1. 滑肩同口模型的建立与计算

如图5-50所示，滑肩同口早在宋代就出现了，它结构简单，制造船舶时也更方便安装，使用捻料捻缝后，用钉子连接，能满足船体强度的要求。因此，这里以滑肩同口与钩子同口来做对比。

图5-50　滑肩同口尺寸（单位：mm）

滑肩同口的有限元模型，如图5-51所示。

图5-51　滑肩同口有限元模型

将此模型加载和7号舱壁的钩子同口采用同样的载荷进行，计算结果如图5-52所示。与上一节相同，将铁钉单元单独显示。

图5-52　滑肩同口的计算结果

由图5-52可知，中拱状态时铁钉等效应力为282 MPa，由于缺乏当时金属铸造工艺的资料，考虑到普通铸铁抗拉强度在200—300 MPa，这里铁钉强度不够，应该增加钉子的数量。

表5-19是在7号舱壁的同等条件下，钩子同口和滑肩同口的强度比较。

表5-19　钩子同口和滑肩同口计算结果比较

2. 结果分析

通过比较可以得到以下结论：

（1）在正常航行中，使用钩子同口和滑肩同口，木板所受集中应力两者相差不大。

（2）钩子同口的铁钉上的等效应力是滑肩同口的铁钉上的等效应力的45%左右。

（3）算例中，滑肩同口在中拱状态下，两根铁钉强度已经不足，需要增加铁钉的数量。这对于古代建造大型船舶的工艺来说是致命的缺点。

3. 结论

经过分析，可以得到以下主要结论：(www.daowen.com)

在木质船舶工艺中发明的钩子同口，尽管木连接结构本身受到的应力没有改变，但钉子上的集中应力相比之前使用的滑肩同口降低50%以上，所需要的钉子的数量大大减少，从而减轻船舶自重，减小工艺难度。这说明钩子同口结构更加先进合理，这种优势当船舶主尺度越大时，体现得越明显。

通过现代船舶结构分析的理论和方法证明，中国古代在17世纪的造船工艺能成为建造如同郑和宝船那样巨大的木质帆船的技术基础。

【注释】

[1]樊承谋、王永维、潘景龙：《木结构》，高等教育出版社，2009，第1-2页。

[2]张奎元、王常山：《中国隋唐五代科技史》，人民出版社，1994，第164页。

[3]席龙飞：《中国造船史》，湖北教育出版社，2000，第165页。

[4]杨槱：《帆船史》，上海交通大学出版社，2005，第62页。

[5]席龙飞：《中国古代海洋船舶》，海天出版社，2019，第90页。

[6]KennJensen：DocumentationandanalysisofAncientShips，PhDThesisofDTU（Denmark Technology University），1999

[7]KennJensen：DocumentationandanalysisofAncientShips，PhDThesisofDTU（Denmark Technology University），1999

[8]陈振端：《泉州湾出土宋代海船木材鉴定》，载福建省泉州海外交通史博物馆编《泉州湾宋代海船发掘与研究》，海洋出版社，1987，第147-150页。