大唐之理工天下 第八十九節 沒有龍骨

作者 ︰ 話糙理不糙

為了實地感受一下唐代時候船體結構,李志堅隨著工匠參觀了停在永濟渠碼頭的一艘隋代的龍舟。這艘船已經停在船塢廢棄許久,工匠趁著枯水期把它升出水面,讓它成了一個懸在空中的船。因為年久失修,已經是一個腐朽的廢船了。

從遠處就可以看到中國木船標志性的方首。然後就是高聳的四層樓閣,高出水面多達十多米。這就是隋煬帝下揚州所用的船型之一了。這個船尺寸大概是長60米,寬15米,吃水1.5米,滿載排水量1000噸左右,水線上高大約15米。

這種船的船身就是中國最悠久的船「沙船」的船型。它的特點就是平底,方艏,方尾。船身由多個水密隔艙組成,每一個水密隔艙都像一個矩形的中空盒子。它的特點就是,寬大扁淺,適航性能特別好。但因為吃水淺,抗浪能力差,這種船是不適合遠海航行的。

中國帆船與西方帆船最大的結構上的差別就是龍骨了。在西方帆船的體系中,龍骨是最重要的結構部件,它不僅用最優良的材料制成,也在船的建造歷程中佔有特別的地位。因為西方帆船的龍骨承受了大部分的結構壓力,它的船型就受到了尺寸的限制。另外因為龍骨的受力很大,它的曲率就要做的比較大來適應。所以西方帆船的龍骨很深,吃水比較深。在遠海航形時,穩定性比較好。

福船從它的船型比例來看,也不是一種依靠龍骨的船。它的長度為100多米,寬度竟然也有50多米。這樣的船是無論如何也跑不快的。

此外,西式帆船的設計思想來源于魚,所以它的船身最寬的部位是中前部。龍骨也是正是仿造魚類的脊椎骨。但是中式帆船的設計思想來源于鴨子,因此它的船身最寬的部位是中後部。從流體力學的角度來看,中式帆船的流阻是要小一些。可惜的是在結構上因為依賴于隔艙板和扁龍骨,導致了船型的長寬比被限制住,造不出來縴細和速度快的船型。

但也許正是因為結構上的脆弱和航行性能的弱點,才讓中式帆船發展出水密艙和舵,從另一個角度提高了航海技術。

李志堅一邊參觀這個古舊龍舟的內部構造,一邊問船工︰「這個龍舟,重物要放在那里才穩當?」

這個船工姓趙,以前是跑龍舟的。後來隋朝倒台,龍舟也沒得跑,就在內河上跑一艘三千石的貨船,往來洛陽和長安之間,小日子過得也很舒適。

趙船工答道︰「回官人,這個船啊,比較扁平,前後寬度也差不多。只是因為船上的閣樓造的比較靠前,因此重物放在船後部比較妥當。」

「那重物要是偏在前方,那會怎麼樣?」

「那樣船就像鴨子鑽水一樣,頭重腳輕,要麼扎在泥里動不了,要麼從船前面進水後沉底了!」趙船工經驗很豐富,知道有上貨上到一半,整個船翹起來很不平衡的事情發生。無論是那個船工要是出了這樣的事,不是要回去罵師傅,就是要被同行恥笑,再也沒臉跑船。

考慮到加裝的螺旋槳,鍋爐和蒸汽機的重量都超過了4噸多,和船本身的結構相比,差別很大,因此船的重心要重新設計。此外,壓艙的水艙可以用煤倉代替。煙囪也要考慮到不能壞了在船前面觀景的興致。

最後,船的浮力中心一定要高于重心,否則一旦遇到風浪左右搖擺,哪不用什麼大風大浪,船自身的重力就可以讓船繼續翻轉,讓船沉沒。

這也是為什麼吃水淺的船一定要造的非常寬(福船),才能適合遠海航行的原因之一。如果按照這艘廢舊龍舟的重心,隨便來個三五級海浪,那高聳的四層樓閣就會立馬撲向海面,讓船身傾覆。同樣,在船輕載時,也會使用壓艙水或者壓艙的重物,使船的重心降低,同時也提高吃水,升高浮力中心,讓船身在搖擺時,能夠依靠浮力和重力的力矩,能夠自身保持穩定。

李志堅又問船工︰「如果我在船板中間放一個四千石的鐵塊,這個船會有問題嗎?」

趙船工想了想,回答道︰「也不行。這個船的船板就不是特別厚,不是給放重物用的。平時我們跑船,放貨物都是平鋪這放,不敢堆于一處。除了船板的原因,還有這個船前後方向沒有船筋加固。要是就這樣放上大鐵塊,不是船板被壓穿,就是遇到浪的時候,船身從中間給折斷了!這位官人,你不是和船工有仇吧,說的都是我們跑船最怕的事情啊!」

這和李志堅設想的一樣。當船體的負載不均衡時,船縱向的壓力,本應該是「龍骨」所承受的。可惜中式船的龍骨結構先天不足,就算加了扁龍骨,仍然不適合承擔不均衡的負載。

這個問題,也是封禪所乘坐的觀景船所特別具備的。因為皇帝坐的船,必然是皇帝在最前方,閑雜人等和動力設施都得在最後方。這就讓整個船體大部分時間都是前輕後重。但是皇帝要是開聚會,那人群又要涌向前方,負載就又要變為前重後輕。

如果是西式帆船像一個香蕉形狀的那還好,一頭沉的時候,它自然的朝那邊轉動。輕得那一方力矩自然增加,有利于平衡船身。加上它自己就是香蕉形狀,前傾一點也不會造成船舷進水。可是對于平直的方方盒子形狀的中國沙船,那可就要悲劇了。

不得不說,如果以現代船工的技術,就算他們能夠明白要面對的技術問題,也難以想到相應的解決手段。

單純的剪短船身,加高船舷,是一個笨辦法。但這也無法確保船航行中的安全。李志堅需要再次打開金手指來設計船身的構造。此外,他還需要工匠的配合,確保工匠能夠改進造船技術,並且實現他的設計要求。

于是他就對趙船工說︰「趙師傅,本官有一事相求。」

趙船工自然一听這種語氣,激動感動的不得了︰「官人你言重了。身為百姓自然應當為朝廷辦事。你但說無妨,小民怎敢不從?」

「請你去洛陽找來幾位造船的大匠和工頭,請他們速速前來長安的碼頭來給我建造幾艘大船。不僅是這幾位大匠和師傅,就是你也必有厚報。」

「官人的話真是折煞我了。小人一定盡力而為。不過有句話小民還是給官人建議一聲,長安並無造大船的資源。須知凡造船之地,要有木料,還要有大量成型木板,桐油和灰漆作為密封之物,此外榫接的鐵料也是必須的。官人要是要在長安造船,也得備好必須的資源,否則大匠前來,也是巧婦難為無米之炊啊!」

「多謝趙師傅提醒。本官便令人去辦。」

老趙再次作揖,領了文書而去。他拿著太子東宮簽發的驛站飯票,可以免費換馬和食宿。這種待遇,可不是輕易能領到的!

而李志堅,則轉會了他的制造工廠,吼了一嗓子。

「老黃,給我一個能干事的,本官要造東西了!」

李志堅又要去造什麼東西呢?

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