理论教育 郑和宝船的船舱壁结构发展:技术剖析

郑和宝船的船舱壁结构发展:技术剖析

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:船舶的水密舱壁是中国的一项创造。据史料记载,晋代的卢循就建造了有8个分舱的“八槽舰”,这项重大发明已经为唐宋元明清大量出土的中国古船所证实。泉州出土的宋代木船体现出水密舱壁技术的先进工艺和技术。其作用显然是为了固定舱壁而有利于船体的刚度与强度,也有利于舱壁及外壳板的水密性。可以说,水密舱壁的设置不但极有力地增加了船舶强度,而且能使船舶抗沉性大大提高,十分有利于船舶向大型化发展。

郑和宝船的船舱壁结构发展:技术剖析

船舶的水密舱壁是中国的一项创造。据史料记载,晋代的卢循就建造了有8个分舱的“八槽舰”,这项重大发明已经为唐宋元明清大量出土的中国古船所证实。

1960年在江苏省扬州市施桥镇出土的唐代木船残留5个大舱和若干个小舱,这是目前所能见到最早的水密隔舱的出土文物实证。1973年江苏省如皋县蒲西公社(今如皋市白蒲镇)马港河旁出土的唐代晚期木船分为9个舱,船舱长度在0.92~2.86 m不等。

泉州出土的宋代木船体现出水密舱壁技术的先进工艺和技术。全船设12道水密舱壁,在舱壁座上方开不大的流水孔,用木塞塞住可以保证舱壁水密,拔掉木塞可以使舱内水流往最低处,便于及时排除舱内积水。在首部的断水梁(防撞舱壁)和桅舱前后壁不设流水孔。如图5-12所示。

图5-12 泉州宋船留有锔槽的横舱壁以及舱壁后方的肋骨

舱壁相邻的两块板列为平接,舱壁与船外板为了加强连接强度,采用了铁锔连接。其中锔钉长约500 mm、宽50 mm、厚6 mm,锔钉上有4个方孔钉在舱壁上。下端折成直角,用以钩住外板。水密的横舱壁即用挂锔连接外板,不但起到使横舱壁支撑外板的作用,而且严格限制了横舱壁的位移。显然,技术上铁锔比木钩钉更为先进。

挂锔的根本作用在于将外板拉紧并钉连在舱壁上。做法是,在舱壁上预先开锔槽,在外板开孔缝,把锔钉由外向内打进并就位在舱壁的锔槽内,再用钉将锔钉钉在舱壁上。如图5-13所示。

挂锔这种灵活实用的建造古木船的工艺,20世纪80年代仍在江河与沿海建造木船地区使用。

图5-13 泉州宋船所用的挂锔

泉州宋船另一先进之处在于,舱壁板与壳板的交界处设有肋骨。值得注意的是,船中以前的肋骨都装在壁板之后,船中以后的肋骨又都装在壁板之前,这有助于舱壁板的固定和全船的整体刚性。近代铆接钢船上的水密舱壁设周边角钢,从功用到安装部位,这肋骨与周边角钢都是一致的,可以说后者是由前者演变而来的。[5](www.daowen.com)

蓬莱出土的元末古船证实了水密舱壁在元代已经获得普遍性应用,与出土的宋代船舶相比,在技术上更先进的是,相邻的板列不是简单的对接,而是采用凸凹槽对接,相邻板列更凿有错列的4个榫孔。显然,这种精细的结构有利于保持舱壁的形状,从而保持船体的整体刚性,当然也有利于保证水密性。上下壁板之间,薄板用竹钉或枣核钉及铲钉固定。厚板在上下壁板之间打入木榫。铲钉、枣核钉、木榫、倒直角形槽口、倒梯形槽口不但有利于舱壁板保持一个平面,而且极大地提高了横向抗剪切、抗位移的能力。其结构严谨合理、工艺先进,如图5-14所示。

图5-14 蓬莱二号5号舱壁横剖面结构图(单位:mm)

蓬莱元末古船用挂锔连接水密舱壁和外板,在两舷舭转弯均设有局部肋骨,以船体最宽处为中心,凡前于此处的肋骨均设在舱壁之后,凡后于此处的肋骨均设在舱壁之前。其作用显然是为了固定舱壁而有利于船体的刚度与强度,也有利于舱壁及外壳板的水密性。这一点与泉州宋船一致,可见,这种建造方法已经是当时的船工所沿袭下来的成法,且普遍用于指导当时船舶的建造。

中国古代木船的舱壁多且间距小,使用水密舱壁有以下几个优点:首先,可以防止出现因某一舱室发生破损进水而殃及邻舱的情况;其次,水密舱壁将船舶内部进行了分舱,这样在货物的装卸和管理时比较方便;最后,由于舱壁板跟船壳板和龙骨紧密连接,加固了船体,不但增加了船舶的横向局部强度,还保证了船体的总纵强度,要是再加上舱边肋骨,船舶就会变得更加坚固牢靠。可以说,水密舱壁的设置不但极有力地增加了船舶强度,而且能使船舶抗沉性大大提高,十分有利于船舶向大型化发展。

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