船 舶 的 发 展
自古以来,船舶就是人类重要的水上交通工具。石器时代,人们通过独木舟、木筏等浮具涉水交通、进行渔猎。随着发展,古人制造出船桨,可以控制船只的航行。后来,人们又发明了风帆、轮桨等设备,进一步提升了船舶的性能。可以说,船舶的发展史是人类文明史的一个缩影。
船的演变
从人类刳木为舟起,船舶先是经历了独木舟和木板船时代;1879年世界上第一艘钢船问世,又开始了以钢船为主的时代,直至今日。船舶的推进装置由依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到今天的机器驱动。
船舶雏形
我们生活所在的这颗蔚蓝色的星球约71%的表面被海水覆盖,因此人类最早的群体生活区域多与水相伴。为了解决涉水交通的问题和满足渔猎的需要,石器时代的人们发明了原始的水上交通工具,诸如木筏、竹筏、皮筏、独木舟等。
船舶的演变
随着造船技术的进步,青铜器时代以后出现了木板船,推进装置也由人力驱动的篙、桨、橹进步到利用风能驱动的帆,于是帆船就产生了。由于海战、海洋探险和贸易的需要,又出现了功能各异的商船和战船。
古希腊时代,帆船、多桨船应用广泛。16世纪,甲板船的登场标志着大航海时代的到来。多桨船在地中海海域一直使用到18世纪末,在北欧则持续使用到19世纪初。19世纪50年代,帆船的发展进入鼎盛时期——飞剪式帆船时代。
船舶分类
船舶的分类方法有很多。按用途可分为军用船和民用船。其中,军用船又分为战列舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、航空母舰等战斗舰船和布雷舰、扫雷舰、鱼雷舰、补给舰、修理船等辅助舰艇;民用船又分为运输船(包括客船、货船、载驳船、油船等等)、工程作业船、渔业船、工作船舶等。按航区可分为远洋船舶、近海船舶、沿海船舶、内河船舶等。按推进动力的形式可分为蒸汽机船、汽轮机船、柴油机船、燃气轮机船、电力推进船、核动力船等。按推进器的形式可分为螺旋桨船、平旋推进船、明轮船、喷水推进船、喷气推进船等。按造船材料可分为木船、钢船、钢木结构船、铝合金船、水泥船、玻璃钢船等。日常生活中,多数船舶是按船舶用途进行分类称呼的。
现代船舶
18世纪末,蒸汽机应用于许多行业。19世纪初,出现了以蒸汽机作为推动装置的轮船,船体材质也以钢质代替木质。轮船在载重量、航速、航行安全等诸多方面超过了帆船。19世纪70年代,轮船取代帆船,完成了帆船到轮船的过渡。船舶发展进入新时代。
船的起源 中国发现的最早的文字——商代甲骨文中多处出现了“舟”字,说明船在那时已被人们应用,并成为水上活动的重要工具。
纸莎草船 数千年前,由于缺少木材,古埃及人将纸莎草捆扎成船。
克里特人的船 爱琴海诸岛上有优质的造船木材,为帆船的发展提供了优良的条件。当时,岛上的居民克里特人在船上装置了先进的取水、排水系统。
古老的水上交通工具
古时候,人们就地取材,利用不同的材料制作出各种各样的水上交通工具。纸莎草船是数千年前古埃及人用野草制作而成的古老船只,筏是古时候人们用芦苇等制作的渡水工具。这些古老的水上交通工具在以前的生产、生活中发挥了非常重要的作用。
纸莎草船
在很久以前,人们就尝试着探索辽阔的海洋。为了能够在大海上漂游,古人用树干、兽皮、野草等制作出各种各样的原始工具,这些原始工具就是船只的雏形。其中,有一种叫“纸莎草船”的船只是较古老的船只之一。纸莎草船由野草制作而成,非常轻盈,一头弯弯的,另一头向上翘起,使用起来非常方便。现在,在埃塞俄比亚附近,我们还能看到纸莎草船的踪影。
筏
筏的制作材料多为树干、竹竿、芦苇等长条形的物体。人们把它们排列整齐后用野藤、草绳、皮条捆扎起来,就制作成了筏。后来,人们又将树干或竹竿扎成长方形框架,在框内缚上其他具有浮力的物体,如皮囊、葫芦、陶器等,以制成不同材料的浮筏。与单体浮具相比,筏子的浮力增强了,可运载更多货物。人在筏面上可立可坐,无须使半身浸在水里。与舟船相比,筏的制造材料来源广泛且容易取得。人们可因需要制作不同大小或长短的筏。正是因为这些优势,筏在舟船出现后仍有存在的空间。
筏 筏是舟船发明以前出现的一种水上运载工具,是新石器时期中国东南部的百越人发明的。
腰舟 中国海南黎族的渡水腰舟是水上交通工具中的“活化石”,是研究史前交通的重要对象,已被当地人作为非物质文化遗产向国家“申遗”。
桨 船
桨船又称“划桨船”,是一种历史悠久、应用广泛的船舶。在此之前,人类使用筏一类的水上运载工具。由于没有动力推进装置,筏需要顺流而行;如果要转向或逆流而行,需要用手去划水。后来,人类发明了桨,人可以坐在船上用船桨划水前进;如果要提高船的推进速度,只需增加桨的数目就可以了。桨船包括早期人类使用的独木舟以及后来的单桨船、多桨船。
独木舟的发现
在原始社会,独木舟是古人广泛用于渔猎和运输的水上交通工具。原始的独木舟在世界许多地方被发现过,如非洲的埃及、南亚的印度和西欧的荷兰等。中国浙江湖州钱山漾、浙江余姚河姆渡、福建连江、广东化州等地都出土过独木舟或船桨的残骸。这些文物有的已有9000年的历史了。
独木舟的由来
远古时期,山洪暴发时,大树被冲倒,漂浮在水上。人们往往攀附于水中的树木上逃生,渡过河流。经过长期的渡河实践,人们逐渐意识到,把一段树木整理平整,然后挖空,可以做成坚固耐用、操作灵便的运载工具——独木舟。
独木舟的制作
最初的独木舟结构非常简单。用石刀或石斧将一段树干削去旁枝和树杈,然后砍挖成槽,一只独木舟就做成了。但是,由于当时的制作工具简陋,制作一只独木舟可谓困难重重。到了新石器时期,盛产木材的地区已普遍使用独木舟了。后来,人们发现用火比用石斧加工木材更为方便:在整条木头外涂上湿泥,把木头中间的干燥部分用火烧成炭,然后用石器将整条木头向内一层层凿下,就可做成一只独木舟。
木板船的推进器
初期的木板船靠人划桨作为推进的主动力,后来出现了排桨船。船桨形式方面,由埃及、两河流域的单层桨发展到腓尼基的双层桨,后又发展到希腊、罗马的三层桨。在中国,春秋战国时期单层桨船便已盛行,西汉时古人又发明了橹。因橹一直在水下划水,能连续操作,固有“一橹三桨”之称。此外,橹有操纵船舶回转的功能,使摇橹船在中国得以广泛应用。至今,摇橹船在中国的某些地区依旧被作为交通工具使用,而在世界其他地区则很少见到。
木板船的演化
古代木板船从独木舟演化而来,矩形船体还保持着整木的基本造型,原来的独木舟则成为船底部的一根龙骨。人们开始造木板船时,还在龙骨上面挖凹槽,呈现出独木舟的痕迹。随着技术进步,人们开始使用不挖槽的坚实的长方形断面的龙骨。
里程碑 从独木舟到木板船是船舶发展的一个重要里程碑。
智慧 英国著名科技史专家李约瑟曾盛赞中国摇橹船的科学性。
启发 英国有专家认为,螺旋桨的发明受到了橹的启发。螺旋桨上不间歇做旋转运动的叶片与在水中滑动的橹板十分相似。
帆 船
帆船是利用风力前进的船,历史可以追溯到远古时代。帆船最初在欧洲被广泛使用,后来其他地区的人们也开始借助帆船航行于大海。随着造船技术的进步,人们对帆船不断改进,使其性能越来越优良。
帆的出现与使用
埃及方帆船出现的年代可追溯至公元前3100年。中国风帆的出现年代迄今虽尚无定论,但部分学者认为,甲骨文中的“凡”字即为“帆”,所以商代的人可能已在船上设置帆,利用风力来行船。
中国风帆的出现和使用,虽然可能较国外晚,但因有船尾舵与之相配合,从汉代起,就有了相当成熟的驶帆技术,从而使中国的帆船能够跨越海洋,领先于全世界。
初期帆船
初期帆船的帆不能转动,只有在顺风时才能使用,逆风时只能落帆划桨前行。后来,人们在航行实践中逐步发现:即使不顺风,只要使帆与风向形成一定的角度,风还是能推船前进。于是,人们创造了转动帆,从而使船只在逆风的情况下也能利用风力前进。
西方帆船的发展
西方帆船历史悠久,以腓尼基商帆船、罗马商帆船等较为著名。罗马商帆船非常有特色,需要时可将四角横帆卷成三角纵帆,不仅使帆船抗风能力有所提高,还使帆船的逆风掉头能力得到飞跃式的发展。
14世纪时,西方帆船一直徘徊在200吨左右的吨位,竖1根或2根桅杆。15世纪时,随着远洋海船载重量增大,帆船可以竖4根桅杆。后又经过近300年的发展,西方帆船演变成主桅全部为四角横帆的全帆装统一模式。
中国帆船的发展
早在秦代,中国就造出长30米、宽6~8米的有较大载重量的大型帆船——海船。到了汉代,又制造出百尺楼船。到宋代,船只规模进一步增大,性能也有所提高。明代郑和下西洋乘坐的宝船已长达138米、宽达56米。
宝船
宝船是郑和船队的主要组成船舶,采用中国古代适于远洋航行的优秀船型——福船型。宝船高大如楼,底尖面阔,艏艉高昂,两侧有护板,船舱为水密隔舱结构,是航行于南海和西洋航线最先进的海船,也是古代世界上最大的木帆船。
帆船发展的顶峰
经过数百年的发展,远洋船舶航行的经验告诉人们:海上帆船既要利用风力,又要防止因帆船水上面积过大而造成的风力对船体的侵扰。经过研究和探索,飞剪式帆船诞生了。这类船舶稳定性得到了改善,航速有所提高,新颖的帆的设计使其能在任何风向下前进,充分发挥了帆的作用。
1849年,世界上第一艘真正的飞剪式帆船“虹”号诞生,在世界航运界引起轰动,代表着帆船发展的一大飞跃。
中国古代航海术 15世纪,中国的帆船已成为世界上最大、最牢固、适航性最优越的船舶。中国古代的航海造船技术在国际上处于领先地位。
意义 风帆的出现是船舶发展史上的一个重要里程碑,为船舶的大型化和远洋航行开辟了广阔的前景。
唐纳·麦凯 波士顿船舶设计师和制造家,美国飞剪式帆船发展史上著名的人物,设计了33艘高性能的飞剪式帆船。
轮 船
轮船是一种被人们广泛应用的船舶,用轮桨代替风帆作为动力装置。轮船的推进方式分为两种:一种以人力踩踏木轮推进,一种以机械化螺旋桨推进。
人力推进轮船
早在南北朝时期,中国人就已发明了轮船,通过人力踩动桨轮轴推动船侧轮子的转动代替划桨,推动船体前进。在近代汽船问世前,人类船舶的推进主要依靠桨和帆。轮船是在用手摇桨的基础上改进成使用脚力,这在船舶技术发展史上是一个重大的发明。这种船因为桨轮下半部浸入水中,上半部露出水面,所以被称为“明轮船”或“轮船”。
蒸汽船
不用风帆而用蒸汽轮机作为动力装置的船叫“蒸汽船”。
1769年,法国发明家乔弗莱把蒸汽机装到船上,但所装的蒸汽机既简陋又笨重,带动的又是一组普通木桨,航速很慢,未能显示出机动船的优越性。
1783年,乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号,但该船航行30分钟后,船上蒸汽锅炉发生爆炸。1790年,美国的约翰·菲奇用蒸汽机带动桨划水,然而效率很低, 所以其发明没有受到人们的重视。
第一艘汽轮船
1802年,英国人威廉·西明顿采用瓦特改进的蒸汽机制造出世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号。该船在苏格兰的福斯-克莱德运河下水,试航成功。轮船的出现对拖船业主们是一个打击。他们以汽轮船产生较大的波浪为由,拼命反对,使第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。
轮船之父
1807年,美国机械工程师富尔顿设计出以蒸汽机带动车轮拨水的“克莱蒙特”号轮船。该船性能可靠,执行了世界上最早的轮船定期航班,奠定了轮船不容撼动的地位。富尔顿因此被称为“轮船之父”。
轮船推进器的变革
1829年,奥地利人约瑟夫·莱塞尔发明了可用于船舶的螺旋桨,克服了明轮推进效率低、易受风浪损坏的缺点。此后,螺旋桨推进器逐渐取代了明轮,但习惯上仍将用螺旋桨推进的船称为“轮船”,并沿袭至今。
1884年,英国发明家帕森斯设计出以燃油为燃料的汽轮机。此后,汽轮机成为轮船的主要动力装置。
轮船的贡献
轮船的发明和不断改进,使水上运输发生了革命性的变化。第二次世界大战之后,世界海运量平均每10年翻一番。20世纪70年代初期,美国每年海运进口货物超过3亿吨,总值超过300亿美元,主要的进口货物是原料,包括4亿桶以上的原油、4000万吨铁矿石、1500多万吨铝土矿石,以及国民生活不可缺少的其他物品。现代化的轮船正从事着关系人类命运的全球性商业航运。
贡献 蒸汽机船用蒸汽机为动力代替人力带动桨轮,沿用了100多年之久。
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