中外古帆船逆风航行技术史比较研究

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1、中外古帆船逆风航行技术史比较研究文:普鲁士掷弹兵帆船的出现船是人类伟大的创造之一,是人类在水上进行生产、军事和游乐的必要工具。最初的船只是简单的浮体和桨为动力。随着人们不断对船的容积和载重量的追求，木板船开始出现。这时单纯使用桨的人力推动开始出现了局限性，人们在水上操架船只，不难发现风力可以推船前进，于是使用大自然力量作为船的动力工具，帆出现了。帆可以说是一块编织物，用不同方式扬挂在船上，以利用风压和风流推动船舶沿着它的航线进行。[1]有记载的最早的帆船出现在古埃及。从古埃及的一个王墓中出土的一件陶制花瓶，上面绘有世界上最古老的帆船的黑影图。该船的首尾两端高

2、高地翘起，在近首处树一桅并挂一方帆。而我国帆船出现的年代，多数是史学家认为“最少也有3000年历史了”。其主要证据是殷商时代甲骨卜词中的“凡”字，认为是“帆”字。著有《中国舰船史》的作者唐志拔在书中这样认为，由于我国进入奴隶国家比较晚，所以在我国奴隶社会时期，船舶发展比古埃及，腓尼基，古希腊，迦太基等古国要差一点。[2]顺风调戗的出现如果说早期的帆船是利用大自然的力量对抗大自然的话，那么这股力量还远未到随心所欲运用的阶段。早期的帆船多为原始的横帆，它们顺风航行能力不错，但要横向对风，只能顺风航行。大多数船只航行前，要的等待合适的风向。例如印度洋上的商船航行前

3、，习惯于等待季风。因此帆船出现的虽早，由于早期的战舰冲撞战术对机动力的要求，还是以桨为主要动力。但是人类并未因此而屈服于大自然，很快人类就发现了如何在逆风下航行的方法。早期和希腊罗马船只采用一种复杂的卷帆索，采用不同的办法收缩半面横帆。使帆具备类似三角帆的特点，可以受横侧风，具备了顺风调戗的能力。[3]逆风调戗的出现虽然顺风调戗一定程度上解决了风向的问题，但是这种航行方式非常的勉强，因此大部分情况下，古希腊罗马人更多是等顺风时再出发。[4]这个问题在中国方面取得了突破，产生的了抢风航行。抢风航行的原理是伯努利效应[5]，要求帆有像机翼一样的弧形，类似机翼的原

4、理。当帆的前部和后部产生了不同的流速，流速慢的部分产生的静压强比流速快的部分大，这个压力差使帆船获得了向前的推力。不过在正逆风45度左右时，是没法产生有效推力的。[6]因此纵帆船的航行方式是抢风调戗。在中国出现了一种撑条式纵帆，最早的记载在唐代玄宗时（公元712-742年）郑虔的某幅船画。有了这纵帆和舵，就可能逆风调戗航行。这种方式比顺风调戗更为有效，真正实现了逆风航行。[7]而西方逆风调戗的技术出现略晚了一点。不同于中国的撑条式纵帆，西方更多是使用三角帆。可以追溯到公元886年希腊的手抄本上，在公元9世纪末拜占庭已经广泛的使用。由于它优越的逆风调戗能力，后

5、来迅速在地中海推广。在13世纪十字军东征时期的船上已经广泛运用。[8]舵的发展虽然逆风航行的主要因素是帆的发展,但是由于舵在船只的转向中也起到较大的作用。早期对船舶方向的操控主要依赖尾部的操桨手，一般称尾部控制船方向的桨为操纵桨或者桨舵。随着技术发展，桨舵逐渐从船舷发展到尾部，增大面积改为绕轴转动，失去了桨的功能，变成了专门控制方向的工具：舵。中国最早有关舵的记载，可以追溯到汉代的《释名·释船》：其尾曰柁(舵)。柁，拖也，在后见拖曳也，且言弼正船，使顺流不他厌也。但是早期的记载很可能是指操纵长桨，要具备舵的特征,则要追溯的公元4世纪郭璞对《方言》一书的注释：

6、“今江东呼为轴也”显然从这时开始人们有了枢轴的概念。李约瑟认为，桨和舵的明显区分大约在公元450年左右。[9]早期西方对船方向的操控继承自古埃及的操纵桨，最先发展出舵的是北欧地区。在西方的比利时和英格兰地区的洗理盘上所雕刻的船出现了尾柱舵，这些盘子年代约在1180年，因此我们估计西方在1180年发展出尾柱舵，[10]也追上了中国的脚步。结论总体而言，中外逆风航行技术的发展上各有千秋。从逆风航行技术的发展上无异是西方更为早一点，但是中国后来者居上，抢先出现能逆风掉戗的帆和舵。不过欧洲也很快发展出了自己相应的帆和尾柱舵，因此可以认为，等到了12世纪时，中外都具备

7、了较好的逆风航行能力，技术相互之间没有太大的差距，水平基本持平。备注[1]《中国科学技术史第四卷第三分册》科学出版社p588[2]具体参见《中国舰船史》海军出版社P12-P23[3]具体参见《中国科学技术史第四卷第三分册》p666-p667的描述，原出处亚里士多德的《力学》[4]具体参见《技术史第二卷》p409《中国科学技术史第四卷第三分册》p666《中外船史图说》p32-p33[5]流速增加，压强降低。图参照《流体动力学》[6]因此它在正顺风时不如横帆有效。[7]《中外船史图说》p51，同时《帆船史》认为有史料的逆风航行得追溯到明代沙船p59同时《中外船史

8、图说》又认为在1世纪中国就具备逆风调戗能力，又在p5