拥有16个水密隔舱、号称“永不沉没”的泰坦尼克号为何“处女航”就沉没?

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水密隔舱是世界造船业的伟大发明

《马可·波罗游记》描述的中国南方海船的船壳是多层板结构,还有水密隔舱十三个:“若干最大船舶有内舱到十三所,互以厚板隔之,其用在防海险,如船体触礁或触饿鲸而海水渗入之事”。①元·至元二十八年(1291年)冬,马可·波罗奉元帝忽必烈之命,护送阔阔真公主去伊利汗国与国王阿鲁浑汗完婚,其所率的“十四艘船” 便是泉州所造,并从刺桐港启航,经苏门答腊、印度等地到达波斯。毋庸置疑,《马可·波罗游记》打开了中世纪欧洲人地理和心灵视野,是中世纪西方认识东方、认识中国影响最大的历史文献。但“多层甲板”“十三个(水密)船舱””等这些连中国的历史文献也找不到记载,包括西方也几乎无人相信。直到1974年泉州湾宋代海船出土,人们才大吃一惊:船壳板真是三层!水密隔舱果然是十三个!

泉州湾宋代海船出土时
发现船舷侧板为三重木板叠合而成。
(图源:泉州海交馆)
1974年,这艘沉睡了近七个世纪的宋代海船
在泉州后渚被成功发掘,
领先世界多个世纪的十三个水密隔舱
露出真面目,举世震惊
(图源:林祖良/供图)
复原后的泉州湾宋代海船,
残长24.4米,残宽9.15米,
排水量近400吨,载重200吨,
是世界上发现最早、体量最大的海船。
(图源:泉州海交馆/藏)
泉州湾宋代沉船水密隔舱局部
(图源:泉州海交馆/藏)

“水密隔舱”是泉州远洋海舶的核心技术。《马可·波罗游记》记载:“中国比较大的一些船,在船身里面有十三个池子或舱房,用坚固的木板紧密地钉在一起,有很好、很结实的隔板把它们隔开。”②采用隔舱设计,将船舱分为若干个互不相通的空间,一旦船舱漏水,也只是局部受影响,不会全船沉没,这大大提高了船舶的安全系数和远航性能。

马可·波罗画像
(图源:网络)

其实,早在唐代,泉州造船业就已经掌握了水密隔舱技术。清·蔡永蒹:《西山杂志·王尧造舟》 :“天宝中,王尧于勃泥运来木材为林銮造舟。舟之身长十八丈……银镶舱舷十五格,可贮货品三至四万担之多。”该史料记载了唐天宝年间(742-759年)泉州所造海船之巨,其中“十五格”即为十五个隔舱。这是比泉州湾宋代沉船船体更大的海船,也是关于泉州海船中采用水密隔舱的最早记载。

泉州湾宋代沉船发掘现场
(图源:泉州海交馆)

泉州水密隔舱造船术

比西方早了10个世纪

至少在八世纪,泉州已拥有领先世界的“水密隔舱”造船术,而西方船只直到十八世纪才有水密隔舱。也就是说,泉州造船业的水密隔舱技术领先西方1000多年,至今仍对世界造船与航运业产生巨大的影响。

1795年,英国海军总工程师塞缪尔·本瑟姆受英国皇家海军委托,首次引进中国水密隔舱技术建造6艘新型船只。他在论文中说,他所造的船“有增加强度的隔板,它们可以保护船只,免得进水而沉没,正像现今中国人做的一样。”本瑟姆夫人后来为丈夫所写的传记中指出:“这不是本瑟姆将军的发明,他自己曾经公开地说过,'这是今天的中国人,一如古代的中国人所实行的’。”这是已发现的西方文献最早的关于水密隔舱的记载。

震惊世界的泰坦尼克号海难

泰坦尼克号(RMS Titanic),是英国白星航运公司下辖的一艘奥林匹克级游轮,排水量46000吨,于1909年3月31日在哈兰德与沃尔夫造船厂动工建造,1911年5月31日下水,1912年4月2日完工试航。
泰坦尼克号电脑模拟
(图源:网络)
泰坦尼克号是当时世界上体积最庞大、内部设施最豪华的客运轮船,有"永不沉没"的美誉 。然而不幸的是,在它的处女航中,泰坦尼克号便遭厄运,它从英国南安普敦出发驶向美国纽约。1912年4月14日23时40分左右,泰坦尼克号与一座冰山相撞,造成右舷船艏至船中部破裂,五间水密舱进水。4月15日凌晨2时20分左右,泰坦尼克船体断裂成两截后沉入大西洋底3700米处。2224名船员及乘客中,1517人丧生,其中仅333具罹难者遗体被寻回。泰坦尼克号沉没事故为和平时期死伤人数最为惨重的一次海难。
泰坦尼克号撞上冰山示意图
(图源:网络)
拥有16个水密隔舱的
  泰坦尼克号为何沉没?
设计者在设计泰坦尼克号之初,就专门设计了16个单独的水密隔舱,而且舱与舱之间的水密门,全部可以用电动开关控制,也就是说,任何4个隔舱一旦进水,泰坦尼克号也不会因此沉没,这个技术在当时来说,那可是十分了得的。然而不幸的是,1912年4月15号泰坦尼克号撞上冰山之后,海水大量涌进了5个水密隔舱,超过了泰坦尼克号所能承受的4个隔舱范围。

泰坦尼克号沉没示意图(图源:网络)

所谓水密隔舱,就是船舱中以隔舱板分隔成彼此独立且互不透水的一个个舱区。就一个单独的水密隔舱而言,它由隔舱板、船壳板、水底板、船甲板围成,构成一个相对独立的空间。然而, 酿成 "泰坦尼克号"沉没最致命的原因就是,这艘船的水密隔舱并不是封顶的,这就意味着,海水漫进第一个隔仓之后,可以顺势蔓延到第二个隔舱,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示意图
(图源:网络)
当然,导致"泰坦尼克号"沉没的有多种原因,除了水密隔舱没有封顶之外,还有钢材的冷脆性。后来科学考察队对金属样本进行分析后发现,造船工程师只考虑到增加钢的强度,而没有想到要增加其韧性。特别是-40℃~0℃的温度下,钢材的力学行为由韧性变成脆性,从而导致水密隔舱的铆钉、隔板等发生灾难性的脆性断裂。
泰坦尼克号沉没断裂示意图
(图源:网络)

泰坦尼克号是人类的美好梦想达到顶峰时的产物,反映了人类掌握世界的强大自信心。这艘"永不沉没的轮船"——埃菲尔铁塔之后最大的人工钢铁构造物,工业时代的伟大成就,因为对水密隔舱技术和自然的威力掉以轻心,满不在乎,所以在第一次处女航中就沉没了。泰坦尼克号将永远让人们牢记人类的傲慢自信所付出的代价。

流放海南的苏轼

宁可等泉州海船北归

北宋时,拥有水密隔舱的泉州海船“牢稳可恃”就已闻名天下,深入人心。哲宗绍圣四年(1097年),62岁的苏轼一贬再贬被放逐海南儋州。据说在宋朝,放逐海南是仅比满门抄斩罪轻一等的处罚。元符三年(1100年)四月,苏轼获赦,欲自儋州贬所北归。他给秦观回信称:“治装十日可办,但须得泉(州)人许九船,即牢稳可恃。余(海南)蜑船多不堪。而许见在外邑未还,须至少留十日待之,约此月二十五六间方可登舟。”③

苏轼画像(图源:网络)

在海南流放三年的苏轼当然是归心似箭,但他对在此补给的过往船只都不信任,唯独要等待泉州纲首许九的海船到来。六月二十三更,苏轼终于登上许九的海船,他兴奋不已,写下了有名的《六月二十夜渡海》,诗中回顾了他在南方流放的经历,表达了九死不悔的倨傲之心和旷达豪放的襟怀。

泉州宋代沉船是

中国自然科学史上最重要发现

   1974年泉州后渚港发掘的宋代沉船轰动世界,其完善成熟的“水密隔舱”“船尾升降舵”“龙骨装置”等以及“水时计”“量天尺”等④均以不容辩驳的事实证明了中世纪的刺桐曾经有过这些对人类航海史发展产生重大影响的发明。也正是这些先进的造船术、航海术的出现,开辟了中世纪刺桐海舶连接欧亚的远洋商路,密集了东西方文明交流的机会。

泉州湾宋代沉船的发掘现场
(图源:泉州海交馆)
南宋泉州造船技术和航海技术的大幅提升以及指南针、升降尾舵、多重桅杆、水密隔舱的航海运用,使巨型刺桐海舶超远航能力达到极致。宝祐六年(1258年),曾经强盛一时的阿巴斯王朝被成吉思汗之孙旭烈兀率领的蒙古西征军攻灭,强大的阿拉伯帝国的帆船队突告衰落,这在客观上为刺桐港一举成为世界级大港创造了历史机遇,从而处在这一历史时期中国海外贸易的中心地位。
1983年6月,泉州宋代海船复原模型作为重要展品在美国芝加哥科学工业博物馆举行的“中国:七千年的探索”展览会展出后,6月5日《芝加哥论坛报》发表评论文章“中国人对世界发展作出了巨大贡献”1984年,世界著名科学家、英国李约瑟博士到泉州参观宋代沉船后,赞叹“这艘古船是中国自然科学史上最重要的发现之一。”
1984年李约瑟考察泉州古船馆
(图源:成冬冬/摄)
从泉州湾宋代海船的船尾舵位置
(图源:《天下之货仓》)
    “如果没有从中国引进船尾舵、指南针、多重桅杆等改进航海和导航的技术,欧洲绝不会有导致地理大发现的航行,哥伦布也不可能远航到美洲,欧洲人也就不可能建立那些殖民帝国”。⑤
①②《马可·波罗游记》,陈开俊等合译,福建科学技术出版社,1981年11月。
③《苏轼文集》卷五二,《答秦太虚七首》。
④《泉州湾宋代海船发掘与研究》,海洋出版社,1987年。
⑤美·罗伯特·K·G·坦普尔:《中国:发明和发现的国度》,陈养正等译,南昌:21世纪出版社,1995年。

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《天下之货仓》 九州出版社

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