古人的造船智慧——风帆

“孤帆远影碧空尽，唯见长江天际流”，李白的诗句名传千古，诗句中提到的帆同样经年不衰。从人力摇橹、划桨，到借助风力的帆，古人的造船智慧在行船动力的改进中体现得淋漓尽致。

在帆出现之前，船的行驶除凭借水流作用外，主要依靠的是人力。但是随着船体的不断增大和所载物品的不断增加，需要的动力也不断变大。于是人们发明了帆，开始借助自然界的风力来为船的行驶增加动力。

我国的风帆航海技术是从商周时期开始的。大约在汉晋时期，发展较为成熟的风帆技术才被运用于远洋航海。风帆技术是古代航海技术发展一次巨大飞跃，也是原始航海技术向古代航海技术发展的重要标志。

最初的风帆是固定帆，即把帆固定在一根桅杆上。但这种帆存在明显的缺点，就是只能接受顺风，即来自船尾的风，如果是逆风，几乎无法行船。后人针对此缺点将固定帆改进为活动帆，用绳索把帆系在桅杆上。这样不仅方便了帆的升降，还能根据风向来操纵绳索，改变风帆受风面的朝向。活动帆的出现大大提高了帆的受风效率，除无风的状态外，任何时候都能够获得推进力。

中国早期的风帆由植物叶或竹篾编织而成，叫做硬帆。为了使风帆更加牢固，古人不断改进技术，又发明了平行式风帆，即在帆面的水平方向，每隔一定间距安装一根竹条，从而构成一个平行的骨架。在纵帆上安装许多横向的帆竹后，当风帆遭到不同方向的风吹袭时，横向的帆竹能够使风帆较为稳定，形状不会发生大的变化，不易卷折；而当风力与帆呈某一小角度并向帆吹袭时，硬帆会产生很大的垂直于风向的升力，升力在船舶前进方向产生了分力，从而成为推动船舶前行的动力。这是中国风帆的特点，也是与西方垂式软帆的最大区别。

中国式帆船的风帆通常在起航时扬帆，停泊时落帆。由于古代的硬帆很重，扬帆时需要多人合力才能成功，因此古人还发明了专门用来省力的扬帆绞车，在遇到狂风暴雨等恶劣天气时，依靠扬帆绞车可以做到迅速落帆。

海上气候多变，航行过程中遇到恰好顺风的情况并不多，如果遇到侧风、横风或前侧风，未经改良的帆船便无法沿直线航行。而硬帆恰恰能够根据风向来调整帆的角度，充分借助可利用的风力。风帆在前进过程中还伴随产生了能使船产生横漂的横漂力，如果横漂力没有作用在船的重心，就会使船偏航。为避免偏航，需要配合舵一起使用来控制航向。成语“见风使舵”便来源于此。通过让船只在水面上走“之”字形航线，分航段调整航向，曲折前进，从而可使船最终按预定航向前进。

随着驶帆技术的加强，以及舵的操作方式越来越方便，于是也有了“八面来风”的说法，意思是无论哪个方向来的风，都可以被风帆接收转化为动力。而能将“八面来风”应用自如的只有中国的硬帆。“八面来风”配合“见风使舵”，这是智慧的中国古人总结出来的技术要领，也是我国航海技术的精髓所在。

古人的造船智慧——龙骨结构

你知道吗，我国在宋代就发明了龙骨结构。中国古代船舶的龙骨结构是造船业中的一项重大发明，对世界船舶结构的发展产生了深远的影响。

龙骨结构是船底中线处从首至尾贯通底部全长的纵向连续构件。其主要作用是用一种坚硬的材料贯通整个船体，实现有效支撑船身，使船只更加坚固稳定，同时吃水深，抗御风浪能力十分强。

龙骨结构主要由龙骨、旁龙骨、肋骨、龙筋、船壳板、舭龙骨等六个部分组成：

第一，龙骨。龙骨是在船体的基底中央连接船首柱和船尾柱的一个纵向构件，承受船体的纵向弯曲力矩，能增强船体承受波浪的冲击力和水压力，还能承受纵向行驶时的震动。

第二，旁龙骨。旁龙骨是位于龙骨两侧的纵向构件，它除了承受部分船体的纵向弯曲力矩外，还能提高船体承受外力的强度。

第三，肋骨。肋骨是船体内的横向构件，它的主要作用是承受横向的水压力，保持船体的几何形状。

第四，龙筋。龙筋是位于船体两侧的纵向构件，它和肋骨的分布方向正好相反，龙筋和肋骨一起组成了网状结构，主要作用是固定船侧板，同时增大船体的结构强度。

第五，船壳板。船体的几何形状是由船壳板的形状决定的，船壳板包括了船侧板和船底板两部分，主要作用是承受纵向弯曲力、水压力、波浪冲击力等各种船体所要承受的外力。

第六，舭龙骨。舭龙骨是安装在船侧和船底交界的一种纵向构件，它的主要作用是能减弱船舶在波浪中航行时产生的摇摆现象。

以宋代尖底海船为例，因船舶的体型巨大，所以对船只结构的坚固性有了更高的要求。当时的船舶形状为上宽下窄，底部是尖的，船体上部的甲板较为平整，船舷以下如同刀削一般。如果将船身沿着横面切开，就会发现船的横断面为“V”字形，尖底上就设置着贯通首尾的龙骨。这种上宽下窄的设计虽然不够稳定，但因船只的下半部分在水面以下，而龙骨结构比较沉重，吃水较深，因此并不会影响行船的稳定性，反而大大减少了船只前行的阻力，节省了动力，保证了船行的速度。

龙骨结构充分体现了我国古人在造船方面的智慧与才干，也体现了古人在解决实际问题时的务实精神，为我们当下的科技研究和发展提供了良好的借鉴。

本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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作者： 郑玉婷 来源：新华网

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