别具特色的中国船帆

何国卫

利用风力推动船舶航行是人类利用风能最实用最有效和最有深远影响的技术发明和创造，为船舶的大型化发展、长距离航行提供了不可或缺的技术条件。风帆是利用自然风力的船舶推进有效工具。中国船帆不同于西洋船帆，它在历史长河中不断得到改进、提高，并逐渐形成自己的特色，中国帆船依靠这种别具特色的船帆乘风破浪无往不前。

林林总总的中国船帆

木帆船外观最显眼的是竖立于船上的船桅和挂在船桅上的风帆。船帆的布置和外形可谓林林总总，五花八门。

桅主要是用来挂帆的，中国帆船很早就采用多桅多帆，根据船的大小不同设置不同数量的船桅，小船用单桅就够了，现代木帆船一般从单桅到三桅，三桅船的船桅分主桅（又称大桅）、头桅（又称首桅）和尾帆，主桅一般置于在船长从后至前的十分之六处的纵中线上，头桅、尾桅分别设在船的首、尾附近。中国船桅有多达7桅的，例如，太湖七扇子船就是七桅七帆（图1）。明代郑和下西洋乘坐的大型宝船是9桅12帆（图2），创世界之最。

图1　太湖七扇子船

中国船桅一般用顺直的圆杉木制成，因为杉木轻而富有弹性抗折强度甚佳，耐腐蚀也比校好。桅通常是整根木材独竖，桅上挂一幅纵帆。西洋帆船则多桅多帆，杆桅通常用三节连接而成，每一节桅上挂着横向布帆（图3）。

中国帆船的风帆（又称蓬），形状大致分矩形、扇形和上部扇形下部矩形的混合形等三类，以后者居多。太湖七扇子船是沙船型，它的船帆是矩形帆，广船的帆形如张开的折扇，故称作扇形帆，扇形帆的外形很美，当三帆向左右同时展开，好像蝴蝶在海面飞舞，美其名为蝴蝶帆（图4），与其他船型相比最具特点。

图2　郑和宝船

不论哪类形式的风帆，其风帆面的高度大于帆的宽度，被称作纵帆。西洋帆船的风帆是单幅风帆，帆面的高度一般小于帆宽，所以被称作横帆。

中国船帆也有布质的软帆、三角帆，一般都用于内河船和小船上。某些航海木帆船驶风时加挂的三角形软帆，它是用作辅助帆。张挂在不同位置辅帆有不同的称呼：挂在主帆或头帆一侧的，称“外挑”；在主桅底下的，称“坐裙”；挂在主桅顶部与头桅顶部之间的，称“天桥”；斜挂在头桅上部与船头伸杆之间的，称“前插花”；斜挂在主桅上部与船尾部之间的，称“后插花”；斜挂在主桅上部与船首部之间的，称“耳捂”。除“外挑”与“坐裙”用于驶顺风外，其余都在驶偏风的时候适当张挂。

中国船帆是采用“吊帆索”将风帆挂置在桅上的。帆是利用风对风帆面的压力推船前进的驶风装置。“随风张幔曰帆，使舟疾泛泛然也”，这是汉代刘熙所著《释名》一书中对风帆有生动描写。唐代大诗人李白也写有“直挂云帆济沧海”的绝妙诗句。

图3　西洋飞箭式帆船

中国帆船都是靠拉动“提头索”升帆的，只要松放“提头索”，风帆就能靠自身重量落下，放置在桅下的帆架上，升落帆的操作都在甲板上进行很是方便。而西洋帆船的收放帆却需要多名水手爬上每根帆横桁，站立在横桁上齐力将沉重的帆面向上卷起或放下，这显然是一种高强度高危险的高空作业（图5）。

“硬帆”和“活帆”是中国船帆的重要特点

图4 广东船的蝴蝶帆

中国船帆的最重要特点是既属“硬帆”也是“活帆”。船帆有“软帆”和“硬帆”之分，用布缝制而成的风帆面是布面，因其质软而称“软帆”。所谓“硬帆”是指风帆面用篾或蒲草编织而成的帆面，这种帆的面质硬当属“硬帆”。另有一种风帆特别奇特，它的帆面虽用布料，但在布帆面上横置多根竹子撑条用来支撑帆面，形成一具整体比较平整的帆面，使风帆具有一定的硬度，因此也属“硬帆”，这正中国布质“硬帆”的独特之处。横置的竹子被称作帆竹，帆竹有一定的弹性，风帆面受风时会略呈弓形，形似机翼剖面。当风力与风帆面成某一角度吹袭时，如同风对机翼产生的升力一样，风帆面也会产生垂直于风向的很大升力，此升力在船的前进方向的分力就是帆船的前进动力。

图5 “哥德堡号”水手正在放帆

中国绝大多数的布质风帆，尤其是主帆，就是这样的布质硬帆。当然，“硬帆”与“软帆”是相对于而言的。在古代“硬帆”称作利篷，布质软帆为布幔。西洋船的船帆是典型的软帆，当船处于顺风时西洋船的“软帆”似乎具有明显的优势，但当船受侧向来风时就不如中国的“硬帆”有效了。有“帆竹”的“硬帆”能更有效地利用风力，为绝大多数木帆船所采用。

中国帆船“硬帆”上的“帆竹”，通常一帆有若干根均匀分布，帆底边的一根比较粗，称帆底桁。“帆竹”或装置在帆的一面，或交错穿插于帆的两面。抱桅索把风帆面围抱在桅杆一侧，抱桅索围过桅杆两端系结在帆竹上，保持帆面与桅杆贴近，它既使风帆面与桅杆贴近又留有两者活动的空间，风帆能灵活地绕桅杆转动。这样使帆面受到的风力均匀地传递到桅杆并通过桅杆传递到船体。抱桅索除用绳索外也有用竹竿、竹片、藤条的，为了减少抱桅索与桅杆之间的摩擦力，有的抱桅绳索上还穿上用果子核制成的珠子。船帆能绕桅杆灵活地转动，风帆的转动技术就把风帆变活了，使它成为“活帆”，“活帆”可以方便地绕船桅大角度的随意左右转动，使风帆的面向适应风向的变化，让风帆处于有利的受风状态，在清代宁波船桅帆上清晰地展示出抱桅索的技术特色（图6）。

抱桅索的设置不仅使船帆绕桅转动而且升降帆的上下移动都是非常灵活的。西洋帆船的“软帆”虽然也能稍作转动但受到桅两侧的稳索等影响，可转动的角度并不大，帆的升降也很困难，完全不能与中国的“活帆”相比，它基本上属于“死帆”或充其量为半活帆。

图6　清代宁波船上的抱桅索

以桅中心线划分，若“硬帆”前后部分的风帆面积不相同，则称为平衡帆；若桅中心线前后帆面积刚好相等则是全平衡帆；若桅处在帆面的边线上，即是帆面积积全部在桅的一边，则是不平衡帆。平衡帆风帆面积的重心在桅的后面，便于操纵，驶风灵活，中国帆船使用的绝大多数“硬帆”是属于平衡帆。西洋帆船的“软帆”布置是在桅的左右对称，是典型的全平衡帆。

“硬帆”和“活帆”是中国船帆最重要的技术特征，中国特色的转动“硬帆”得到广泛的应用。

图7　打戗航行图

中国船帆驶八面来风

图8　南京船上的披水板

众所周知，风从船尾吹来是最好不过的了，因为这是顺风，顺风是航船吸收风力的最佳风向，中国最常用的祝愿用语祝您“一路顺风”讲的就是这个道理。然而，自然界风的来袭是四面八方的，相对于航船的风向有顺风、左和右斜顺风、左和右侧风（即横风）、左和右斜逆风和逆风等八个方向，当然，逆风（即顶风、当头风，古称斗风）时，风力反倒成了航船前进的阻力，不进则退，这是航船最不愿见到的。风向不是航船所能改变的，而需要航船去适应风向。如何操纵风帆接受和利用不同方向的来风呢？这就涉及到中国帆船的风帆特点和驶风技术了。

因为中国帆船属于“硬帆”，只要与来袭的风有一定夹角，就会产生垂直于风向的升力分解成船舶前进的推力，又因为中国帆船是“活帆”，因此可以根据不同航向和风向的实际情况来转动船帆，使风帆处于最佳位置。古代船民操帆的经验告诉我们，在一定的风向和航向下，风帆面处于风向和航向组成的夹角的平分线上时最为有利。中国船帆的“硬帆”和“活帆”的特点，使它不仅在顺风，而且不论是在后侧风还是前侧风的情况下都能吸收风力推进船舶前进。因此，航船遇到的只要不是正逆风（顶头风），即使是前侧风也能获取风力在航船前进方向的分力。但航船遭遇顶风时就只得落帆了，难怪北宋的徐兢在《宣和奉使高丽图经》中就有“唯当头风不可行”的记载。

既然“唯当头风不可行”，中国帆船又是如何实现“八面受风”航行的呢？它靠的是中国船工创造的“打戗”（又称“调戗”）驶风技术。

闻名遐迩的逆风调戗技术就是通常所说的船作“之”（或称“Z”）字形的航行技术，帆船行“之”字形航线靠操纵船首左右连续转向来实现。因为“之”字形航行使航向与风向之间有较大的夹角，通过操风帆面使它处于风向和航向组成的夹角的平分线上，从而获得一定的推进风力（图7）。当风角大于135°时，因为相对于顺风来说它的风力和航速就很小，所以只得打戗驶风了。

帆面在受到侧斜风时，船舶势必存在横向漂移力，这时可向迎风侧压舵，使船首稍迎着风向，以抵消横漂影响。风帆与船舵的配合使用是帆船驶风技术的重大进步。当航船受到过大的侧斜风所产生的横移力时，船的抗漂移仅靠船舵难以胜任，中国创造的披水板随之登上历史舞台，它的科学性和有效性已被实践所证明。披水板又称腰舵、翘头，披水板是木帆船驶风的辅助工具，它是不等边长方形的硬杂木厚板，上窄下略宽，平时对称地悬挂在船的两舷侧，一般用拉索升降。当驶偏风时就将下风舷的披水板放到水中，由于披水板对船舶产生横向阻尼力，起到减小或阻止船体横向漂移，即是起到了抗漂作用，披水板对船减小横漂的效果十分明显。

针对逆风打戗时船受到左右交替的横移力，就对应地将左右两舷的披水板轮流放落下水以助打戗驶风。沙船是平底而且吃水浅，抗漂能力差，因此普遍使用披水板。清代南京船就是平底沙船，受侧风极易漂移，图中的披水板得到了很直观的显示（图8）。

图9　荷兰船上的披水板

明代宋应星的《天工开物》已有披水板的明确记载：“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”。由此认为披水板始于明代应该是成立的，它不仅明确指出航船用披水板，还指出了披水板的抗漂助舵作用。

成书于明代天启元年（1621年），由茅元仪撰的《武备志》中明确地记有“沙船能调戗使斗风”，这可能是采用调戗技术逆风航行的最早记载。这说明北宋时船帆“当头风不可行”的问题到明代得到了解决。

当然，为了求得更为有力的帆角获得更佳的风力，打戗并非一定在顶风时才采用，在斜侧风时也有打戗航行的。

《天工开物》记有：“凡风从横来，名曰抢风。顺水行舟则挂篷，（作）之、玄游走，或一抢向东，止寸平过，甚至却退数十丈。未及岸时，捩舵转篷，一抢向西。借贷水力兼带风力扎下，则顷刻十余里。……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。”这是中国船工在横风中，帆、舵、披水板联动操驾技术的生动写照，更是熟练掌握打戗技术的反映。

实践证明，中国帆船采用打戗驶风技术是完全可以在逆风下航行，逆风打戗是中国古代船民航海实践中的重要创造。但是，也应该指出的是，打戗操作必须连续左右操舵控制船向，船员处于一刻不闲地高度紧张的操作状态，技术要求很高，连续作业时间长，劳动强度极大，若用披水板来配合调戗则更是如此。

有趣的是，在荷兰也见有相似的披水板，只是外形上有所不同（图9）。也不知，是西方学中国的还是中国学西洋的，还是各自的创造发明？

中西帆船的风帆装置各成体系各具特色，各有优缺点，中外风帆技术在长期的航海交往中相互交融是必然有的。到了清末在中国帆船相比于西洋帆船处于落后的状态下，取长补短洋为中用比较明显。