第二章 “大发明” 第四十八节 帆舵锚橹

    //7kankan.com//    昨晚的庆功宴上，归豹和大家谈起了重开铜矿的事情。(去看看小说网 www.7kankan.com)养敖作为军人，自然对这事很热心。薳书也赞同尽快重开，并且建议让薳申去霍具体负责此事。归豹最后看向了姜海涛。要在铜矿那里现场制造鼓风机、抽水机，他自然也该去。于是姜海涛询问归豹，自己要去多久。现在工场里的事情虽然不多，但造纸、抛石车一直没什么进展，农田灌溉马上又要开始，抽水机刚开始用，没准有什么问题，姜海涛不敢离开太久。另外一个不敢说的理由是：出了宫城后，自己会不会遭到归章、归贝的暗算？

    随后的讨论让姜海涛放了一些心，因为看样子养敖也会去霍。至于时间长短，养敖给出了两种情况。走陆路，就和去蓼城的距离基本差不多。路线是一直往南走，但过淮河后不走史河的西岸，而是走东岸，到蓼城附近后向东走二十公里就到了。时间上，差不多七八天能到，再算上在霍呆的时间，还有回程，大概一个月够了。第二种情况就是走水路，但要绕一个大弯：从胡城沿着颍河朝东南方向顺流而下，路过颍城，进入淮河；然后顺淮河向西逆流而上，进入史河后逆流向南，最后在蓼城附近上岸。这么走要比陆路的100多公里远很多，至少250公里，需要10天左右。但是和陆路比，坐船舒服一些，而且带东西更方便一点。

    这一下提醒了姜海涛。根据他的记忆，后世的大规模运输还是靠水运的，比如什么运粮食的漕运。好像秦灭楚，也是靠顺江而下的便利条件，很方便用船运输粮草兵马。这么看起来，水运要比陆运方便很多。可是现在听养敖的话，怎么好像水运的优势并不明显。姜海涛随后又想起了从蓼城回来时，渡河乘坐的木船。船板是用绳索捆起来的，没有钉子。嗯，肯定是因为现在的船不如后世的先进，所以运输能力差一些。想到这，姜海涛就提出自己打算先看看船，再决定怎么去霍。

    听了他这个要求，归豹以为他还想试一试那个螺旋桨，于是满口答应了，但也告诉不必强求，用桨划船似乎也还不错。

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    现在姜海涛带着井来到城外一个码头，看到河里的几条船后，终于明白归豹为什么说“用桨划”也不错了。这春秋时期的船，还真是让他大感意外。

    第一个意外就是船帆。还没靠近码头，他就看到河里竖着几块大东西。虽然不是白色的，但姜海涛还是立刻想起了船帆。这玩意可是借助大自然的清洁能源，零成本的，跑运输再合适不过了。按道理说，如果坐帆船去霍，应该能省不少力，速度应该也不慢呀？嗯……不对，顺风时才快呢。大概是春秋人还不懂力的原理，不会利用帆的角度逆风航行。

    可是走到近前后，姜海涛才发现自己刚才的推测不在点子上。面前的船帆不是白色，不是因为他刚才以为的用麻布造成的，而是因为它们根本就不是布，是用叶子、竹片编的！所以面前这些船帆看起来，更像一块块竹席，远比布硬多了，自然也重得多。姜海涛忍不住停下脚步问道：“井，那船帆是用什么做的？”“用竹篾编的呀？哦，那些几个颜色浅一些的，是用卢头木叶编成的。”

    姜海涛正准备问“为什么不用布”，突然意识到有点多余——现在就算是麻布都很贵，穿衣都不富裕，怎么能拿来制帆呢？而且和竹篾比起来，布肯定要不耐用，风吹雨淋下坏得快。(去看看小说网 www.7kankan.com)这样一来，春秋的帆船自然要比电影里见的那些渔船慢一些了。［注024801］

    来到船边后，姜海涛首先看了看那些竹船帆挂的方式，基本上确定它们只能顺风使用。因为帆的底部有一根横杆，两端用绳索拉到船的两侧，保证它垂直于船轴。一拉绳索，帆就挂起来了。这些帆还分成了一片片的，每片一米见方，往上每隔一两片就有一根横向的竹竿。松开绳索后，竹帆落下，会折叠起来。从几面拉起的船帆看，上面的某些竹竿也在两端系有绳索，帮助固定帆的方向。姜海涛询问了归豹派来的陪同人员后，进一步证实了自己的判断。

    他立刻发现自己可以“剽窃”一下古人的成果，设计一套可以改变和控制船帆角度的绳索，然后教这时的船工们利用任意方向的风前进。再想想课外书上好像说过，中国古代的船帆，即使在迎风的情况下，也可以通过走之字形来前进。嗯，那样应该是先朝左前方走，然后转向右前方，同时把帆转一个角度。帆应该是怎样的角度呢？［注024802］

    姜海涛蹲下身，准备在地上画图看一看。这时一艘船离开码头，他看了一眼后低下头，捡起块小石头准备画图，突然感觉有点不对头。嗯，好像有点问题？是什么呢？船需要转弯？姜海涛突然意识到什么，马上抬头看那艘离开的船。前面的景象又让他意外了一下——船上没有舵。

    不过这样说也不完全正确，应该说船上没有姜海涛过去所熟悉的那种舵——从船尾**水中的一块板。前面那条船上还是有一个类似舵的东西——一只比普通船桨更宽大的木桨。它被架在船尾，斜插到水里，一名船工正在船尾控制它。［注024803］

    姜海涛立刻站起来，登上了一艘木船仔细查看。这一下，他发现这船上不仅没有那种转动灵活的舵，还没有锚。每条船上倒是都有一根长绳索，顶端系着一个大石头。船工告诉他这叫做“碇”，如果是在湖泊中停船，把它扔下去就行了；如果是在河岸边，就直接扔到岸上。现在他们停在码头，有绳索系到码头上的木桩上，用不着它。姜海涛很容易看出，这玩艺肯定不如爪子那样的锚好用，因为它全凭自己的分量来固定。他以为是因为船小，用这碇还算可以接受。可是在问过船工，还有包括井的其他人后，他才发现这时大船也是用这种石碇，或者硬木造的木碇，根本没有爪子那样的锚。［注024804］

    在船上又仔细看了半天，甚至包括船底后，姜海涛记下了几名船工的名字，准备回去后通过养敖把他们要回去。因为他已经发现，自己对这船可以提出很多改进之处，大大提高它的能力，包括载重量、航速、省力等等。当然，这些改进也需要一些精通造船、驾船的工匠们来实践和完善。在回宫城的路上，他利用记忆中的船，从公园里的游船碰碰船，到军舰气垫船，再比对现在的船，已经想出了不少改进方法和“发明”。

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    首先当然就是船帆。刚才询问船工时，姜海涛发现自己先前的一个推测是错的，那就是竹篾造的帆比布帆重，所以船的航速慢了。船工们告诉他，这竹篾比麻布虽然重一些，但最多重两三倍，而整个船帆的重量和船比起来，要小多了，所以对航速的影响不会大。去看看小说网 www.7kaNKan.com。升降时，布帆由于重量轻，特别是更容易折叠，能比普通的竹、叶帆好很多，所以有些贵族的高档船采用布帆。姜海涛听到这里后，彻底打消了全面换用布帆的想法。不过另一项改进大有前途：改变船帆的固定方法，让它可以灵活转动，适应不同的风向。姜海涛准备回去后，立刻在宫城里造几艘木帆船模型，进行试验。

    第二就是舵。对现在的船尾结构进行一点改进，竖着打一个孔，插下根木棍，下面固定一块板，上面固定一根杆，就成了一个“新型”的舵。在刚才询问船工时姜海涛还发现，他们已经能利用船帆和舵，利用后方吹来的风前进，不必是正后方。不过这时他们用舵的方式，不完全是插在水里偏个角度而已，还会向一侧划水。姜海涛马上就明白，这是因为单靠水的偏转，转弯的力量会不够。速度不快、桨面不大，可以产生的舵力自然也小。看来春秋人采用这种桨形舵，也是因为它能像桨一样划水，而且离船远，可以提供更大的转弯力矩。眼下速度快的船，都是靠很多人划桨的，这时让一侧的人停止划桨，甚至倒着划，也可以快速转弯，甚至原地旋转。所以姜海涛设计的那种“新型”舵，只有在航速提高后才会有明显优势。

    第三项改进是在桨上，也是在了解帆、舵的情况时产生的副产品。没有风，还有迎风情况下，现在的船就只能靠划桨前进，于是船工带姜海涛看了一下木船两旁架设的木桨。桨本身没什么特别的，和姜海涛记忆中的差不多。但是他从船工们的演示中发现，他们都是面向船前进的方向，站着划桨。这可与奥运会比赛上看到的完全相反，于是姜海涛打算让划桨手转过来，背向前进方向。

    第四项是橹。这东西放在船尾，既能推进又能控制航向，一个人就搞定了。问过所有的船工，他们都没见过这种让船前进的方法。在姜海涛来源于老家、影视剧的记忆中，好像南方的水乡都爱用这东西，据说效率比桨高，还适应狭窄的水道。而且从仿生学上看，这橹应该比桨更像鱼尾，似乎效率应该更高些。具体结构记不太清楚了，但原理还记得，就是让伸到水下的那一片，斜着拨动划水就行了。这么一想，姜海涛发现这橹和螺旋桨还有点相似，只不过一个是一片，一个是好几片，一个是左右来回地划，一个是只向一个方向转着划。［注024805］

    第五项是锚。现在还没有铁，青铜也昂贵，所以姜海涛不可能造金属锚。于是他打算在现在碇的基础上，在石块上固定几根硬木，形成一个木石混合的锚。按照他的理解，后世的锚放到水里后倒下，锚爪就会扎到水底上，提高固定能力。自己现在这么凑合，虽然效果差点，但肯定也能比一块光溜溜的石头强。

    第六项是改进造船工艺。姜海涛发现他参观的那几条船，船板似乎都比较厚。以他对木材强度的了解，这船上除了底板、隔板外，侧面，甚至底部两侧的某些船板都可以再薄一些。因为它们的主要作用应该是防止水流入，不必承受太大的负重。只需要让船底中间那根船板足够粗，可以承受整艘船的重量，应该就行了。这大概就是后世所说的船的龙骨。还有沿着船每隔两三米布置的一道隔板，也没必要都那么厚。记忆中，后世船舶里的结构有点像动物骨架：纵向一根龙骨模仿脊椎，横向就是一些像肋骨的东西。所以姜海涛想，可以尝试把那些隔板改成弯曲的木条，这样既承担了侧面来的压力，也减轻了重量。当然到底行不行，得试验后才能知道。但仅仅把一些不必承受大力的船板变薄，就能大大降低船的自重，姜海涛估计能在20%以上。

    现在船板厚，姜海涛也想到了另外一个原因，那就是没有框锯。那些船板也是通过斧、楔裂开，然后用凿子慢慢修出来的，所以大多厚而窄。现在有了框锯，姜海涛设想的薄船板才有可能实现。而且这框锯还能带来另外一项好处，那就是板材变宽了，接缝就少了，有利于密封。姜海涛还想到，自己可以利用刨的优势，把接缝处刨成凹凸形的横截面，互相插起来，加强密封。自己曾在小区的装修垃圾里看到过废弃的木地板，侧面就是这种凹凸形的。

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    回到工场后，姜海涛立刻让大家暂时放下手头的工作，全都来参加船的改进工作。

    把自己的设想讲解后，大家很容易就理解了开孔舵，以及造船工艺上的改进和好处。有的木匠还提出，可以用竹木钉代替麻绳捆扎，来固定相连的船板。于是这方面的改进工作被交给了几名木匠负责。

    改变划桨手的方向，这里的工匠们就缺乏实践经验了，不知道效果究竟如何。而且这项改动对船体结构的影响似乎也很小，于是大家决定第二天等新招募的船工来了后，让他们去试试。还有锚的具体结构，比如是三个爪还是四个爪，恐怕也是他们更有发言权。

    橹的原理，工匠们在看过螺旋桨的水下试验后已经有点理解了。但具体结构怎样，姜海涛记得不是很清楚，只是告诉他们橹柄的顶端有一根绳子连到船板上，而且好像有点弯曲。轸老头在木器结构方面的经验最丰富，但对新概念的理解稍微差点，脑筋不够活。于是姜海涛让豫协助轸老头去设计橹。

    这些工匠里对“牛顿运动定律”等新知识理解最透的，还是井和一些小工匠。因此姜海涛把帆的改进交给他们具体执行。为此他还专门让工匠们造一台直径一米的鼓风机，用来给小船模吹风。

    小船模第二天就造好了，长半米，宽10厘米，是用一整块木料凿成的。船中间留着一小段没凿，插上了一根竹竿模拟桅杆。帆倒是采用了麻布，上下都系在竹竿上。这俩竹竿的中间还被系了一个绳圈，套在桅杆上，于是帆可以绕着桅杆自由转动。通过调整竹竿两侧的细绳，可以把帆固定在需要的角度上。船的尾部还钻了一个孔，安放了一个开孔舵。

    不料在他们到池塘试验时，突然发现了一个问题：鼓风机要比船高很多，而且船跑远了怎么办？姜海涛看着大家把船模从水里捞上来，感觉自己只能学后世的什么研究所之类的，造一个试验水池，还得有一定高度，比如一米。想了想，发现最简单的办法是找一条船放在地上当水盆。不过那玩意的长度可能短点。

    回到工场后，看到在一角忙活的木匠们，姜海涛立刻有了主意。他让木匠们暂时停止用新工艺造船体的工作，改为制造一个长20米、宽1米、深半米的方形水槽。大家开始不太理解，于是姜海涛告诉他们船模试验碰到的问题，而且说先造这水槽，正好可以试验一下木板的结合与密封。有木匠问为什么要造20米长。井他们也有点不太理解，因为5、6米似乎就够用了，否则一台鼓风机吹不了那么远。姜海涛原本是考虑到今后肯定需要造超过10米的大船，想一步到位，既试验大船的工艺，也弄一个长水槽方便今后的试验。现在听木匠这么问，他反问对方是不是有什么困难。困难并不算很大，只不过费时费料一些，大概得五六天才能弄好。这一下井不太乐意了，建议还是尽快造一个短水槽，赶紧试一试船帆。木匠们随后提议说，可以先造个5米长的，大概一天就能完成，并且在一端留下需要的榫卯、接口，以后再继续加长。在他们看来，这水槽应该不会一直存着水，至少需要隔段时间检查一下密封。姜海涛这下知道自己考虑得有点偏，把“循序渐进”给忘了。

    水槽在第二天如期完成，井立刻开始了吹风试验。鼓风机首先被摆在水槽一端，船模的小布帆被固定在96度，也就是垂直于船轴的方向。这样吹，当然不是为了检验小船模能不能走，而是要记录下一个速度值作为基准，看看今后不同的风速、风向对航速有什么样的具体影响。在姜海涛的带领下，井和很多工匠都已经形成了精确量化的习惯，只要时间允许，就会制定一个比较详细的试验步骤，把多种情况下的数据都记录下来，留待后面分析。

    不过这也造成了一个难题，那就是最后记录数据用的竹简消耗量很大。幸好在不需要保存的临时记录和计算过程中，他们可以在地上写字，还能用上轸老头带人造出的纸。

    姜海涛也时常想起纸，但一直没有很大进展。现在看着水槽，却给他打开了一扇明亮的窗户。

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    ［注024801］：据三国时期的文献介绍，当时帆船上的帆是用卢头木叶织成的。《三国演义》中的甘宁，外号“锦帆贼”，就是因为他“奢侈”地采用西川锦作帆。从《天工开物》、《清明上河图》上，也可以看出船帆的材质类似竹席，而不是布。一直到清代，船帆还是以篾、芦苇编织的为多，后来才逐渐改为有竹条加强的帆布。大规模地采用布帆，在春秋时期肯定是非常浪费的。

    ［注024802］：从文字记录上看，我国最迟到到东汉时期，就在一条船上使用多个船帆。能够逆风航行的转动帆，则最迟从三国时代就开始采用了。从出土的绘画上看，它们在春秋战国之际大概还没有出现。先秦时期的船用帆航行时，都是挂一面帆，顺着风向行驶。大概还能用桨、舵配合一下，稍微改变一下方向，但应该还不会逆风航行。

    ［注024803］：根据出土的青铜器上的绘画来看，春秋战国时期只有外形类似船桨的舵。出土的西汉木船模型、东汉陶船模型上，也只有船桨形舵，不过逐渐变得更短更宽，和桨开始有区别。因此我们现在所熟悉的那种开孔舵，春秋战国时期肯定没有。

    ［注024804］：爪子那样的锚，大约到汉代才出现。

    ［注024805］：橹在春秋时期是否已出现，笔者实在找不到资料。东汉《释名·释船》中倒是已经出现了橹、舵、桅、帆。在春秋战国时期的绘画上，橹和桨形舵在外形上无法区分，因为它们都放在船尾，而且橹也具备控制航向的功能。在这里，笔者选择了春秋时期还没有橹的情况，因为橹产生推力的原理和螺旋桨有点类似，和划桨区别很大，结构和使用上也要比桨复杂，古人应该需要经过长期的实践与一定的偶然，才会发现这一现象。而且小船上摇橹，晃动较大。对于早期木船来说，平衡恐怕也是限制橹产生的一个原因。