泉州杂谈 038:泉州宋代古沉船运用了什么黑科技?

1974年,泉州湾后渚港发掘出一艘沉没了700多年的南宋末年海船,轰动世界。这是一艘运载着大量香料药物及其他商品从东南亚归来的三桅远洋商船,是迄今为止世界上发现年代最早、规模最大的木帆船。
沉船船体残长24.2米,残宽9.15米,复原长度可达34米,宽11米,载重200吨。船底为尖底,呈V字型。船内有12道隔舱板,将船分为13舱。这就是中国古代鼎鼎有名的海船船型——福船。

后渚沉船发掘现场

福船是福建、浙江一带沿海尖底海船的通称,为中国古代著名海船船型。这种船多在福建沿海建造,故称“福船”。宋代,中国社会经济高速发展,海外贸易也随之步入高峰,福建与广州成为海船建造中心,福州、兴化、泉州、漳州设有官船厂。从南宋开始,远离战火的泉州逐渐超过明州和广州,成为中国最大的港口。有关福建帆船特性的记载逐渐多了起来,“南方木性与水相宜,故海舟以福建为上,广东西船次之,温、明船又次之”。

福船模型

马可・波罗著作中有不少关于中国船的描绘:“应知其船系用枞木制造,仅具一甲板。各船皆具有船房五六十所,商人皆处其中,颇宽适。船各有一舵,而具四桅,偶亦别具二桅,可以竖倒随意。船用铁钉结合,各有二厚板叠加于上,不用松香,盖不知有此物也,然用麻及树油掺合涂壁,使之绝不透水。每船舶上,至少应有水手二百人,盖船甚广大,足以载胡椒五六千担。无风之时,行船用橹。橹甚大,每具需用手四人操之。每大舶各曳二小船于后,每小船各有船夫四五十人,操棹而行,以助大舶。别有小船十数,助理大舶事务,若抛铺、捕鱼等事而已。大舶张帆之时,诸小船相连,系于大舟之后而行。然具帆之二小舟,单行行动,与大舶同。”中国船不仅大,而且也较别国船舶坚固,同书《下里国》(E1y)条:“应知中国及他国船只,夏季来此者,即货四日或八日即行、盖其一无良港,且有浅水沙礁,久舶甚危之,中国船畏此固不若他国船舶之甚,盖其有大木锚、可御一切风暴。”根据马可・波罗描述的船型制造工艺特点,可知他所见到的船型正是中国远洋海船福船。
泉州宋代沉船

《伊本・白图泰游记》也细记载了他在泉州见到的元代海船的型制,书中写到:“中国船只共分三类:大的称做艟克,复数是朱努克;中者为艚;小者为舸舸姆。大船有十帆至少是三帆,帆系用藤蔑编织,其状如席,常挂不落,顺风调帆,下锚时亦不落帆。每一大船役使千人:其中海员六百,战士四百,包括弓箭射手和持盾战士以及发射石油弹战士,随从每一大船有小船三艘,半大者,三分之大者,四分之一大者,此种巨船只在中国的刺桐城建造或在尼凯兰即隋尼隋尼(译者注:广州)建造。建造的方式是:先建造两木墙,两墙之间用极大木料衔接。木料用巨钉钉牢,钉长为三腕尺。木墙建造完毕,于墙上制造船的底部,再将两墙推入海内,继续施工。这种船船桨大如桅杆,一桨旁聚集十至十五人,站看划船。船上造有甲板四层,内有房舱,官舱和商人舱。官舱内的住室附有厕所,并有门锁,旅客可携带妇女、女婢,闭门居住。有时旅客在官舱内,不知同舟者为何许人,直至抵达某地相见时为止。水手们则携带着眷属子女,并在木槽内种植蔬菜鲜姜。”

船舱

1974年8月在泉州后出土的沉船,这艘南宋末年海船,经考证为泉州建造往来于东南亚、南亚的三福建帆船。泉州宋船遗存的尖底造型与龙骨结构、水密构、多重船底板、用于操纵尾舵升降的绞车等,代表了当时中国造船技术的水平。泉州刺桐港是中国海外贸易大港,被誉为“东方第一大港”,先进的造船技术推进了海上丝绸之路贸易的兴发展,成为中国最具远洋能力的商船和古代海上丝绸之路的重要见证。
宋元时期泉州建造的福船,有以下几方面的先进技术:一是水密隔舱技术。这是中国对世界航海的重大贡献。“水密隔舱”,就是用厚实的12道隔舱板把船舱层层隔断,后渚沉船具有13个隔舱,舱壁钩联严密,密封程度很高。水密舱可以增加海船的抗沉性和船体的坚固性,而且便于货物装卸,当船体受损时,不致于影响其他部分。
水密隔舱
有史以来最大、最豪华的巨轮泰坦尼克号就学习了我们的水密隔舱, 这艘巨轮有16个单独的水密隔舱,而且舱与舱之间的水密门,号称永不沉没。然而它只学到了皮毛,却没学到精髓,这艘船的水密隔舱并不是封顶的,这就意味着,当超过4隔仓进水之后,船体倾斜到海平面以下,海水可以顺势蔓延到下一个隔舱,以此类推,引起连锁反应,当过了船体的最大极限后,船体自然沉没。

泰坦尼克号沉没过程

二是把北宋的《营造法式》技术用于造船,泉州民间运用《营造法式》中的榫合技术建造了著名的石塔开元寺东西塔、又运用这一技木来建造航海木船,船体龙骨、肋骨、船舱水密隔舱板、船壳等采用榫合的技术,“以全柜枋搀叠而成”的结构成为泉州宋元时期远洋海船造的特点之一,这种结构的海船整体牢固,适合远洋航行。
泉州宋代沉船
同一时代,在国际上最流行的帆船是阿拉伯缝合船,它是用椰棕绳巧妙的把一块块木板缝合在一起,构成船体,长度可达三四十米。阿拉伯缝合船的坚固程度非采用复合夹板的福船可比,只要发生触礁事故,就难免船毁人亡。而当时欧州位于相对风平浪静的地中海,采用的是类似于电影《特洛伊》里面的平底船,以划桨作为主要动力,这样的船型抗风浪能力差,不适合远洋航行。

阿拉伯缝合船

三是船钉的发明和运用。唐五代时、泉州的治炼技术就已十分成熟,古城内至今还留下两条打铁巷的地名,以及留从效冶铁的铁炉寺。泉州后渚沉船考古发现,该船上用的铁钉就有“参”、“别”、“吊”、“插”等多种钉法,铁钉种类有钉帽、钩钉、宽钉、禀钉、锁钉等及方形、圆形、扁形和三角形、菱形等形状。船钉的使用,使泉州建造的福船真正成为牢固的能抗击大风大浪的先进航海船型。
船钉
四是解决了远洋船船员在海上生活必须的淡水问题。泉州发明了堪称宋元时期的造船新材料一一桐油灰,用桐油和贝壳烧制成灰加工而成。马可・波罗在游记中到泉州造船用桐油灰塞缝一节,“先用石灰及碎麻,用某种木油(桐油)搓为一起,三者混合,则成为胶,用以涂船,颇为得用。”桐油化学成分是桐油酸甘油酯,易氧化、聚合反应形成漆膜,坚韧耐水,石灰本身有很强的黏接性,生成的桐油酸钙,有很好的隔水填充作用,这一材料的发明与运用,既解决了船身的漏水问题,又可利用主桅杆处的“水密隔舱”装淡水,大概有三十立方的空间,可以装载三十吨淡水,既实现了压舱的作用,还解决了船员在海上必须的饮用淡水问题。从泉州航行到马六甲大约需要历时三个月时间,船舱所储存的淡水足够六七十名船员引用。除此之外,还可以用来种植蔬菜和豆芽,甚至还能养鸡鸭和猪。青菜和豆芽满足船员维生素的摄入,可以预防坏血症,鸡鸭和猪则满足了蛋白质的摄入,船员们在吃好喝好的情况下,才能够有充沛的体能去抵御沿途的惊涛骇浪。两百年后的哥伦布等西方航海家在远洋航行的时候,还是饱受坏血病的困恼,经常面临减员的问题,甚至影响到航行的成败,可见充足的后勤保障的重要性。
桐油灰
五是发明了用于操纵尾舵升降的绞车技术和平衡舵技术。后渚宋代沉船上出土了带有舵轴孔口的舵承座,以及尾部出土的绞关轴残段,说明了宋元时期泉州制造的远详货船已具备了升降舵的先进技术。升降舵可以跟据不同水域和航行的要求,根据水的深浅,调节舵的高低。
同时,泉州航海贸易还具有先进的航海技术,水罗盘,量天尺和针路等先进航海技术在远洋航海贸易中的使用,使得泉州在宋元时期成为世界最先进的造船城市和最大的航海通商港口。在伸手不见五指的情况下,可以使用指南针找到方向;在有星空的情况下,可以通过北斗星来辨别方向,再通过量天尺来修正不同季节的方位偏差;在白天,通过针路航海图,按照航行时间,寻找航标参照物,来确认方位。

宋代泉州惠安人谢履的《泉南歌》中写到“州南有海浩无穷,每岁造舟通异域”,这正是宋元时期泉州造船业兴盛和具备先进航海技术的写照。

航海技术

参考文献:

[1] 李冀平主编. 梯航百货万国商:海上丝绸之路货币与贸易(泉州)[M]. 北京:社会科学文献出版社,2018.12

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