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前言

在古代水上交通領(lǐng)域，人們長期依賴人力劃槳或者借助風(fēng)力揚(yáng)帆航行。這種傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式速度與方向往往受到自然環(huán)境的限制。不過，在一個輝煌的時代里，中國人卻構(gòu)思并實(shí)踐了一種全新的水上動力技術(shù)——機(jī)械驅(qū)動的槳輪船。

這些船只如同水面上飛馳的巨獸，突破了傳統(tǒng)束縛，將航行速度提升到了前所未有的水平。那么，這些槳輪船到底是什么樣子？它們背后的機(jī)械原理又是如何實(shí)現(xiàn)水上“提速”的呢？

機(jī)械助力的起源

要探尋槳輪船的根源，我們需要回到唐代。當(dāng)時，大唐帝國疆域遼闊，內(nèi)河和沿海地區(qū)的交通需求以及軍事要求日益增加，這對船只性能提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

盡管傳統(tǒng)的劃槳方式行之有效，但在逆風(fēng)逆流或需要快速機(jī)動的情況下，效率低下且體力消耗巨大成為一大難題。

正是在這種背景下，一些富有創(chuàng)新精神的人士開始思考：是否可以找到一種更加省力高效的方法來推動船只前行？他們不再滿足于單純依靠船員的肌肉力量直接作用于船槳，而是嘗試引入一套中間裝置，通過船內(nèi)人力驅(qū)動外部槳葉旋轉(zhuǎn)，從而推動船體前進(jìn)。這便是槳輪船概念的雛形。

根據(jù)史書記載，唐代的李皋曾設(shè)計(jì)制造出一種名為“踏車”的戰(zhàn)船，其核心機(jī)制就是利用船上的裝置驅(qū)動輪子上的槳葉撥水。

之后，晚唐時期的另一位名將高駢也對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，并在實(shí)際戰(zhàn)斗中證明了它的價值。雖然當(dāng)時的踏車船結(jié)構(gòu)可能相對簡單，但它已經(jīng)奠定了槳輪船的基本原理：將船內(nèi)的人力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動力，再通過槳輪把這種旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化為推動船只前進(jìn)的力量。

這就像是在水面上放置了一個由內(nèi)部機(jī)器驅(qū)動的“輪子”，而不是一個個單獨(dú)的手臂在水中劃動。

宋代輝煌

如果說唐代的踏車船是槳輪船的初步探索，那么宋代無疑迎來了它發(fā)展的黃金時期。

北宋王朝面臨著巨大的外部軍事壓力，特別是在長江、淮河等廣闊水域與敵人周旋時，對強(qiáng)大水軍的需求達(dá)到了空前的高度。這極大地促進(jìn)了船舶技術(shù)的革新，使得槳輪船在此期間取得了前所未有的成就。

《武經(jīng)總要》這部由北宋官方編纂的軍事著作，詳細(xì)記錄并繪制了多種類型的槳輪船，為我們提供了珍貴的歷史圖像資料。

書中描述的槳輪船早已超越了簡單的單輪或雙輪設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了令人驚嘆的多輪布局。有些船只兩側(cè)共安裝了二輪、四輪、六輪，甚至還有兩側(cè)總計(jì)達(dá)到三十二輪的巨型戰(zhàn)艦。

這些宋代的槳輪船通常體積較大，甚至采用了多層結(jié)構(gòu)，能夠容納數(shù)十甚至上百名操作人員。

船上的關(guān)鍵部件便是那些巨大的槳輪，它們被安裝在船的兩側(cè)，槳葉像車輪的輻條一樣向外延伸。當(dāng)槳輪旋轉(zhuǎn)時，槳葉便連續(xù)不斷地插入水中并向后撥水，產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。

試想一下，一艘擁有三十二個槳輪的戰(zhàn)艦，兩側(cè)密密麻麻的槳葉同時攪動水流，所產(chǎn)生的動力和視覺震撼是何等驚人。

這種多輪設(shè)計(jì)不僅顯著提升了船只的整體推力，還增強(qiáng)了船只的穩(wěn)定性和抗風(fēng)浪能力。

它們在宋金、宋蒙戰(zhàn)爭中扮演了重要角色，尤其是在內(nèi)河和湖泊作戰(zhàn)時，其速度和機(jī)動性常常使傳統(tǒng)的槳船和帆船難以匹敵。

速度的秘密

那么，這些槳輪船是如何實(shí)現(xiàn)“加速”航行的呢？其核心在于獨(dú)特的機(jī)械傳動系統(tǒng)，以及由此帶來的高效動力轉(zhuǎn)化和應(yīng)用方式。

與直接劃槳不同，槳輪船通過踏車或搖動曲柄的方式，將船員的體力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種旋轉(zhuǎn)力量經(jīng)過軸桿和可能的齒輪傳動，最終驅(qū)動船外的槳輪高速旋轉(zhuǎn)。

這種機(jī)械傳動帶來了幾個顯著優(yōu)勢。首先，它改變了人力的輸出形式，讓船員可以用更持續(xù)、更輕松（相較于直接劃重槳）的方式提供動力。

此外，通過傳動比的設(shè)計(jì)，槳輪的旋轉(zhuǎn)速度可以快于人力輸出的速度，或者在保持速度的同時輸出更大的扭矩。

更重要的是，槳輪的槳葉能夠連續(xù)不斷地?fù)芩a(chǎn)生的推力是持續(xù)而穩(wěn)定的，不像劃槳那樣存在回收和換槳的間歇。

這種連續(xù)的推力疊加，使得槳輪船在相同人力投入下，能夠達(dá)到比傳統(tǒng)劃槳船更高的平均速度，尤其是在長時間高速航行或?qū)顾鲿r表現(xiàn)尤為突出。

同時，槳輪的獨(dú)立驅(qū)動（兩側(cè)槳輪可以分別控制速度甚至方向）賦予了槳輪船出色的機(jī)動性。

它們可以迅速轉(zhuǎn)向，甚至在狹窄水域完成原地掉頭，這一特性在復(fù)雜的河道或激烈的海戰(zhàn)中具有極大的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢。

即使在逆風(fēng)逆流的情況下，它們也能保持航速，這讓依賴風(fēng)力或順流漂浮的敵船無計(jì)可施。

因此，槳輪船通過機(jī)械的力量，不僅提升了航行速度的上限，更優(yōu)化了速度輸出的穩(wěn)定性和船只的可控性，從而真正實(shí)現(xiàn)了航行的“加速”與效率提升。

然而，必須承認(rèn)，這些槳輪船的核心動力源始終來自于船艙內(nèi)船員們持續(xù)不斷的人力輸出。驅(qū)動多達(dá)三十二個槳輪的巨艦，通常需要上百名甚至更多的船員在船內(nèi)輪流或同時進(jìn)行艱苦的工作。

他們要么踏動巨大的踏車，要么搖動曲柄，將純粹的體力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動槳輪的旋轉(zhuǎn)力。

這種持續(xù)且高強(qiáng)度的體能消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)帆船在順風(fēng)條件下的需求，船員的體力儲備和補(bǔ)給直接影響著航行的續(xù)航能力和速度維持時間。

正是因?yàn)閷嫶笕肆统掷m(xù)體力的嚴(yán)重依賴，槳輪船在長途、開闊海域航行方面存在先天不足。

漫長的遠(yuǎn)洋航行往往需要船只在海上停留數(shù)周甚至數(shù)月，這期間人力難以持續(xù)供應(yīng)，而帆船則能高效利用免費(fèi)的自然風(fēng)力。

再加上槳輪本身在洶涌波濤中的脆弱性、風(fēng)浪中撥水效率的降低以及維護(hù)難度的增加，使得它們在面對浩瀚大洋和復(fù)雜海況時，遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)相對簡潔、依靠風(fēng)力驅(qū)動的帆船那樣可靠、經(jīng)濟(jì)且具備持續(xù)遠(yuǎn)航能力。

這或許解釋了為什么盡管槳輪船一時強(qiáng)大，卻未能完全取代帆船成為跨洋貿(mào)易和遠(yuǎn)距離探索的主力。

即便如此，作為人類歷史上早期成功實(shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動的大型船只，宋代槳輪船的技術(shù)成就依然值得銘記。

它們憑借卓越的速度和機(jī)動性，在內(nèi)河湖泊以及近海作戰(zhàn)中發(fā)揮了不可替代的作用，特別是在無風(fēng)或逆風(fēng)逆流等帆船受限的環(huán)境下，其優(yōu)勢更加明顯。

這些曾在宋代水域掀起波瀾的槳輪船，是古人智慧與工程結(jié)合的杰作。它們證明了在沒有蒸汽機(jī)的時代，僅僅依靠人力配合巧妙的機(jī)械裝置，也能創(chuàng)造出令人嘆為觀止的加速能力。

信源：鄭明. 鄭和寶船是中華古代艦船的代表．《VIP》，2009唐志拔. 中國艦船發(fā)展史略(二) 古代戰(zhàn)船持續(xù)發(fā)展時期．《CNKI》