帆船起源于其历史可以追溯到远古时代(古帆船的帆结构)

导语：“船驶八面风”：谈谈我国古代“帆”的起源及演进

人们在水上行船，常常要跟风打交道。风大浪急，可能会翻船，从船尾方向刮来的风，会使划行省力，并且加快航行的速度。可是顶风行船，不但费力，而且速度也慢。风对行船有弊也有利，能否利用风的有利方面，减少弊害，甚至变弊为利呢？

一、帆的起源

从日常的生活经验和对自然界的观察中，人们发现，物体所接受到的风力大小是眼物体的受风面积成正比的。也就是说，物体受风面积越大，所接受到的风力也越大。因此，要有效地利用风力来推动船只前进，就必须想办法增加船只的受风面积，来加大风对船只的作用力。经过人们长时间的摸素索，终于发明了帆。正象李白在《行路难》诗中说的“直挂云帆济沧海”那样，帆成为人们在水上乘风破浪航行的得力工具。

帆又写作“颿”，有时“篷”字也用来表示船帆。我国发明帆的时间，现在已无法知道了，但是我国使用帆的历史至少已有三干多年了。在商代遗留下来的甲骨文中，就经常能够发现帆的文字，这些文字的形状，好像张开的帆。从甲骨文关于帆字的字样，我们可以推测早期的帆是属于固定装置的方形帆。固定装置的方形帆制作简单，但是它只能有效地利用从船尾方向吹来的风，就是顺风，对于来自两舷前方或两舷横向的风力，却无法利用，而且因为增大了侧向受力，航行困难，甚至会翻船，反而有弊；对于逆风更是有弊无利，只好收帆了事。这时，人们还只能利用顺风，也昐望着顺风，久而久之，“一路顺风”、“一帆风顺”就成了对出外旅行者的良好祝愿，人们至今仍在使用。

二、帆的演进

早期的帆尽管还存在种种缺陷，但是它毕竟标志着人类对一种自然力—风力的成功利用。正如东汉刘熙在《释名》中所说: “随风张极曰帆，使舟疾泛泛然也”。帆的利用，大大地减轻了航行中繁重的体力劳动。因此，帆的出现在水上航行史上是一件意义重大的事。从此，人们在利用风力的道路上不断地前进，帆的结构和性能也逐步得到改进和完善。

上面提到，最早的帆可能是方形的，而且是正装式样，固定在船桅上，因此只能利用顺风，要求一帆风顺。但是自然现象是纷繁复杂的，风向也是飘忽不定的，一帆风顺的机遇比起侧风、斜风顶风等来要少得多，因此正装方形帆对风力的利用有很大的局限性。

于是，人们就逐步改变了帆幕的装置方式，首先是使两边对称的正装方式，改变为两边不对称的斜装方式。这种不对称的斜装方式，由于两侧的受风面积不同，形成了一个压力差，可以接受侧后方的来风，推动船只前进。以后，更发展成为性能良好的中国式梯形帆。

在帆的装置方面，也逐步得到改进。人们通过帆索结构的改进，使原来只能作固定方向张挂的帆幕，可以随着风向的改变而改变张挂方向。因此，帆从只能利用顺风或侧后风，逐步发展为“风有八面，唯当头不可行”，并且进而发展到能够“船驶八面风”。

随着造船技术的发展，为了更有效地利用风力，船桅和船帆的数量也相应地有所增加，从单桅船发展为双桅船、三桅船、四桅船，甚至五桅以上的多桅船。在我国宋元时期的海船中，一般都是三四桅，在一根桅上还经常挂多张帆幕。

帆幕既有利用顺风的方形帆，也有利用其他风向的梯形帆。在风小的时候，为了招风，还在桅顶高处设置“野狐颿”(俗称“头巾顶”)，在沿海流传有“头巾顶可以提吊船身”，使船行轻快的说法。徐兢在《宣和奉使高丽图经》中所描绘的客舟上，就有：

“大樯高十文，头樯高八丈，风正则张有颿五十幅，稍偏则用利篷，左右翼张，以便风势。大樯之巅，更加小帆十幅，谓之野狐颿，风息则用之。”

为了观测风向，在桅杆顶端一般都设有三角形小旗—“定风旗”，从定风旗飘扬的方向，就能知道刮的是什么方向的风。

增加船帆的数量，在一根桅杆上挂多面帆幕，可以更充分地利用风力。但是事物总是具有两重性的，在船帆增加的同时也增加了甲板上桅、绳结构和操作的复杂性，加重了船工的劳动。如果遇到风暴突然袭来，来不及收帆，就有折桅翻船的危险。因此，十五世纪以后，我国帆船的风帆逐步简化，一般是一桅挂一帆，只是采用加大帆幕面积的方法，使它既能充分利用风力，又方便操作，节省劳力。

在帆的升降方面，也有所创造。一般的大船桅顶都装有滑轮，在甲板上设有绞车，利用帆绳把滑轮跟绞车连成一个系统，升帆的时候只要转动绞车，利用滑轮作用就可以很轻快地把船帆张开。收帆的时候只要利用帆的自身重量，或仍利用绞车就可以很容易地把帆收起。

三、平衡式梯形斜帆

“水国无边际，舟行共使风”，各个国家在古代都曾经利用风力来行船但是各个国家的船帆都有各自的特色，中国的船帆也有自己鲜明的特色。李约瑟认为，“最具有中国特征的船帆，是属平衡(用横条)加强的梯形斜帆。”历史事实表明，平衡式梯形斜帆是我们祖先的一项重要发明创造，在古代世界中是一种性能最优良的船帆。

平衡式梯形斜帆的一个最大特征，是用竹条平衡横向安置在帆幕上，成为横向的加强材料。竹制横条的两端固定在从横桁下悬吊的帆幕缘索上，构成个升降自如的帆架结构。帆幕织物用绳索编结在帆架的周边和每根竹条上，使帆幕极为平整，收到最佳的受风效果。这种帆加横条的梯形斜帆示意图具有如下的优点：

首先，我国广大地区都有丰富的竹子资源，取材容易。竹子的自重轻，不会使帆架过重，又有很好的韧性和强度，能够经得住大风的吹刮，不容易折断。因此，可以说这是一项既经济又实用的设计和创造，反映了我们祖先的高度智慧和才能，也是我国对水上航行事业的重大贡献。

在其他文明古国中，还没有采用过这种廉价材料和优良结构的船帆。

其次，由于有横向的加强材料，而且每根横条的间隔不大，因此对帆幕的强度要求不高。竹叶和其他植物叶子都可以编织成帆幕，不象其他国家那样，船帆一定要用强度比较高的织物来做。这种帆架结构还可以防止帆幕被撕裂，而且即使是帆幕上有许多破洞，也仍旧可以收到良好的受风效果。

再次，由于每条横竹上都有绳子系结，使整个船帆可以折叠。既能够整幅折叠，也可以作梯级性缩折，桅顶又有滑轮跟帆索结成一有机整体，因此升降快速方便，而且可以根据风力大小和航行需要来调整帆的张挂程度。就象宋应星在《天工开物》中所说:

“调匀和畅顺风则绝顶张篷，行疾奔马若风力洊至，则以次减下；狂甚则只带一两叶而已。”

意思就是当调节得准确顺当又遇到顺风的时候，把帆挂到最顶端，船行就快得象奔马。但是如果风力不断增大;就要逐渐减少帆叶。风很猛的时候，只带一两叶就足够了。不像其他国家的船帆，要么全部张挂，要么全部收起，而且张、收都得靠人爬上桅杆去作业，既危险又费力。

正是这种优良的帆结构，使中国船舶的船体结构更加完善，航海性能更加优越。李约瑟评价说:“在人类利用风力来推进船舶的各项首要成就中，中国的平衡式梯形斜帆确是名列前茅的。”

四、帆幕的构成材料

上面所提到的帆中有“布颿”和“利篷”之分，这是由于帆的构成材料不同而出现的名称差异。

所谓“布”，在北宋以前并不是指现在用棉纱织成的布。当时，我国的棉花种植并不普遍，棉布是一种高贵的奢侈品，只有皇室和达官贵人才有少量的棉织物。民用织物一般都是麻织品。因此，布帆应该是指用麻布做的帆。当然，统治者为了炫耀自己，在官船上的布帆也有用丝织品制作的。南宋以后，由于棉花种植日渐推广以及棉纺织业的兴起和发展，棉布的使用日益普遍，棉布才逐渐成为船帆的制作材料。

在中国古代，帆幕一般是用竹叶、篾片、粽榈枝叶以及芦苇等天然植物原料编织的席篷。晋木华的《海赋》中有“于是候劲风，揭百尺，维长绡，挂帆席”的句子，帆席就是用席做的帆。海船因为海中风浪大，要求帆幕具有比较高的韧性和强度，所以大都是用竹篾编造的。宋应星在《天工开物》中记载，“风帆是用篾片编织的，每编成一块就要夹进一根带篷缰的篷挡竹做骨干，一块一块折叠起来，等待需要用的时候悬挂。”这说明直到明朝，用竹篾编成的船帆还在普遍使用。

尽管在我国史籍中有不少关于竹帆的记载，但是历史上的竹帆究竞是什么样子，却迟迟没有发现实物。近年来，在对古船的挖掘工作中，出土了竹帆的残片，才填补了实物方面的空白。1974年，在泉州湾后诸宋朝海船上，曾经发现有六角形的竹编。1982年，在泉州法石的宋朝海船上，又发现了较大面积的竹帆残存，为人们提供了宋朝竹帆的珍费实物样品。

这些竹帆残存物呈多幅折叠，大致是处在收帆所叠的状态，它的表面是六角形竹编，是用六条篾片编织的，篾片宽约零点五厘米，厚零点一厘米，编织细致工整。竹编中间夹铺竹叶，两边用直径两厘米的竹管封边加固。在竹帆上夹缠着麻织绳索，绳索分粗细两种，都由两股拧绞而成，非常结实。细绳是连结封边竹条跟竹编所用，粗绳每股中都夹有一条宽约零点三厘米、厚小于零点一厘米的藤皮或竹皮，用来增加强度，大概是用作帆索的。

竹帆实物的发现，既印证了史籍文字记载的正确性，又弥补了文字记载的不足，显示了我们祖先利用自然界现成植物制造船帆的高度技能。

五、船驶八面风

从只能利用顺风到能够利用侧斜风，又进而能够八面来风都可以利用，这不但的是航行技术的进步，而且是人类对力的认识的发展和巧妙运用。

要利用侧斜风，就需要有分力和合力的认识。尽管中国古代对它们的认识还是经验性的，没有理论化和系统化，但是我们的祖先却成功地把这一经验性认识变为实际应用，这可以说是一项重大的科学和技术成就。

这种调动船头方向的过程，在航行中称为“调戗”。也正是依据这个原理，不但可以利用侧风、斜风，也可以利用顶头逆风。在遇到顶头逆风的时候，只要用调戗来改变船头的方向，走之字形，就可以把顶头逆风变成侧斜风，使船前进了。

此外，风吹船帆还会产生一股升力，特别是海中风大，升力太大就会翻船。为了降低风压中心，减弱升力，海船一般是把帆幕制成短而宽的形状，或是上狭下宽的形状。同时，通常还在帆的下部再加“篷裙”，就可以更有效地降低风压中心。

我国这种利用八面风力的技巧，远远走在世界前面。十二世纪初，我国航海中已做到只有当头风不可行，其他方向的风力都能利用了。可是西方的帆船要到十六世纪才达到这个水平，而那时我国又能“调戗使斗风”，能逆风行船了。

六、披水板和中插板

上面提到的S向横向推力，除了用调戗方法使船只朝所需要的方向前进外，我国古代还发明了披水板，来减弱横向推力。披水板通称橇头，又称副舵、腰舵，也称做浮板或下风板。

披水板装置在船舷的两侧，当受到侧风或斜风吹刮的时候，在下风方向放下披水板，可以削弱横向的推力，减少船只横向漂流和偏移。宋朝的《武经总要》中在谈到海鹘船的时候说：

“舷上左右置浮板，形如鹘翼，趣助其舡，虽风涛怒涨，而无侧倾覆背。”

明朝宋应星的《天工开物》也记载：

“中腰大横梁出头数尺，贯插腰舵，则皆同也。腰舵非与梢舵形同，乃阔板研成刀形，插入水中，亦不转，盖夹卫扶倾之义”

也就是说，披水板的装置，增加了船舶遇风浪时候航行的稳定性，可以防止船受横向推力而发生倾覆的危险。同时，由于横向推力减弱，也更便于调戗变换船身的方向，正如《天工开物》中所说：

“船身太长而风力横劲，舵力不甚应手，则急下一偏披水板，以抵其势。”

披水板起源于九世纪以前的唐朝，可能是受水鸟在浮动的时候利用两翼起平衡作用的启示而发明的，当时的海鹘船两舷就装置了浮板。宋朝的海鹘船每侧的浮板有四到六具的。到明代，简化成一具。

除披水板外，如宋朝客舟中，在两舷侧用大的竹子捆缚成口袋形状来抗拒风浪;明朝沙船设置竹制太平篮，平时悬挂船尾，遇风浪的时候装石块放置水中，都能起到披水板的作用。在明清时期，在船舶上又出现了中插板，就是在船底增设两根梗水木，它跟船尾升降舵配合使用，能够有效地少船舶横向漂流偏移，保证船只在航线上正常航行。

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