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中國古船的人力推進(jìn)

2019-04-08 07:58何國衛(wèi)
中國船檢 2019年2期
關(guān)鍵詞:槳葉西洋坐姿

何國衛(wèi)

中國古船的推進(jìn)工具除了利用自然風(fēng)力的風(fēng)帆外就是人力推進(jìn)工具了,人力推進(jìn)工具除了人力腳踏車輪推進(jìn)的車輪舟外,還有纖、篙、槳和櫓,它們的操作方式分別是拉纖、撐篙、劃槳和搖櫓。

艱辛的拉纖

拉纖又稱背纖,是用人力背挽纖繩牽引木帆船前進(jìn)。適用于逆流和平水航道。根據(jù)船的大小和水流情況,拉纖船工由一至多名組成。

每船通常配備兩三根,粗細(xì)不等,長數(shù)十米的纖繩,根據(jù)船的大小和拉纖人數(shù)的多少而選用。套在桅頂滑車上通過一個(gè)連接構(gòu)件與纖繩后端連接的繩索是引纖繩,拉纖時(shí)纖工將纖繩的一端通過卡花與引纖繩系連,另一端牽到在岸上沿纖道放開,各纖工的肩上套背纖板或纖帶,保持適當(dāng)?shù)木嚯x,將拉繩搭接在纖繩上,身體前傾,步調(diào)一致地拉船前進(jìn)。纖工的人力通過纖繩傳遞到桅頂使船得以克服水阻力航行。圖1是在山區(qū)大流速航段拉纖,為了更有效發(fā)出拉纖繩的力量,纖工的身體只得前傾極大,甚至幾乎接近爬行狀態(tài),身上只穿一條短褲頭的纖工光著雙腳在岸邊的巖石上行進(jìn)。說拉纖是船舶人力推進(jìn)中最艱辛的,確不為過(圖2)。

木帆船在拉纖航行中,遇到與豎桅船交會(huì)或超越豎桅船,或通過豎桅船??奎c(diǎn)時(shí),通常采用躍桅方法,就是將纖繩騰空甩過他船桅頂。拉纖行駛時(shí),纖向與船首向的水平夾角和纖向與水平線的傾角,稱為纖角,拉纖時(shí)總有一定的纖角。纖角愈小,拉纖效率愈大。纖角的大小可以用收放強(qiáng)勢的長度來調(diào)節(jié),顯然,纖繩愈長纖角就愈小,雖然放長的纖繩會(huì)抵消一部分拉力,但仍比大的纖角有利。不過,纖角主要受制于河道岸形的影響。

圖1 《清明上河圖》上的拉纖行船圖

圖2 山區(qū)急流段爬行拉纖

為了使船沿航向直線前進(jìn),必須適當(dāng)操舵使船首適當(dāng)向外張,纖和舵互相配合。

最前面的一名纖工兼管引路和收放纖繩,最后一名纖工兼管躍桅、排除纖繩遇到的障礙和與船上聯(lián)系。

常用的撐篙

篙在木帆船上是最為普遍的船用工具,幾乎凡船必有篙。東漢·劉熙撰《釋名·釋船》一書中有“交”篙之說,非常生動(dòng),“所用斥(撐)旁岸曰交(篙)。一人前,一人還,相交錯(cuò)也。”“一人前,一人還”必須相互配合,協(xié)調(diào)動(dòng)作。

宋代《江天樓閣圖》上有一艘內(nèi)河客船,二名船工在兩舷的瞰板(舷伸甲板)上正朝船尾行進(jìn)撐篙,顯示了撐篙的操作形態(tài)。(圖3)撐篙作業(yè)需要防止卡尖、斷篙和帶人落水等事故發(fā)生。

圖3 宋代《江天樓閣圖》上的一艘內(nèi)河客船

實(shí)際上篙不僅是推進(jìn)工具還具有對船的操作功能,例如,船的靠離河岸碼頭和它船等作業(yè)。

篙身是一根順直的杉木圓條或竹桿,長度在5~10米不等,為避免篙頭被磨損或破裂,通常在下段包上鐵制篙鉆。竹篙輕而有彈性,但容易曬裂,所以平時(shí)應(yīng)該放置在隱蔽處;木篙能承受較大的支撐力,不宜破裂,但彈性不如竹篙。裝載篙頭上的鐵制篙鉆,有不同的形狀和用途,一般有挽篙、獨(dú)鉆篙、叉篙、鉤篙和橈板篙等,如圖4。

挽篙的篙鉆是有直向尖頭和橫向鉤頭成一體的,它是用得最為普遍的船篙。它既能使出支撐力,也能利用鉤拉力,因此在泥沙底航道撐船前進(jìn),又能勾住或支撐鄰船或岸邊物體或橋梁構(gòu)件使船行進(jìn);鉤篙俗稱爪鉤,在山區(qū)航道逆流航行時(shí)用它鉤住岸邊物體拉船前進(jìn);叉篙在撐船時(shí)不致于篙頭深陷而難以拔起,所以它適合于淤泥底航道,還能用于叉住鄰近船的舷邊或岸邊使船前進(jìn),當(dāng)船駛風(fēng)發(fā)生帆腳索糾纏時(shí),可用它來理順;獨(dú)鉆篙的篙鉆比較普遍使用的是方體錐尖,也有三角錐尖及刀形鉆尖;橈板篙是在篙鉆上方裝置一塊橈板的木桿獨(dú)鉆篙,上端有拐頭,橈板呈直角三角形,直角長邊與篙身鑲接,當(dāng)在船尾斜向撐篙時(shí),橈板朝上,并與船的縱中線必將有一定的交角,促使船舶轉(zhuǎn)變航向撐船時(shí),略起舵的作用。

有的在篙的上端裝有拐頭,便于用肩部頂撐,故稱為拐頭篙。

圖4 各種船篙

圖5a 7000年前的河姆渡雕花木槳出土照片

圖5b 7000年前的河姆渡雕花木槳繪制圖

圖6 坐姿劃龍舟

圖7 立姿面向前劃龍舟

圖8 西洋劃艇

圖9 西洋坐姿撥槳面向前的景象

圖10 希臘古戰(zhàn)船

多樣的劃槳

最原始的船舶推進(jìn)工具應(yīng)該是人的兩只手掌或手握樹枝撥水行舟,木槳乃是手的延伸。在長江中下游和濱海地區(qū)的河姆渡遺址出土的文物中有6把木槳。保存較好的一件殘長92厘米,另一件殘長63厘米,寬12.2厘米,做工精細(xì),槳柄與槳葉結(jié)合處,有陰刻弦紋和斜線紋圖案(圖5a、5b ),當(dāng)為7000年前的遺物。在濱臨太湖的吳興錢三漾和杭州水田畈兩處,也發(fā)掘出新石器時(shí)代末期4700年前的五六支木槳。槳由槳葉和槳柄兩部分構(gòu)成。槳葉為扁板,槳柄多為圓桿。

船槳分為“移動(dòng)”和“固定”兩種,中國的劃龍舟劃的是“移動(dòng)槳”;劃槳狀態(tài)有“撥槳”和“蕩槳”;劃槳姿勢有“立姿”和“坐姿”;槳手朝向有面向船首的“面向前”和面向船尾的“面向后”。

西洋劃艇將槳柄置于在船舷設(shè)置的槳支架上,這是最為典型的劃“固定槳”。因?yàn)樽藙濋L槳槳手離船舷距離有限,而長槳很長,根據(jù)杠桿原理可知它勢必使劃槳費(fèi)勁,因此有的賽艇往往將槳支架伸出船舷外(圖8)。

西洋船也有面向前劃槳的,此是坐姿撥槳,如圖9 。

東漢(25~220年)人劉熙在《釋名·釋船》中,對槳詮釋得很清楚:“在旁撥水日櫂。櫂,濯也,濯于水中也,且言使舟櫂進(jìn)也。又謂之札,形似札也。又謂之楫。楫,捷也,撥水使舟捷疾也”。它不僅表述了槳的形狀和功能,還指出了槳的工作機(jī)理是“撥水”。“撥水”就是將槳葉入水,用人力將槳葉的扁板面正對船尾向用力撥水,根據(jù)作用反作用原理,靠水對槳葉板面的反作用力就是船的推進(jìn)力,此“撥水”就是劃槳推進(jìn)的機(jī)理所在。

圖11 《籌海重編》中叭喇唬船樣式

圖12a 廣西貴港東漢陶船模

槳手的坐姿“撥槳”動(dòng)作在需要時(shí)能充分地發(fā)揮出爆發(fā)力,使槳葉急速強(qiáng)力撥水以致舟船高速推進(jìn),所以說,坐姿撥槳適用于快速船,故它多見于競技類的舟船或戰(zhàn)船上。中國的劃龍舟和西方的劃賽艇都是如此。

西洋古代戰(zhàn)船為了追求船速大量使用奴隸當(dāng)槳手布置多排坐姿劃固定式長槳,例如13世紀(jì)的威尼斯戰(zhàn)船(圖10)。

不少人曾提出過這樣的問題,為什么我們常見到的是西洋船的槳手劃槳時(shí)面朝船尾而中國船的槳手卻是面向船首?因?yàn)樗^常見到的是,西洋船的槳手面向船后是坐姿撥劃長槳,而中國船的槳手是面向船首撥槳和面向船首站立姿勢蕩,這是與坐姿撥劃長槳,兩者是不同的劃槳操作,何況其還有著長槳和短槳之分別,我們平時(shí)往往把撥船和蕩船統(tǒng)稱為劃船。

長槳在中國船上最多的是用于立姿面向前的蕩槳方式,而在西洋船上是用于坐姿面向后的撥槳方式,中國的用作蕩槳,西洋的用作撥槳,兩種不同的劃槳方式的劃船姿勢造就了槳手的坐向不同,槳手劃長槳時(shí),蕩槳者面向前,撥槳者面向后??梢姡瑢?shí)際上對中、西方船的劃槳槳手坐向的不同產(chǎn)生疑惑實(shí)在是誤將兩者不同的劃槳方式混同相比所造成的錯(cuò)覺。

在明代的《籌海重編》等史書上對一種叫“叭喇唬船”兵船也有“兵夫坐向后而棹槳”的記載。圖11與西洋船槳手面向后坐姿一樣劃的是長槳,也是在“撥槳”??傊徽撝袊蛭鞣?,蕩槳者面向前,撥槳者面向后乃是技術(shù)要求所決定的統(tǒng)一規(guī)律。

圖12b 廣西貴港東漢陶船模剖面圖

2011年廣西貴港梁君垌東漢出土陶船模為證。陶船模(圖12a、12b)前部兩舷側(cè)各有4個(gè)長方形孔,應(yīng)是安裝槳樁的插孔,槳樁固定船槳所以此槳為“固定槳”,8個(gè)劃槳俑分置兩舷,均呈坐姿面向后,這與明代的“叭喇唬船”兵船“兵夫坐向后而棹槳”類同。由此可以得出中國最遲于東漢至南朝就出現(xiàn)了槳手坐姿面向后劃“固定槳”了。

科學(xué)的搖櫓

櫓按各地航道條件和歷史習(xí)慣不同分,有琵琶櫓和板櫓;按櫓設(shè)置在船上的部位分,有頭櫓、腰櫓和艄櫓。用的最多的是裝置在船尾端近右側(cè)或左側(cè)的艄櫓。

櫓出現(xiàn)的年代當(dāng)不遲于2000年前的漢代。東漢劉熙在《釋名·釋船》中說:“在旁曰櫓。櫓,膂也。用膂力然后舟行也。”在旁,指櫓的安裝與操作位置。此應(yīng)為腰櫓。櫓,起初是設(shè)在船的兩舷的。為使櫓更好地縱向布置,常見在甲板上橫設(shè)一塊短木板,其一端伸出舷外作為操櫓平臺(tái),稱作櫓跳。

搖櫓推進(jìn)是非??茖W(xué)的。搖櫓是左右連續(xù)搖動(dòng),櫓葉不用出水面,相當(dāng)于連續(xù)地蕩槳,從而提高了推進(jìn)效率,這是櫓優(yōu)于槳的關(guān)鍵技術(shù)。搖櫓的技術(shù)精華在于“搖”的操櫓動(dòng)作。

《釋名·釋船》說的“在旁日櫓。櫓,膂也。用膂力然后舟 行 也?!彪鲎骷沽汗墙?,用膂力則意味著以腰部為主并帶動(dòng)全身的力氣以推動(dòng)舟船前進(jìn)。

作為船舶推進(jìn)工具的使用,劃槳比撐篙具有顯著的優(yōu)越性,這是指劃槳可以在遠(yuǎn)離岸邊的深水區(qū)域中進(jìn)行。劃槳,是靠水的反作用力推船前進(jìn)的。但槳在劃動(dòng)時(shí),槳葉入水作功一次之后,則要離井水面為第二次作功作準(zhǔn)備,是間歇作功,對舟船來說,是間歇推進(jìn)。櫓,則可以左右連續(xù)不斷地?fù)u,櫓就不間歇地連續(xù)作功,櫓對舟船是連續(xù)推進(jìn),這在推進(jìn)工具中是一次帶根本性的改革。

櫓與槳相比較則有更高的效率,這是它的另一大優(yōu)點(diǎn)。櫓與長槳(或稱之為棹)雖然都較長,都必須有一個(gè)支點(diǎn),但在使用上有顯著不同?!翱v曰櫓,橫曰棹”,棹是橫向布置,前后劃動(dòng);櫓是縱向布置,左右搖動(dòng)櫓柄,櫓板則在水中以較小的攻角左右滑動(dòng)。由于攻角較小,滑動(dòng)時(shí)很省力,但卻能產(chǎn)生較大的升力推船前進(jìn),這是櫓被稱為高效推進(jìn)器的根本原因。故有“一櫓抵三槳”之說。

櫓,是中國對世界造船技術(shù)的重大貢獻(xiàn)之一。櫓的效率高的特點(diǎn),是由于櫓在水中以較小的攻角滑動(dòng)時(shí),阻力小而升力大,再加上櫓是連續(xù)性推進(jìn)工具,而且有操縱船舶回轉(zhuǎn)的功能,一直到現(xiàn)在仍為科技史學(xué)者所稱道?,F(xiàn)代廣為應(yīng)用的螺旋槳推進(jìn)器,它的不間歇作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的葉片,實(shí)際上也與在水中滑動(dòng)的櫓板相似。櫓是相當(dāng)于面積很小的可操縱單葉螺旋槳推進(jìn)器。螺旋槳的發(fā)明和改進(jìn),雖不能說源于櫓,但其作用原理則是一致的。

圖13 櫓的構(gòu)造與布置

櫓是船舶推進(jìn)工具中一件帶有突破性的重大發(fā)明。

纖、篙、槳、櫓是古船的人力推進(jìn)工具,但還都兼有操縱功能,即推進(jìn)和操縱合一,不過,它們都是以推進(jìn)為主,操縱為輔的船舶人力推進(jìn)工具。

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