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古代在船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備方面的造船技術(shù)上，很長的歷史時期一直處于世界先進水平。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)、桐油及油漆封護技術(shù)、指南針、船塢等，都是中國在造船技術(shù)的發(fā)明和使用，是對世界造船技術(shù)的貢獻。下面，我們首先來看龍骨結(jié)構(gòu)。一、龍骨結(jié)構(gòu)

中國古代船舶的龍骨結(jié)構(gòu)是造船業(yè)中的一項重大發(fā)明，對世界船舶結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。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，用來支撐船身，使船只更堅固。同時吃水深，抗御風浪能力十分強。歐洲船舶在十九世紀初才開始采用這種龍骨結(jié)構(gòu)，比中國晚了數(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的震動。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一個艙區(qū)。這一船舶結(jié)構(gòu)是中國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，由于艙與艙之間嚴密分開，因此在航行中，特別是在遠洋航行中，即使有一兩個艙區(qū)破損進水，水也不會流到其他艙區(qū)。從船的整體來看,仍然保持有相當?shù)母×?，不致沉沒。如果進水太多，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不嚴重，進水不多，只要把進水艙區(qū)里的貨物搬走，就可以修復破損的地方，不會影響船舶繼續(xù)航行。如果進水較嚴重，也可以駛到就近的口或陸地進行修補。因此，水密隔艙既提高了船舶的抗沉性能，又產(chǎn)加了遠航的安全性能。

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在個別的艙區(qū)中裝貨和取貨，提高了裝卸的效率，又便于進行管理。水密隔艙的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，還使得隔艙板與船殼板緊密結(jié)合起來，實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度，而且取代了加設(shè)肋骨的工藝，使造船工藝簡化。中國船舶采用的水密隔艙結(jié)構(gòu)，很早就受到國外的贊賞。元代意大利馬可·波羅在他的《游記》中，對中國的船舶作了詳細的描述。

英國的本瑟姆曾經(jīng)考察過中國的船舶結(jié)構(gòu)，并且對歐洲的造船工藝進行了改進，引進了中國的水密隔艙結(jié)構(gòu)。從此，中國先進的水密隔艙結(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)計中重要的結(jié)構(gòu)形式?？偨Y(jié)一、中國古代在船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備方面的造船技術(shù)上，很長的歷史時期一直處于世界先進水平。二、龍骨結(jié)構(gòu)和水密隔艙是中國古代造船人的偉大發(fā)明，是對世界造船史的偉大貢獻。趣味思考：你知道中國古代造船人是仿照什么動植物發(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)

在漢代中國古船已開始使用舵了。后來傳到國外，至今仍是船舶直航、轉(zhuǎn)向必備的簡單實用的設(shè)備。最初舵的發(fā)明可能是受魚尾的啟發(fā)，由槳演變過來的。早期舵桿并不與水面垂直，稱為拖舵。然而在宋代，內(nèi)河船舶上已經(jīng)開始采用平衡舵了。根據(jù)舵桿軸線在舵葉上的位置，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力矩，可使轉(zhuǎn)舵較為省力，對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。平衡舵是中國造船技術(shù)一項重要的技術(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題引起船出事的例子是不少的。舵是用來操縱和控制船舶航向的裝置。到唐、宋時代船尾舵日臻完善和成熟。除了有平衡舵，還有在舵葉上開菱形小孔,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舭龍骨，是中國造船技術(shù)一項重要的技術(shù)發(fā)明。舭龍骨是伸出船舭部的板，長度占船長的三分之一略多一些。四、減搖龍骨的作用當船在橫向搖晃厲害時，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)文獻資料，唐代水師中有一種新型戰(zhàn)船，是不畏風浪的全天候戰(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)看到了有舭龍骨實物。

減搖龍骨這一技術(shù)，對改善船舶航海性能、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”。外國船安裝減搖龍骨始于19世紀前25年內(nèi)，比中國晚了數(shù)百年?？偨Y(jié)平衡舵和減搖龍骨是中國古代造船人的偉大發(fā)明，是對世界造船業(yè)的偉大貢獻。趣味提問：你知道中國古代造船人仿照什么動物發(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)、桐油及油漆封護技術(shù)、船塢、錨泊設(shè)備、桅桿、風向標。一、鐵鋦連接技術(shù)中國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，在兩個外板間開出鋦槽，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，會出現(xiàn)縫隙，造成滲水，進水，危及船舶安全。采用一定的材料、工藝使船不滲漏，這就是中國造船史的捻縫技術(shù)。關(guān)于捻縫技術(shù)出現(xiàn)的準確年代，尚難以確定，不過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。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，出土的艌料仍堅固如初。中國傳統(tǒng)船舶習慣每年維修一次，在清除船底浮著生物后，多使用艌料進行維修、保養(yǎng)，以保證船材的耐久性。這種獨特及成熟的艌料技術(shù)一直沿用到現(xiàn)在。三、桐油及油漆封護技術(shù)中國傳統(tǒng)船舶采用桐油封護船體，是船材防腐的一種特殊技術(shù)。桐油是中國特產(chǎn)的油料樹種，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、耐酸堿和滲透性強等特點，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)《三國志·呂蒙傳》記載，為了修理較大的船艦，吳國大將呂蒙在安徽的水師基地修建了一個“形狀如偃月”的船塢。實際上，這個船塢就是一個能通往江河的大池。船由江河經(jīng)支道進入船塢后，在入口處筑一道堤壩，然后放干池中的水，船坐落在墩木上，就可進行修船工作。船修好后，將池內(nèi)灌滿水，挖開堤壩，船就能駛進江河。當然也可以在船塢內(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，呂蒙是船塢的發(fā)明人。在外國，直到1495年，才建立起歐洲第一個船塢，比我國呂蒙建的船塢晚了1000多年。五、錨泊設(shè)備

中國使用碇錨系泊很早，東漢時已經(jīng)出現(xiàn)木石錨，木石錨無論從結(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，可以認為是海軍錨的雛（除）形。到了金代，中國發(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，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、時間等印記。中國發(fā)明了四爪鐵錨。除石碇、木石錨外，還有金屬錨。中國金屬錨最早出現(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

又稱桅桿，是指豎立于船上用于掛帆駛風的粗木桿。據(jù)三國時期《南州異物志》記載，漢朝出現(xiàn)4帆，三國時期出現(xiàn)7帆。多桅多帆是中國傳統(tǒng)船舶一項重大進步，隨著船長的增加采用多桅多帆，可在獲得大推進力和高航速的同時，使桅不過分高，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，有利于船體的強度。

桅七、風向標

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