紡織、冶煉技術(shù)、水稻種子及其載培技術(shù)，在秦漢時期傳到了日本，使得日本從原始社會的繩文時代一步跨入到農(nóng)耕社會的彌生時代。長沙馬王堆西漢墓出土的一件衣服薄如蟬翼，重50g，收起來可裝到一個火柴盒內(nèi)，至今還不能百分之百仿造。湖北省隋州戰(zhàn)國曾候乙墓出土的一件青銅器，至今還未能揭開當時是如何鑄造之迷。已出土的兩千多年前的越王勾踐劍，至今不但精新如初，而且鋒利無比。指南針、火藥、印刷術(shù)、造紙，這四大發(fā)明源于中國，早已得到世界的公認。其實，在中國古代的造船方面，如便于操縱的平衡帆、可倒桅、明輪推進、櫓、舭龍骨、水密艙壁、船尾舵、鐵釘聯(lián)接船體板材、指南針用于航海等，在世界上也出現(xiàn)最早，有的還傳到國外。

中國很長時間用文言文，有時難懂，但語言精煉是其特點。我國古文獻浩瀚如海，每個人也只能接觸到“九牛之一毛”，即使如此，從“一毛”之中還是能看到一些蛛絲馬跡。讀釋已看到的古代有關(guān)造船方面的理論論述的文獻，至今仍然令人欽佩不已，這些論述，極其精煉，確切。

1 船舶設計方面的理論

漢代劉熙著的《釋名》說：船“江南所名短而廣安不傾危者也”［1］，這里說的是增加船寬有利于穩(wěn)性，它仍然是至今改善船舶穩(wěn)性簡單有效的方法之一。

在講到舵對船的航向穩(wěn)定性作用原理時，是這樣敘述的：“其尾曰柁，柁柁也，在后拕曳也，且言弼正船使順流不使他戾也”［1］。這里實際講的是舵的工作原理，是船舶操縱性的問題。

船舶重心過高，對穩(wěn)性不利，因此，當穩(wěn)性緊張時，人們往往想方設法降低重心高度來改善穩(wěn)性，對此，古人也有論述。古代大龍舟上層建筑發(fā)達，長寬比為10：1，如何保證穩(wěn)性呢？宋代孟元老著《東京夢華錄》說北宋都城開封金明池大龍舟“底上密排鑄鐵大銀樣如桌面大小者，壓重庶不欹倒也”［2］。而古代戰(zhàn)船，降低重心改善穩(wěn)性的方法，《明史·兵志》有記載：“下實土石”［3］。

海船更怕水線以上受風面積過大，風壓中心過高，對穩(wěn)性不利，因此，船的上層建筑不能像內(nèi)河船那么豐滿，否則船舶穩(wěn)性不夠，導致船毀人亡。北宋宣和年間的神舟、客舟，被官方征用或改建后，增加了上層建筑，使受風面積過大，船工提出意見，北宋徐兢著《宣和奉使高麗圖經(jīng)》載：“舟人極畏喬高”“以其拒風，不若仍舊為便”［4］。當然，當官的聽不進船工的意見，只好采取“舟腹兩旁縛大竹為囊以拒浪”“船的裝載也以水不過竹囊為度”［4］的補救措施。這即是穩(wěn)性的問題，也是改善穩(wěn)性發(fā)明的一種方法，它是理論與實踐相融合的產(chǎn)物。

關(guān)于破艙穩(wěn)性的問題，西漢劉向收錄戰(zhàn)國時期的資料匯編的《戰(zhàn)國策》強調(diào)說：“乘舟漏不塞則舟沉矣，塞漏舟而輕”［5］。也就是說，船萬一破艙進水，必須及時堵漏。否則就有沉船的危險。

船舶過度橫傾，也會喪失穩(wěn)性，甚至導致沉船，因此，船舶設計、使用時要注意船舶的浮態(tài)。在現(xiàn)代，貨船裝貨時還多配有專門的理貨員。據(jù)清代楊晨著《三國會要·舟師》引《魏略》載：“孫權(quán)乘大船來觀軍，曹公使弓弩亂發(fā)，箭著其船，船偏重，將覆，因迴船復以一面受箭，箭均船平，乃還”［6］。這就是傳說中的三國“草船借箭”。也可以說是重心調(diào)整改善穩(wěn)性的一次生動的例證。

對船舶的浮性，古人也有論述。戰(zhàn)國慎到所著《慎子》中說：“燕鼎之重乎千鈞，乘于吳舟則可以濟，所托者浮道也”［5］，“濟”就是渡。這里是說，不要看用青銅鑄造的大鼎有千鈞重，放在船上，依靠船具有的漂浮能力就能過河。又說：“千鈞得船則浮錙銖，失船則沉，非千鈞輕而錙銖重也，有勢之與無勢也”［5］，這是因為用了有浮力的船了。西漢劉安等著的《淮南子》說：古人“見窾木浮而知為舟”［5］，“窾”是洞的意思，如果樹洞朝上，因洞的存在，木材的本身自重更小，浮力與自重之比變大，多余的浮力就可裝載了，這正是水面船舶浮性理論的基礎(chǔ)。

關(guān)于流體力學也有短而精辟的論述。三國萬震著《南州異物志》：“外儌?cè)穗S舟大小，或作四帆，前后沓載之”“其四帆不正前向，皆使邪移相聚，以取風吹。風后者激而相射，亦并得風力，若急則隨意減之。邪張相取風氣，而無高危之慮，故行不避迅風激波，所以能疾”［7］。這里從空氣流體力學角度通俗地分析了風對帆的聯(lián)合作用。

明宋應星《天工開物》講舵時有：“舵為主帥”“故制舵障水，使不定向流舵板一轉(zhuǎn)，一泓從之”“凡舵力所障水，相應及船頭為止，其腹底之下，儼若一派急流，故船頭不約而正，其機妙不可言”［8］。這里講的是船的操縱性，船體、舵、水流之間的相互作用。

在設計舵時，要注意舵的尺寸把握?！短旃ら_物》在講到船尾舵設計時強調(diào)：“凡舵尺寸，與船腹切齊。若長一寸，則遇淺之時，船腹已過，其梢尾使舵膠住，設狂風力勁，則寸木為難不可言。舵短一寸，則轉(zhuǎn)運力怯，回頭不捷”［8］。提醒人們，在對舵的尺寸及大小設計時要注意的事項。

我們都知道，不同的航區(qū)，不同的航段，對船的結(jié)構(gòu)和性能要求不同。據(jù)《新唐書·食貨志》載：“江船不入汴，汴船不入河，河船不入渭”［9］，“江”指長江，“卞”指卞河，“河”指黃河，“渭”指渭河。在一千多年前，已經(jīng)有了航區(qū)區(qū)分的認知，這是非常可貴的。反之，如果設計建造某航區(qū)、航段的船，必須注意航區(qū)對船的約束條件，古人那時已經(jīng)作了提醒。

2 船舶建造工藝與結(jié)構(gòu)的論述

明李昭祥著《龍江船廠志》對船舶建造工藝闡述是比較多的，例如船舶建造時：一弊船板薄，“夫板之厚薄，每船俱有定式，載在船書”。.二弊釘稀，“一尺三釘，原有成規(guī)，作頭（工頭）不能防閉小匠之竊取，至有不足，則用之必省，然畏查驗，故鉆孔雖密，入釘則疎，一經(jīng)艌過無復可辯，此須責之艌作（負責油艌的工匠），毋得互相容隱，犯者一體處治。又乘未艌時，隨意檢閱，庶可革其一二爾”［10］。明何汝濱著《兵錄》的書中所列的都是當時軍用海船，強度、釘距要求更高：“其底板每一尺用五釘，釘時將鹽鹵沾過，釘下即能吃板”（11），龍骨后的（板）“四塊之上，每尺四釘”［11］。他指出：“交鋒對壘，惟恃船力”“船力為先，萬萬不容草率者也，但造船之弊實甚多，如造時，有私減梁頭闊數(shù)以圖侵匿物料者，有板薄釘稀或攙用舊料者，其大小修有復將舊板刨削新鮮粉飾灰油以掩人目者”［11］。

對木船，艌縫技術(shù)更為重要，《龍江船廠志》說：“夫造船之工，唯油艌為最要。油艌不固，雖板厚木堅，水一入而朽隨之矣。然油艌欲固，又在灰麻如法。舂灰者心須寬，力須猛。心不寬則入油太驟而不純，力不猛則不得成胎，少弛即敗棄矣。撕麻須細”。除制作艌料工序必須到位，油灰的桐油，石灰的比例也很重要，指出：“油漆豐嗇，亦各有宜。油不嗇則木不受而多皺；漆不豐則不澤；瓦灰入油少則未久而剝落”［10］。即使是虛稍等水上部分，也不能馬虎，“而不知艌而不覆，則一經(jīng)振動，灰皆脫落，水即入之，安得不朽。此既先朽，彼亦安能獨固耶”［10］。對捻縫工藝談得再具體不過了。

《兵錄》對造船材料、施工工藝也有多處文字敘述。例如，福船的舵的記載：“舵二門，用稠木為桿，圍二尺八寸，長二丈八尺。舵葉板長一丈八尺，開揚五尺五寸，厚二寸”［11］。在講到鳥船梁頭結(jié)構(gòu)和要求時：“使風面梁用樟木，長二丈，闊一尺八寸，厚一尺六寸。天棚收狹六尺，實闊一丈四尺”“各船梁頭每二尺一道，下半樟木木片，不可接，上半松木，各厚二寸五分。梁頭兩邊用千斤樹二根，至大桅四株。梁至平人用龍骨杉木二株，自后襟門至前參（首龍骨）腳止，上圓下平，俱嵌在梁頭，庶使船身牢固”［11］。該書還記述了防雨火篷索藥的配方及制法：“制篷索藥，每白礬十斤，皮硝五斤，梔子四斤，為末，入水五斗，熬三五沸，制在篷索上，以防雨火也”［11］。這樣的工藝其它文獻也有記述。

在結(jié)構(gòu)具體細節(jié)上，文獻也有一些記載?！侗洝分v到船底龍骨連接時“前后舟參（首尾龍骨）俱頓在中舟參（中龍骨）三尺之內(nèi)，用松木砟方二尺”［11］這里講的就是主龍骨與首尾龍骨的勾子同口結(jié)構(gòu)。而龍骨板與龍骨翼板端部連接，龍骨“兩邊鑿縫以受其板”。沙船除主龍骨板外，兩旁需加龍骨翼板，其結(jié)構(gòu)要求《兵錄》也有記載。

《天工開物》對桅桿結(jié)構(gòu)也有記述：“桅用端直杉木，長不足則接其表，鐵箍逐寸包裹”［8］。

3 古代造船圖紙

在個體經(jīng)濟的古代，誠然過去有師父傳徒弟是“言傳口授”，對于技術(shù)含量高的甚至有“傳內(nèi)不傳外，傳男不傳女”的習慣，加上我們沒能見到如同現(xiàn)代板本的船舶圖紙，有可能認為古人造船是完全憑經(jīng)驗，沒圖紙，這顯然帶一定片面性。對于較復雜的大船、軍船、官船，當初應該有圖紙的。比如，官船的布置、造型、船價，都要讓當官的點頭才能建造。特別是給皇帝坐的船，要設計得皇帝滿意才行，恐怕圖紙還會幾經(jīng)修改。從多個文獻看，其實在明代，船舶的設計、建造已經(jīng)體現(xiàn)出標準化、系列化，出現(xiàn)統(tǒng)一的圖紙應在情理之中，只是當時的圖紙與我們熟悉的現(xiàn)代船舶的圖紙有差異而已，不同時代，圖紙的表現(xiàn)形式不同。

一條較復雜的船，涉及許多工種，這些工種，明代稱為“作”，例如，負責木工的稱“木作”，負責制帆的稱“帆篷作”，負責繩索的稱為“纜索作”等。沒有圖紙很難做到各工種之間的協(xié)調(diào)。

《南船記》［12］《龍江船廠志》基本繪出了預備大黃船的外觀造型總部置圖和全船結(jié)構(gòu)圖。《船政》上有平船，快船的圖，我們可以看成是總布置和總裝圖?！洞?、《船書》、《南船記》、《龍江船廠志》列有詳細材料表等。這些都是古代船舶圖紙、設計資料的表現(xiàn)形式。

唐代曹王李皋設計建造車船時，就有過圖紙。這從宋代文獻可以得到證實。南宋大臣李綱在長沙建造車船，據(jù)《梁溪先生文集》載：李綱“余得唐嗣曹王皋遺制，創(chuàng)造戰(zhàn)船數(shù)十艘，上下三層，挾以車輪鼓蹈而前”［13］。這里講到的唐李皋的“遺制”，顯然是李皋關(guān)于車船的圖紙及資料，只是李綱得到后，造的車船更大而已。據(jù)宋代文獻記載，宋官軍打造車船，還得益于高宣，公元1130年，宋軍“偶得一隨軍人，原是都水監(jiān)白波輦運司黃河掃岸水手都料高宣者，獻車船樣”［7］。于是宋官軍造八車、二十至二十三車大船，公元1131年，還建造了三十車大船。鎮(zhèn)撫使程昌寓驕傲自大，兵敗，楊么義軍奪得車船，還俘獲了高宣?！稐蠲词论E考證》：起義軍“水寨得車船的樣及都料手后”［7］，僅兩個月時間“水寨大小車樓船十余樣，勢益雄壯”［7］，高宣又幫義軍制造車船。把圖紙也稱為“樣”，這種習慣在中國由來已久，“車船的樣”應該就是車船的圖紙和設計資料。

以上說明，在中國古代，船是有過設計圖紙資料的?？上@方面目前了解很少。

4 古代船舶建造中試驗的問題

南齊祖沖之不但精通天文、數(shù)學，還是機械設計的高手。據(jù)《南齊書·祖沖之》記載：“以諸葛亮有木牛流馬，乃造一器，不因風水，施機自運，不勞人力”［14］“于樂游苑造水碓磨”。他成功地復原了三國的“木牛流馬”，建造出了“水碓磨”。他“又造千里船，于新亭江（南京東南）試之，日行百余里”［14］。這里不但記錄了中國最早出現(xiàn)了輪槳推進的“千里船”，還記錄了船舶下水后在新亭江進行過試航試驗。

宋涇原副將張中彥降金后任彰德軍節(jié)度使，正隆年間（1156～1160年），汴京（今開封）營建新宮，張中彥負責采運關(guān)中木材。他開六盤山水路可通汴梁，需在河上用一系列的船搭成浮橋。據(jù)《金史·張中彥》記載：“舟之始制，匠者未得其法，中彥手制小舟才寸許，不假膠漆而首尾自相勾帶，謂之‘鼓子卯’，諸匠無不駭服，其智巧如此。浮梁巨艦畢功，將發(fā)旁郡民曳之就水”［15］。這種先作模型試驗，待成功后再應用于實船的方法，至今仍然用到。

元朝最后一個皇帝元順帝，熱心于工程設計，他“自制宮漏”，機械化自動化程度是很高?！暗塾趦?nèi)苑造龍船，委內(nèi)宮供奉少監(jiān)塔思不花監(jiān)工。帝自制其樣，船首尾長一百二十尺，廣二十尺，前瓦簾棚，穿廊，兩暖閣，龍身并殿宇用五彩金裝，前有兩爪”“自后宮至前宮山下海子內(nèi)，往來游戲，行時，其龍首眼口爪尾皆動”［16］。按元尺，龍船船長達36.86m，寬6.14m。這個船不小，還要龍頭、龍尾、龍眼、龍口、龍爪都能動起來，有較大難度。元順帝親自制龍船“樣”，這個“樣”也應是包括設計圖紙和精致可行的小船模型。

1 漢，劉熙，釋名，清，王先謙撰集，釋名疏正補·釋船第二十五，上海：上海古籍出版社，1984，第384頁

2 宋，孟元老，東京夢華錄，鄧之誠注［M］.北京：中華書局，1982：185

3 二十五史，明史·兵志［M］.北京：中國文史出版社，2002：588

4 宋，徐兢，宣和奉使高麗圖經(jīng)［M］.寧波：寧波天一閣博物館館藏書籍，

5 宋，李昉，太平御覽，卷第七百六十八·敘舟上［M］.北京：中華書局，1960

6 清，楊晨，三國會要·卷十七·舟師，北京：中華書局，1956：311

7 席龍飛.中國造船史，漢，萬震，南州異物志［M］.武漢：湖北教育出版社，2000：90～91，148，149

8 明，宋應星，天工開物·舟車第九［M］.楊州：江蘇廣陵古籍刻印社，1997：266，268～269

9 二十五史·新唐書·食貨三，北京：中國文史出版社，2002：302

10 明，李昭祥，龍江船廠志，南京：江蘇古籍出版社，1999：129，130

11 明，何汝濱，兵錄·卷一，明萬歷三十四年（1605年）刊本

12 明，沈，南船記，中國造船工程學會船史研究會內(nèi)部用書

13 王冠倬.中國古船圖譜，北京：生活·讀書·新知三聯(lián)書店，2000：112

14 二十五史，南齊書·列傳第三十三·祖沖之［M］.北京：中國文史出版社，2002：697

15 二十五史，金史·列傳第十七·張中彥，北京：中國文史出版社，2002：1225

16 二十五史，元史·本記第四十三·順帝六［M］.北京：中國文史出版社，2002：186