书城自然科学科技发明的历史长河
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第9章 橹

今天,江南水乡中单调的橹声,寄托了多少人对一种悠远传统和悠闲生活方式的眷恋。而橹完全能够承载这份厚厚的心绪,因为它足够古老,至少在2000年前的汉代就已经存在。同时橹的设计又非常巧妙、合理,对船家来说,摇橹比划桨省力,难怪水乡多见悠闲的摇橹人。

民间有句俗话说:一橹抵三桨。为什么同样是船的推进工具,但推进效果却如此悬殊呢?

首先,橹相对于桨来说,它是连续的推进器。

桨划一下,推船前进,接着回来,为第二次作功准备,其实这个过程是作虚功,没有推动船只,所以桨是间歇作功。而橹没有水中左摇右摇,每摇一次,都产生推船前进的力,它是连续作功。所以橹比桨更充分地利用了人力。

其次,橹和桨比,它还是高效的推进器。

桨向后划水,水对桨产生反作用力,以此推船前进。橹利用的却是水的升力。这才是橹为什么比桨效率高的技术核心问题。那什么是升力呢?

所谓“升力”,其实就是一个压力差。这用飞机机翼来解释更清晰。飞机在天上飞时不会掉下来,就是因为升力。在飞行中气流向后冲来,机翼下面较平,气流通过速度几乎不变。机翼上端略呈弧形,气流被挤压,流通速度加快。速度越快,压力越小。机翼下面压力大,是正压;上面压力小,是负压,这样机翼上下产生了压力差。这个压力差就是升力,它垂直于机翼向上,是它将飞机抬在空中。

水和空气都是流体,橹在水中利用升力,和机翼利用升力原理一样。橹板左右摇动,每次都略加翻转,有个攻水角度,其运动轨迹呈现一定弧度,这样使得橹板上下水流速度产生差异。橹板的上方水流速度慢,是正压;橹板下方水流速度快,形成负压,橹板因此获得垂直于橹板的升力,这个升力的一个较大的分力用于推船前进。因为橹板划水角度很好,不但产生很大的升力,阻力还很小,两者的比例有时能达到二十比一。同样用力,摇橹获取的推力大,阻力还小,所以橹和桨比,它是高效的推进器。

这是在推进工具中一次带根本性的改革。今天在轮船界独占推进装置地位的螺旋桨,就是利用升力推船前进。中外科技史专家对橹的评价很高,认为它可能是“中国发明中最科学的一个”。

难怪诗人会说“轻橹健于马”,意思是说橹摇起来轻便,但它控制的船速却快于奔马。但摇橹也是像驯马一样有技巧。船家在摇动的同时,还要控制入水橹板的角度。当需要调转船头时,橹板又要以很大的角度摆动。

船家摇橹不需要手腕力量,只需要用较小的幅度来回拉动橹柄和橹绳,这不只是别人看了悠闲,船家也省力。总之,由于橹是连续、高效的推进工具,又有操纵和控制船舶航向的能力,所以自从它出现后,无论是在内河还是沿海,都广泛获得使用。即使在出现风帆后,在帆装齐备的船上,橹仍作为一种辅助推进工具与风帆长期并存。远洋海船当进入无风带时,还是要靠摇橹,大船进出港口时,也要靠橹节制进退和控制航向。

有的科技史专家认为,橹可能对诱发早期螺旋桨的发明起过一定作用。无论是否有这种因果关系,橹作为船舶推进工具中一件带有突破性的发明,是中国对世界造船技术的重大贡献。当然它也是祖先给我们后人留下的一份耐用的家产。