船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備

船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備發(fā)展文化（一）龍骨結(jié)構(gòu)和水密隔艙內(nèi)容提要一、龍骨結(jié)構(gòu)二、龍骨的作用三、水密隔艙結(jié)構(gòu)四、水密隔艙的作用中國(guó)古代在船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備方面的造船技術(shù)上，很長(zhǎng)的歷史時(shí)期一直處于世界先進(jìn)水平。龍骨、水密隔艙、平衡舵、減遙龍骨、鐵釘和鐵鋦連接技術(shù)、艌料密封和維修技術(shù)、桐油及油漆封護(hù)技術(shù)、指南針、船塢等，都是中國(guó)在造船技術(shù)的發(fā)明和使用，是對(duì)世界造船技術(shù)的貢獻(xiàn)。下面，我們首先來(lái)看龍骨結(jié)構(gòu)。一、龍骨結(jié)構(gòu)

中國(guó)古代船舶的龍骨結(jié)構(gòu)是造船業(yè)中的一項(xiàng)重大發(fā)明，對(duì)世界船舶結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。宋代尖底海船甲板平整，船舷下削如刃，船的橫斷面為V形，尖底船下設(shè)置貫通首尾的龍骨，用來(lái)支撐船身，使船只更堅(jiān)固。同時(shí)吃水深，抗御風(fēng)浪能力十分強(qiáng)。歐洲船舶在十九世紀(jì)初才開(kāi)始采用這種龍骨結(jié)構(gòu)，比中國(guó)晚了數(shù)百年。二、龍骨的作用龍骨是在船體的基底中央連接船首柱和船尾柱的一個(gè)縱向構(gòu)件。它主要承受船體的縱向彎曲力矩。

旁龍骨是在龍骨兩側(cè)的縱向構(gòu)件。它承受部分縱向彎曲力矩，并且提高船體承受外力的強(qiáng)度。肋骨是船體內(nèi)的橫向構(gòu)件。它承受橫向水壓力，保持船體的幾何形狀。龍筋是船體兩側(cè)的縱向構(gòu)件。它和肋骨一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以便固定船側(cè)板，并能增大船體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

船殼板包括船側(cè)板和船底板。船體的幾何形狀是由船殼板的形狀決定的。船體承受的縱向彎曲力、水壓力、波浪沖擊力等各種外力首先作用在船殼板上。船首柱和船尾柱分別安裝在船體的首端和尾部，下面同龍骨連接，它們能增強(qiáng)船體承受波浪沖擊力和水壓力，還能承受縱向碰撞和螺旋槳工作時(shí)的震動(dòng)。三、水密隔艙水密隔艙大約發(fā)明于唐代，宋以后在海船中被普遍采用，部分內(nèi)河船也有采用。所謂水密隔艙，就是用隔艙板把船艙分成互不相通的一個(gè)一個(gè)艙區(qū)。這一船舶結(jié)構(gòu)是中國(guó)在造船方面的一大發(fā)明，它具有多方面的優(yōu)越性。

四、水密隔艙的作用首先，由于艙與艙之間嚴(yán)密分開(kāi)，因此在航行中，特別是在遠(yuǎn)洋航行中，即使有一兩個(gè)艙區(qū)破損進(jìn)水，水也不會(huì)流到其他艙區(qū)。從船的整體來(lái)看,仍然保持有相當(dāng)?shù)母×?，不致沉沒(méi)。如果進(jìn)水太多，船支撐不住，只要拋棄貨物，減輕載重量，也不至于很快沉入海底?；蛘呷绻捌茡p不嚴(yán)重，進(jìn)水不多，只要把進(jìn)水艙區(qū)里的貨物搬走，就可以修復(fù)破損的地方，不會(huì)影響船舶繼續(xù)航行。如果進(jìn)水較嚴(yán)重，也可以駛到就近的口或陸地進(jìn)行修補(bǔ)。因此，水密隔艙既提高了船舶的抗沉性能，又產(chǎn)加了遠(yuǎn)航的安全性能。

其次，船上分艙，貨物的裝卸和管理比較方便。不同的貨主可以同時(shí)在個(gè)別的艙區(qū)中裝貨和取貨，提高了裝卸的效率，又便于進(jìn)行管理。水密隔艙的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還使得隔艙板與船殼板緊密結(jié)合起來(lái)，實(shí)際上讓隔艙板起到肋骨作用，使船的整體抗沉能力得以提高，船體更加堅(jiān)固。第三，由于艙板跟船殼板緊密連結(jié)，起著加固船體的作用，不但增加了船舶整體的橫向強(qiáng)度，而且取代了加設(shè)肋骨的工藝，使造船工藝簡(jiǎn)化。中國(guó)船舶采用的水密隔艙結(jié)構(gòu)，很早就受到國(guó)外的贊賞。元代意大利馬可·波羅在他的《游記》中，對(duì)中國(guó)的船舶作了詳細(xì)的描述。

英國(guó)的本瑟姆曾經(jīng)考察過(guò)中國(guó)的船舶結(jié)構(gòu)，并且對(duì)歐洲的造船工藝進(jìn)行了改進(jìn)，引進(jìn)了中國(guó)的水密隔艙結(jié)構(gòu)。從此，中國(guó)先進(jìn)的水密隔艙結(jié)構(gòu)，逐漸被歐洲乃至世界各地的造船工藝所吸取，至今仍是船舶設(shè)計(jì)中重要的結(jié)構(gòu)形式?？偨Y(jié)一、中國(guó)古代在船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備方面的造船技術(shù)上，很長(zhǎng)的歷史時(shí)期一直處于世界先進(jìn)水平。二、龍骨結(jié)構(gòu)和水密隔艙是中國(guó)古代造船人的偉大發(fā)明，是對(duì)世界造船史的偉大貢獻(xiàn)。趣味思考：你知道中國(guó)古代造船人是仿照什么動(dòng)植物發(fā)明的龍骨和水密隔艙的嗎？船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備發(fā)展文化（二）

平衡舵和減搖龍骨內(nèi)容提要一、平衡舵結(jié)構(gòu)二、平衡舵的優(yōu)點(diǎn)三、減搖龍骨四、減搖龍骨的作用一、平衡舵結(jié)構(gòu)

在漢代中國(guó)古船已開(kāi)始使用舵了。后來(lái)傳到國(guó)外，至今仍是船舶直航、轉(zhuǎn)向必備的簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)備。最初舵的發(fā)明可能是受魚(yú)尾的啟發(fā)，由槳演變過(guò)來(lái)的。早期舵桿并不與水面垂直，稱(chēng)為拖舵。然而在宋代，內(nèi)河船舶上已經(jīng)開(kāi)始采用平衡舵了。根據(jù)舵桿軸線(xiàn)在舵葉上的位置，可分為平衡舵、不平衡舵和半平衡舵。平衡舵能夠縮小舵扇平面的擺動(dòng)力矩，可使轉(zhuǎn)舵較為省力，對(duì)控制船只航向有較好的效果。宋船的平衡舵，是世界上最早發(fā)現(xiàn)的平衡舵。平衡舵是中國(guó)造船技術(shù)一項(xiàng)重要的技術(shù)發(fā)明。

二、舵的作用

船航行中，舵是非有不可的，如果"舵失針迷，如坐積薪而待燃"。古今中外由于舵出了問(wèn)題引起船出事的例子是不少的。舵是用來(lái)操縱和控制船舶航向的裝置。到唐、宋時(shí)代船尾舵日臻完善和成熟。除了有平衡舵，還有在舵葉上開(kāi)菱形小孔,使舵葉兩側(cè)的水相通，轉(zhuǎn)舵既省力又不影響舵效的開(kāi)孔舵。有的舵上還加設(shè)懸舵索和絞舵裝置，以便根據(jù)航道深淺調(diào)整舵葉入水深度。三、減搖龍骨減搖龍骨也稱(chēng)舭龍骨，是中國(guó)造船技術(shù)一項(xiàng)重要的技術(shù)發(fā)明。舭龍骨是伸出船舭部的板，長(zhǎng)度占船長(zhǎng)的三分之一略多一些。四、減搖龍骨的作用當(dāng)船在橫向搖晃厲害時(shí)，人易暈船，影響作業(yè)、作戰(zhàn)。減搖龍骨既舭龍骨具有減小搖擺幅度的作用。最早可能出現(xiàn)于唐代。據(jù)文獻(xiàn)資料，唐代水師中有一種新型戰(zhàn)船，是不畏風(fēng)浪的全天候戰(zhàn)船，分析應(yīng)該是安裝了舭龍骨。另外，從出土的宋代海船中已經(jīng)看到了有舭龍骨實(shí)物。

減搖龍骨這一技術(shù)，對(duì)改善船舶航海性能、保證航海安全，起到了重要作用。它“不占據(jù)船舶體內(nèi)的體積，并且能造成顯著的防搖效果”。外國(guó)船安裝減搖龍骨始于19世紀(jì)前25年內(nèi)，比中國(guó)晚了數(shù)百年?？偨Y(jié)平衡舵和減搖龍骨是中國(guó)古代造船人的偉大發(fā)明，是對(duì)世界造船業(yè)的偉大貢獻(xiàn)。趣味提問(wèn)：你知道中國(guó)古代造船人仿照什么動(dòng)物發(fā)明的減搖龍骨嗎？船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備發(fā)展文化（三）

鐵鋦技術(shù)和艌料密封等其他發(fā)明內(nèi)容提要介紹了我國(guó)古代造船人的其他偉大發(fā)明，如：鐵鋦連接技術(shù)、艌料密封和維修技術(shù)、桐油及油漆封護(hù)技術(shù)、船塢、錨泊設(shè)備、桅桿、風(fēng)向標(biāo)。一、鐵鋦連接技術(shù)中國(guó)古船除了使用鐵釘連接外，還廣泛使用鐵鋦連接技術(shù)。鐵鋦是用鐵鍛制的造船緊固件，是一種兼有螺栓和釘連接功用的連接工藝。主要使用在船體的外板之間、外板與艙壁板、肋骨、以及內(nèi)部構(gòu)件之間。如蓬萊元朝古船，在兩個(gè)外板間開(kāi)出鋦槽，鐵鋦緊掛在艙壁板上，既保證了艙壁板的定位，又加強(qiáng)了艙壁板與外板的連接。據(jù)泉州宋朝古船鐵鋦文物表明，宋朝古船制造中已采用鐵鋦工藝，這種中國(guó)古代造船特有的掛鋦連接工藝沿用至今。二、艌料密封和維修技術(shù)

所有木船，板與板之間由于木材熱脹冷縮，日曬雨淋，碰撞損壞等，會(huì)出現(xiàn)縫隙，造成滲水，進(jìn)水，危及船舶安全。采用一定的材料、工藝使船不滲漏，這就是中國(guó)造船史的捻縫技術(shù)。關(guān)于捻縫技術(shù)出現(xiàn)的準(zhǔn)確年代，尚難以確定，不過(guò)已為楊州施橋出土的唐代木船和其后出土的多條古船所證實(shí)。這些古船上已經(jīng)使用了捻縫技術(shù)。

艌料有兩種，一種是麻板，用麻絲、桐油、石灰調(diào)制而成，福建等地還有使用貝殼灰、桐油、麻絲調(diào)制的麻板，主要用于填塞板縫等較大縫隙，保證了船體的水密性。第二種是艌料，用桐油和石灰調(diào)制而成，主要用于密封釘孔和較小的孔隙，封堵鐵釘，可防止鐵釘生銹腐蝕。2005年出土的蓬萊明朝戰(zhàn)船上，在艙內(nèi)外板表面有大面積使用艌料的痕跡，出土的艌料仍堅(jiān)固如初。中國(guó)傳統(tǒng)船舶習(xí)慣每年維修一次，在清除船底浮著生物后，多使用艌料進(jìn)行維修、保養(yǎng)，以保證船材的耐久性。這種獨(dú)特及成熟的艌料技術(shù)一直沿用到現(xiàn)在。三、桐油及油漆封護(hù)技術(shù)中國(guó)傳統(tǒng)船舶采用桐油封護(hù)船體，是船材防腐的一種特殊技術(shù)。桐油是中國(guó)特產(chǎn)的油料樹(shù)種，主要產(chǎn)地有云南、江西、四川、湖北、安徽等地，是由桐油種子所榨取的油脂。淡黃色，半透明，具有粘性大、耐酸堿和滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，用于涂抹木船船材表面，有防腐、隔水、隔潮、迅速干燥、耐高溫、附著力強(qiáng)等效果。桐油還用作捻縫油灰的調(diào)和劑。四、船塢

船塢

據(jù)《三國(guó)志·呂蒙傳》記載，為了修理較大的船艦，吳國(guó)大將呂蒙在安徽的水師基地修建了一個(gè)“形狀如偃月”的船塢。實(shí)際上，這個(gè)船塢就是一個(gè)能通往江河的大池。船由江河經(jīng)支道進(jìn)入船塢后，在入口處筑一道堤壩，然后放干池中的水，船坐落在墩木上，就可進(jìn)行修船工作。船修好后，將池內(nèi)灌滿(mǎn)水，挖開(kāi)堤壩，船就能駛進(jìn)江河。當(dāng)然也可以在船塢內(nèi)建造新船。這是迄今為止有史料記載的世界上最早的船塢，其原理與現(xiàn)代的船塢大體相同?？梢哉f(shuō)，呂蒙是船塢的發(fā)明人。在外國(guó)，直到1495年，才建立起歐洲第一個(gè)船塢，比我國(guó)呂蒙建的船塢晚了1000多年。五、錨泊設(shè)備

中國(guó)使用碇錨系泊很早，東漢時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)木石錨，木石錨無(wú)論從結(jié)構(gòu)外形特征還是工作原理上，與現(xiàn)代海軍錨非常相似，可以認(rèn)為是海軍錨的雛（除）形。到了金代，中國(guó)發(fā)明了鐵錨。鐵錨多為四爪，也有三爪的。

鄭和下西洋的船舶因大小不等，錨也就有大有小。大鐵錨要鍛造出來(lái)，顯然需要很高超的鍛造技術(shù)。明代鐵錨造完后，一般在錨柄上打上編號(hào)、時(shí)間等印記。中國(guó)發(fā)明了四爪鐵錨。除石碇、木石錨外，還有金屬錨。中國(guó)金屬錨最早出現(xiàn)于金代，上有“女真大字”的金屬錨已經(jīng)出土。此外，元明鐵錨實(shí)物亦有出士，有四爪錨、三爪錨等。其中四爪錨為最多。

六、桅桿

又稱(chēng)桅桿，是指豎立于船上用于掛帆駛風(fēng)的粗木桿。據(jù)三國(guó)時(shí)期《南州異物志》記載，漢朝出現(xiàn)4帆，三國(guó)時(shí)期出現(xiàn)7帆。多桅多帆是中國(guó)傳統(tǒng)船舶一項(xiàng)重大進(jìn)步，隨著船長(zhǎng)的增加采用多桅多帆，可在獲得大推進(jìn)力和高航速的同時(shí)，使桅不過(guò)分高，以確保船的穩(wěn)定與安全性。多桅多帆還可使船體受力較為均勻，有利于船體的強(qiáng)度。

桅七、風(fēng)向標(biāo)

由于受季節(jié)、氣候變化的影響，海風(fēng)風(fēng)向變化莫測(cè)。下西洋船隊(duì)為了保證船舶的正常航行，船上裝有風(fēng)向設(shè)備。風(fēng)向設(shè)備主要有順風(fēng)旗，即在桅桿頂部掛許