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为了实地感受一下唐代时候船体结构,李志坚随着工匠参观了停在永济渠码头的一艘隋代的龙舟。这艘船已经停在船坞废弃许久,工匠趁着枯水期把它升出水面,让它成了一个悬在空中的船。因为年久失修,已经是一个腐朽的废船了。
从远处就可以到中国木船标志性的方首。然后就是高耸的四层楼阁,高出水面多达十多米。这就是隋炀帝下扬州所用的船型之一了。这个船尺寸大概是长60米,宽5米,吃水5米,满载排水量000吨左右,水线上高大约5米。
这种船的船身就是中国最悠久的船“沙船”的船型。它的特点就是平底,方艏,方尾。船身由多个水密隔舱组成,每一个水密隔舱都像一个矩形的中空盒子。它的特点就是,宽大扁浅,适航性能特别好。但因为吃水浅,抗浪能力差,这种船是不适合远海航行的。
中国帆船与西方帆船最大的结构上的差别就是龙骨了。在西方帆船的体系中,龙骨是最重要的结构部件,它不仅用最优良的材料制成,也在船的建造历程中占有特别的地位。因为西方帆船的龙骨承受了大部分的结构压力,它的船型就受到了尺寸的限制。另外因为龙骨的受力很大,它的曲率就要做的比较大来适应。所以西方帆船的龙骨很深,吃水比较深。在远海航形时,稳定性比较好。
福船从它的船型比例来,也不是一种依靠龙骨的船。它的长度为00多米,宽度竟然也有50多米。这样的船是无论如何也跑不快的。
此外,西式帆船的设计思想来源于鱼,所以它的船身最宽的部位是中前部。龙骨也是正是仿造鱼类的脊椎骨。但是中式帆船的设计思想来源于鸭子,因此它的船身最宽的部位是中后部。从流体力学的角度来,中式帆船的流阻是要小一些。可惜的是在结构上因为依赖于隔舱板和扁龙骨,导致了船型的长宽比被限制住,造不出来纤细和速度快的船型。
但也许正是因为结构上的脆弱和航行性能的弱点,才让中式帆船发展出水密舱和舵,从另一个角度提高了航海技术。
李志坚一边参观这个古旧龙舟的内部构造,一边问船工:“这个龙舟,重物要放在那里才稳当?”
这个船工姓赵,以前是跑龙舟的。后来隋朝倒台,龙舟也没得跑,就在内河上跑一艘三千石的货船,往来洛阳和长安之间,小日子过得也很舒适。
赵船工答道:“回官人,这个船啊,比较扁平,前后宽度也差不多。只是因为船上的阁楼造的比较靠前,因此重物放在船后部比较妥当。”
“那重物要是偏在前方,那会怎么样?”
“那样船就像鸭子钻水一样,头重脚轻,要么扎在泥里动不了,要么从船前面进水后沉底了!”赵船工经验很丰富,知道有上货上到一半,整个船翘起来很不平衡的事情发生。无论是那个船工要是出了这样的事,不是要回去骂师傅,就是要被同行耻笑,再也没脸跑船。
考虑到加装的螺旋桨,锅炉和蒸汽机的重量都超过了4吨多,和船本身的结构相比,差别很大,因此船的重心要重新设计。此外,压舱的水舱可以用煤仓代替。烟囱也要考虑到不能坏了在船前面观景的兴致。
最后,船的浮力中心一定要高于重心,否则一旦遇到风浪左右摇摆,哪不用什么大风大浪,船自身的重力就可以让船继续翻转,让船沉没。
这也是为什么吃水浅的船一定要造的非常宽(福船),才能适合远海航行的原因之一。如果按照这艘废旧龙舟的重心,随便来个三五级海浪,那高耸的四层楼阁就会立马扑向海面,让船身倾覆。同样,在船轻载时,也会使用压舱水或者压舱的重物,使船的重心降低,同时也提高吃水,升高浮力中心,让船身在摇摆时,能够依靠浮力和重力的力矩,能够自身保持稳定。
李志坚又问船工:“如果我在船板中间放一个四千石的铁块,这个船会有问题吗?”
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