1000多年前,北宋繁华的都城汴京,市井喧嚣,繁忙的河道百船竞渡。如今历史上的这一幕早已烟消云散,这些木制的巨大河船也已经湮没在深邃的年代中,但用于建造这些木船的造船技术,却流传在世界造船史上,有些发明比如舵,直到今天还在各种船舶上被广泛应用。
舵是用来操纵和控制船舶航向的,一般位于船尾,又称船尾舵,它是中国造船技术方面的一项重大发明。
从经验和出土文物上都能看出,舵是由桨演变而来。
桨可以在作推进工具时,兼顾控制航向。但当众多桨手划船时,既要推进又要控制航向就相当困难,于是就专设一名桨手控制航向,他位于船尾,因为船尾距船的转动中心较远,在改变船的航向上最省力、快捷,同时他又与推进桨手互不干扰。后来船体加大,桨叶面积也随之增加,就逐渐产生了舵。
在广州出土的东汉陶船,距今已近2000年,在其尾部正中位置上已经有了舵,这个舵比操纵桨桨叶的面积宽大很多,还残留着以桨代舵的痕迹。但从世界范围来说,它是最早的舵,到了12世纪末,相当于我国南宋时期,在西方教堂的雕刻上才出现了欧洲最早的舵。
宋元时期,中国社会经济高速发展,海外贸易步入高峰,内河运输的规模也远胜前代,这一时期造船技术也发展到空前的水平。《清明上河图》以写实手法描绘了在都城的运河汴河上行驶的20多条客船、货船、漕船和渡船,体现了当时内河船高超的制造技术,同时可以看出沿用至今的先进舵型,在当时已经被普遍运用。从这些作品和后来人们仿制的模型上,你能看出古代聪明的造船者,根据不同水域,为舵设计了不同的外型。
吃浅水的船,舵叶比较宽。海船的舵杆很长,舵叶不是宽而是长,长就是到深水里面去。
河船的舵叶扁而宽,原来是为适应河道水浅,舵叶不会触到河底而受损,但在这里最具有智慧的技术点是舵杆和舵叶摆放的位置。
这种舵叫平衡舵,是当时世界上最先进的舵,从《清明上河图》可以看出平衡舵已经被普遍使用。似乎是为了印证这幅名画描绘的历史真实性,1978年,在天津市静海县出土了一条北宋末年的木船,这条船的船尾就设有平衡舵。平衡舵的特点是舵杆安插在舵叶的中间,舵杆前后都有舵叶,转动起来会省力。至今在全世界应用最多的正是平衡舵。
令许多历史学家和造船史学者兴奋的是,1974年在福建泉州海边出土了一条南宋末年的海船。一般来说,先进的造船技术更多体现在海船的制造中。历史上我国福建打造的尖底海船名满天下。
这艘出土的宋代海船是13世纪世界最先进的远洋货船,船舵的舵承座上有孔。舵的整个结构、造法及使用的材料,都是非常先进的、很讲究的。舵孔壁有点倾斜,但是它是一种竖舵。现在虽然没有发现这艘海船的舵杆、舵叶,但是上面发现了绞车的一段,这说明它是升降舵。
升降舵,是舵的一种类别。当船进入浅水区域,舵就升上来,以免受损;当船行进中不需要改变方向时,舵升上来能减少阻力;当需要改变航向时,舵降到最低,这样舵效最高;有风浪时,舵叶降至最低,可以减轻船体的摇晃和随风漂泊。
我国的海船体积很大,所以舵也相应较大。出土的郑和船队曾用的巨型舵杆,舵杆长达11米多,有三层楼高,非二三十人莫能举。这么大的舵杆靠人工难以操作,只能靠绞车、绳索等成套装备,才能操纵控制。所以我国古代的海船,一般都有这些设备,那么在宋代海船上发现绞车残段,也就顺理成章了。
这种舵在这里有两个作用。一个作用是升降。海船舵的升降主要是到深水里面去的时候,它如果降到最低,那它的舵效就最高。如果靠岸边或浅水的时候,它这个舵就要升起来。操作是用里面绞车,人摆动绞车的杠杆,然后就升降。这是海船舵最主要的一个特点,也是中国舵一个最主要特点,就是可以升降。再一个是可以转动,转动就是靠扳动舵柄把舵转动,以后就可以使船转方向。
在平衡舵、升降舵外,中国的另一个发明是“开孔舵”,因为舵上有许多小孔。一般情况下,小孔不影响舵控制航向的作用,但它却能使舵在水中转动起来时更容易。直到公元1901年,“开孔舵”才传到西方。在那以前,西方用煤作燃料的鱼雷艇虽然每小时可航行30海里,但在全速航行时却无法转动舵。“开孔舵”正好解决了这一难题。
舵的出现,在船舶发展史上是一件具有重大意义的事,它与风帆、指南针一起,组成了保证船舶安全航行的三大条件。