明永乐三年（1405年），伟大的航海家郑和，奉明成祖朱棣之命，首次率领庞大的船队起锚远航，出使中国南海以西的国家和地区，史称“郑和下西洋”。

610年过去了，当我们站在长151.18米、宽61.6米的“宝船”模型前，当我们再次扬帆远航、重走海上丝绸之路时，不禁要感叹中国古代那些先进的造船和航海技术。

“福船”与帆橹

中国古代造船技术发展到明代，已经产生了沙船、广船、福船三种海船船型。沙船是方头方梢平底的浅吃水船，多桅多帆，长和宽的比值较大。广船最有特点的地方是其张开如折扇的帆形，此外，其在中线面处深过龙骨的插板也为减缓船只的摇摆起到一定作用。

福船是一种尖底海船。 古代福船“高大如楼，底尖上阔，首尾高昂”，两侧有护板。全船分四层，下层装土石压舱，二层住兵士，三层是主要操作场所，上层一般用来作战。郑和下西洋时所使用的宝船正是采用了福船的船型。

郑和下西洋时，使用方位和时间标示地点。比如《郑和航海图》中所载“太仓港口开船用丹乙针一更平吴淞江，用乙卯针一更到南汇嘴”，就是说“从太仓港口开船沿105度方向航行，一更时间到吴淞江，再往97.5 度方向航行，一更时间到南汇嘴”。

除此以外，计程仪、测深仪等航海仪器，海图、针路簿等航海地图都是当时先进航海技术的组成部分。

郑和的船队，白天用指南针导航，夜间则用观看星斗和航海罗盘定向的方法保持航向。由于对船上储存淡水、船的稳定性、抗沉性等问题都进行了合理应对，所以郑和的船队能够在“洪涛接天，巨浪如山”的险恶条件下，“云帆高张，昼夜星驰”，很少发生意外事故。白天以约定方式悬挂和挥舞各色旗带，组成相应旗语；夜晚以灯笼反映航行情况；遇到能见度差的雾雨天气，则用铜锣、喇叭和螺号用于通信联系。

在利用风力航行的时代，除了船型，船舶动力也是我国古代船舶技术高度发展的标志之一。

郑和宝船在动力推进系统的桅帆和桨橹这两个重要环节采用了独特的设计。

首先，与当时欧洲帆船采用的分段软帆不同，郑和宝船在总体设计上采用纵帆型布局、硬帆式结构，帆篷面上带着撑条，相当于筋，可起加固作用。这种帆虽然较重，在升起时比较费力，但却拥有极高的受风效率，可使船速提高。并且桅杆不设固定横桁，可适应海上风云突变的情况，调戗转脚灵活，能有效利用多面来风。

其次，郑和宝船在两舷和艉部设有长橹。这种长橹入水深，橹在水下半旋转的动作类似今天的螺旋桨，推进效率较高。在无风的时候也可以保持相当航速，而且适应在狭窄港湾、拥挤水域航行。

“过洋牵星术”和“海道针经”

郑和船队在观测天文气候、辨别方位、确定航线等航海实践中，进一步丰富、积累了航海的知识和经验。那个时代的人正是通过对这些知识、经验的总结，使明初的航海技术在宋元以来的基础之上，有了更进一步的发展。

在记载郑和船队有关航海技术的《郑和航海图》中，保存了大量关于航海路线、沿途海流、水深、礁石分布、停泊地点以及指南针、天文导航的丰富资料，成为前人留给我们的一份珍贵的历史文化遗产。

由《郑和航海图》可知，郑和在航行时使用了“过洋牵星术”和“海道针经”，这在当时是最先进的航海导航技术。

在古代，天文导航又称“过洋牵星”，它包括观测方向和方位两个部分。天文导航的方法在指南针用于航海之后，并没有被遗弃，而是继续得到充实和发展，与指南针配合使用，把航海技术推向了一个新阶段。

大约在元明时期，我国开始应用牵星术来观测船舶所处的地理纬度。牵星术是利用一种叫牵星板的简便工具来实施的。据研究古代造船和航海技术的专家金秋鹏所撰《中国古代造船与航海》一书介绍，牵星板用乌木制成，一副牵星板包括从小到大12块正方形木板，最小的每边大约2厘米。另外又有用象牙制成的一个小方块，大约6厘米长，四角刻有缺口。缺口四边的长度分别是半角、一角、二角、三角，一角是1/4指。使用的时候，左手拿着牵星板一端的中心，手臂伸直，让木板的下边缘保持水平线，上边缘对准所观测的星斗，这样就可以测出从船舶所在地所看到的星斗距离水平线的高度了。而测得星斗高度以后，就可以计算出船舶所在地的地理纬度了。

用“牵星板”观测定位的方法来判断船舶位置、方向，确定航线，这项技术代表了那个时代天文导航技术的世界先进水平。

海道针经是我国元明清时期用于导航的航海罗盘。该项技术利用8个天干（10个天干减去“戊”和“己”）、12个地支及八卦的四个方位，将航海罗盘圆周分为24等份，能够准确指示方向。

当时使用的仪器和掌握的先进技术，包括航海罗盘针、计程法、测探器、牵星板、针路记载、航海图绘制等。

罗盘针也是航海中最重要的工具，由领航员（火长）亲自掌握，并决定航向。火长还掌握针路和航海图的绘制与使用。郑和下西洋时，选择最有经验的人任火长，船上设有专门放置罗盘的针房。

计程法是计算航速与航程的方法。已知宝船的长度，把木片从船头投下，测出木片从船头到达船尾的时间，以船长除以时间，就得出了航速。当时航海一昼夜分为10更，用燃香计算时间。用航速乘以时间，就可求知航程了。当时，船的航速约为一更30公里。

明代仍以长绳系铁器为测深工具，对浅海和有礁石的航程多做测深记录，以便航行，并记于航海图上。

针路记载开船地点、航向、航程、停泊处所等。航向是罗盘针位，郑和的罗盘针位曾编成《针位编》一书，可惜失传了。

茅元仪《武备志》中的航海图上，记载了观测的牵星记录和测量所得水深。航行时，依据所记针位，参考航程的测算，就可顺利地到达目的地。这幅图在东西交通史上和航海史上占有很重要的地位。

从1405年开始，郑和先后七次奉旨率船队远赴西洋，航线是从西太平洋穿越印度洋，直达西亚和非洲东岸，途经30多个国家和地区。他的航行比哥伦布发现美洲大陆早87年，比达・伽马开拓从欧洲绕好望角到印度的航海路线早92年，比麦哲伦率领船队首次环航地球早114年。在世界航海史上，郑和船队开辟了贯通太平洋西部与印度洋等大洋的直达航线。据英国著名科学史家李约瑟博士估计，1420年间明朝拥有的全部船舶，应不少于3800艘，超过当时欧洲全部船只的总和。对于当时的世界各国来说，郑和船队从规模到实力，都是无可比拟的。

郑和下西洋时间之长、规模之大、范围之广都是空前的。它不仅在航海活动上达到了当时世界航海事业的顶峰，而且对发展中国与其他国家的友好关系，做出了巨大贡献。郑和的远洋航行，前后七次，都战胜了狂风巨浪，胜利返回，说明明代初期，我国的航海技术还居于世界前列。

明朝结束了战火纷飞的元末乱世，安定内忧、攘除外患，采取了轻谣薄赋、鼓励生产、整顿吏治等措施，创造了一个相对稳定的社会环境。明初的前百年之内，明代的手工业、交通运输业和商业都得到了发展。这种发展，成为了明代造船技术发展的历史大背景

明朝的造船技术和工艺在前代积累的基础上实现了新的飞跃，达到了古代造船历史的巅峰。永乐三年，郑和率庞大船队七次下西洋，无论从船队的规模还是造船的技术来看，明代当时的造船技术己达到了高度发达的程度，郑和下西洋也铸就了辉煌的明朝航海史。

欲了解明朝的航海史，就必须对明代造船技术的发展史进行剖析。造船技术的发展是明朝航海的基础。本文老陈将和各位一起，从明代船型的演进与分类出发，研究明代船具及制造工艺技术的改进，进而分析明代造船技术发展的社会需求。

一、明代船型的演进与分类

船舶制造发展的水平在一定程度上体现了当时社会生产力的发展水平。古代中国社会的发展经历了三个高峰，相对应而言，船舶制造业也出现了三个高峰，即早期的秦汉时期、中期的唐宋时期以及晚期的元明时期三个高峰。通过长期的发展，我国的船只制造类型己经演变为三个类型，即“广船”“福船”和“沙船”。三种船型各具特色，应用于不同的领域，体现了我国古代的造船技艺。

1、“广船”演变特点

“广船”顾名思义是指广州附近船只的统称。广船的历史非常悠久，从春秋时期就开始有广船的使用，经过秦汉、唐宋、元明三个时期的发展，广船成为了我国古代三大船型之一。

广船之所以产生于广州有三个方面的原因。首先，广州有天然的港口优势，航运业发达，对外贸易频繁。其次，广州是沿海城市，居民生活、生产也严重依赖于船只。最后，明代倭寇骚扰、挑衅，明政府在广州积极筹备建造造船厂，广船自身的特点适合做成战船进攻。广州深厚的造船技术积累和外贸业的发展以及明代军事战争的需要，这些因素都为广船的发展创造了条件。

广船有两大的特点:第一，“水密隔舱”，设置多个隔舱方便货物的分类，另一方面还可以提高安全性能。第二，“多孔舵”，舵叶上有菱形的舵孔，减小阻力，操作方便。

广船船体高大，船身长10丈，阔3丈余，俨然是海上的巨无霸。广船用铁木制成，通体坚硬似铁、极耐腐蚀。形制下窄上宽，状若两翼。对比而言，倭寇的船只所用材质为松杉木，顶不住广船“铁体”撞击，对战时倭寇闻风丧胆。所以广船被广泛应用在了明代水军战争。广船上也配备了较多的火器，但是由于广船在外洋中不太平稳，震动幅度较大，影响火器打击目标的精确度，所以这些火器的主要作用是对倭寇起到震慑作用。

2、沙船演变特点

“沙船”是中国古代一种重要的船型。最早可以追溯到春秋时期，发展于唐宋,兴盛于元明。沙船起源于长江口及崇明岛附近的多沙浅水域，为适应自然地理条件，浅吃水型船只应运而生。南宋时期沙船己经成型，

“建炎初(1127-1130)，李纲请于沿江淮、河帅府置水兵二军…其战舰则有海鳅、水哨马、双车、得胜、十掉、大飞、旗捷、防沙、平底、水飞马之名。” 《宋史·兵制》

其中“防沙”、“平底”等特点是沙船的典型特征。各个阶段对沙船的称谓也不太一样，宋时称为“防沙平底船”，元时称为“平底船”，明朝将这类船只统一称为“沙船”。

沙船独特的造型，决定了沙船具有良好的航海性能。主要在北方浅水航线，因其运载能力强、稳定性高、不惧浅滩等优点被较多的应用在近海运输当中。

其次沙船具有平头、方尾、平底、长宽比大、多桅多帆、吃水浅、载重量大等特点，不仅可以在沙滩多浅水的区域航行，还可以在风浪较多的大江大河中远航。沙船上有腰舵，增强船只在逆风行驶或在大风大浪的环境中的稳定性，防止横漂的发生。沙船载重量大的优点为沙船的普及和推广创造了条件。一般沙船的载重量约五百吨到八百吨，大的沙船载重量可达1200吨以上。

沙船出色的综合性能为沙船的市场普及提供了坚实的基础。沙船适用性很强，使用范围比较广泛，无论是内河还是外海都没有问题。一般分布在北方海域、长江、内河，远至福建、广东、东南亚地区。其优良的性能也受到了政府的青睐，被广泛的应用为官船、槽船、军船等，在明朝郑和下西洋中的随行船只中也有不少的沙船。沙船在民用船只中也占了相当大的比重，占据了航远船只的龙头位置，主要应用在商业运输当中。沙船在古代封建社会经济中有着重大的作用，大力促进了社会的文化交流和商业贸易的发展，为海上丝绸之路的开拓做出了卓越的贡献。

福船是对起源于福建、浙江一带尖底木帆船的统称。福建省境内多山地、丘陵，水域面积又多于陆地面积，特殊的地理环境决定了船只是人们出行重要的交通工具。

同样，福船的历史也很悠久，可以追溯到春秋时期，《三国志》中记载吴国有专门的官职来管理造船事务。唐宋时期东南沿海对外交流频繁，外贸业务的发展促进了造船业的发展。到了宋朝福建多个地区都建立了造船厂，来满足用船的需求。明朝，福船成为了官方御用船只。

福船继承了宋代船的尖底的特点，但是船底趋于平滑，而非宋代的V型船底。明代福船基本上呈U型，这样有两个好处，一:是保证平衡性，二:是增加载货量。

福船尖底适合远洋航行，采用了风帆动力系统，体型较庞大，船身宽阔、沉重，福船上有“楼”和“棚”便于作战防御。明朝《武备志》中明确记载有福船的战船船型系列，包括了哨船、冬船、鸟船、快船;其中鸟船又包括开浪船和苍山船，属于小型的福船。

“鸟铣之制·自西番流入国，其来远矣。然造者多未尽其妙。嘉靖甘七年，都御使朱执遣都指挥卢锁破双屿，获番酋善铣者，命义士马宪制器，李槐制药，因得其传，而造作比西番尤为精绝云。” 《筹海图编》郑若

从文中得知，明代己经大规模的在福船上推行火器，新型的火器比前代较先进。福船拥有众多的优点，所以被大量的运用在军事、贸易当中。但也有其缺点，由于福船是风帆船没有其他动力辅助，在无风的情况下是不能够航行的。福船的吨位较高，运用在军事战争中可以发挥其出色的性能，通过庞大的载货量来载士兵和武器对敌方产生碾压式的摧毁。

福船在明朝社会中产生了重要的作用，不仅满足了当时社会生产的需要，也加强了明朝的海防和对敌方的控制，最后福船被广泛的应用在了对外贸易中，出色的航海性能和庞大的吨位为海贸保驾护航。

无论广船、沙船、福船都是风帆船，虽然比不上后来的机动船，但是它们在古代中国社会中有着重要的作用和意义。这三种船型各有各有自己的特点，功能上可以互补，造船技术上也在不断得进步从而适应社会的需要，但是受限于政府的政策限制和小农经济的思想禁锢，造船技术的发展也有一定的时代局限性。

二、明代船具及制造工艺技术改进

明代造船技术的提升体现在制度管理与技术改进两方面，技术的提升并不仅仅是技术自身的改进，同时也和当时制度的改进同步。制度是技术进步的保障，同时制度也是技术进步的体现。

从技术的角度来讲：

明代的船具建造更加科学合理，主要体现在铁锚的冶造、帆的改进与操控性更强的船型结构三方面：

“凡舟行遇风难泊，则全身系命于锚，战舰海舰有重千钧者。锤法先成四爪，以次逐节接身。其三百斤以内者，用经尺阔砧安顿炉旁，当其两端皆红，掀去炉炭，铁包木棍夹持上砧。若千斤内外者，则架木棚，多人立其上共持铁链，两接锚身。其末皆带巨铁圈链套，提起，咸力锤合。” 《天工开物》第十卷《锤炼》

铁锚的制造工艺在明代己经非常精湛，《天工开物》对制造铁锚过程中需要注意的事项有重要的说明，指出在铁锚爪锻造的过程中应该使用泥墙上的旧土，禁止使用黄泥。通过使用旧土焊接的铁锚牢固无比。

“凡风从横来，名曰抢风。顺水行舟则挂篷，之、玄游走，或一抢向东，止寸平过，甚至却退数十丈。未及岸时，挨舵转篷，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。” 《天工开物》

帆的改进主要体现在帆的整体基于垂直帆的布局和硬帆结构设计。大型和中型船舶配备了多桅多帆，它们沿着船的纵向中线竖立或略微交错。桅杆没有固定的横析，不需要绳索;帆由布、水烛或薄竹片编织而成，用竖实顶部的横梁悬挂在下方，帆篷上覆盖有帆竹支撑，以加固和平整帆并提高风效。帆索通过滑轮连接在顶横析，这样帆篷易于升降，能够适应海洋上的突变的情况，调整转脚灵活性较高，它可以有效地利用多面风，也方便水手变帆竹为梯，并沿着桅杆爬到桅顶工作或者查看战斗。

船型结构方面，远洋船有着尖底、小方头、阔尾的特点，内河船只多方头、方梢、平底，广船均虚峭、开孔舵。广船、福船、沙船三种不同类型，有着不同的特点，在功能上也有差异，船体的比例主要是依据船舶的类型和不同的航海区域来设计的。远洋船上利用“水密隔舱”的技术，加固船体结构，提高船舶分舱的防水性，同时又提高穿船舶的抗沉性能，增加了远航的安全性。除此之外还便于隔间的分隔以承载各类货物，使多功能的需求都得到满足，方便货运。

从管理制度上来讲:

首先是造船机构的各部门分工比较明确，明代的造船机构，相比着前代，在人员设置、部门设立方面都比较科学合

以明朝最典型的两大造船之一的龙江造船厂为例，按照人员的职能可以分为三类人，厂领导、行政管理人员、工匠和杂役。每一类人都有自己的工作内容和任务分工。他们依据自己的工作性质各司其职。每一个部门也都有自己的办公机构和专业的作坊。作坊区是按照工种来划分，根据生产活动的不同，把作坊区也划为相应的几类。有制造篷帆的篷厂，有制造船用铁构体的铁作坊，有制作缆索的索作坊与缆作坊，有为船体舱缝的舱作坊，有为船体油漆的油漆作坊等。每一个作坊都有自己生产的内容，各个部门看似相对独立又联系密切，它们相互协作，共同完成造船的工作。专业性的作坊的设置，既保证了作坊的专业性，保证了每道工序的流水作业，又大大提高了生产的效率，在严控质量的同时又缩短了造船时间。

其次对战船构件尺寸数据规格化统一。造船设计的规格化是明代在造船管理方面的创新。宋代的《武经总要·战船》篇，虽然对其记述的楼船、走炯、斗舰等几种主要战船的形制构造与作战性能作了简要概述，并以简图示之，但对战船的构件详细尺寸却未标记说明。明代的造船著作中对战船的构造尺寸都有详细的说明和标示，使人看了一目了然。

明代沈启所著的《南船纪》与李昭祥所著的《龙江船厂志》两部造船专著，则对四百料战船、二百料战船等十多种战船的构造尺寸，都有详细的记载。上述几种措施都是明代造船技术水平提高的关键。它们不但是明代船舶飞速发展的保证，而且也对后世战船的建造产生了重要的影响。

三、明代造船技术发展的社会需求

明代造船技术的进步得益于当时的社会需求，社会需求进而产生了一系列有关的效应，推动了造船技术的的快速进步。明代前期贸易、战争与槽运的大规模需求带动了造船业的发展。

对于不同类型船舶的大量需要，在社会中形成了适应性的期望，就是希望制造出某种特征的船舶进而满足某种社会需求。为了应对这种需求相应的技术便开发出来，同时为了更好地满足需求，技术得到不断的改进。社会需求的满足需要大量的制造能力，大型造船厂便应用而生。巨大的船舶产量使生产者的利润得到了提升，同时竞争也日趋激烈。这样的趋势迫使生产者不断提升生产技术与制造工艺。与此同时，技术与工艺在改进中不断获得突破，也不断成熟，于是，成熟的技术就可以被大量的普通工匠所掌握。技术的应用更加广泛，成本也更低。反过来又推动了规模化的发展，船舶制造的成本更低，更好地满足了社会的需求。

对外联系的需要：政治需求和贸易需求极大拉动了明代造船技术的发展。郑和下西洋前所未有的壮举是基于明初封建国家的政治统一和国力强盛。如果没有强有力的政治推动，规模巨大的郑和船队不可能顺利修造。通过郑和船队的海外航行，对内强化了皇权，对外宣扬了国威。贸易方面，通过经营海外贸易收入来改善国民经济，并且扬国威于海外。明朝手工业的迅速发展得益于青花瓷器、丝织品等货物出口额的增长。

国防的需要：明朝海上军事活动频繁，战船建造事业随之而盛，外海战船得到得到了空前的发展，内河战船也有了较大的改进，形成了前所未有的技术特点。这类战船的建造批次与数量最多。永乐元年五月，朝廷在得知楼寇劫掠金门、定海等地的消息后，即命福建都司开始建造海船，命苏州、镇海二卫添造海船，作为防楼 ,剿楼之用。永乐三年六月，又命浙江都司造海舟1180艘，作为抗楼之用。永乐十年十二月，朱棣又命江樊(今江苏、江宁、淮安)、两浙及镇江诸府与卫建造风船61艘。明朝由于海上威胁的存在，战船制造技术得到了很大的发展，无论从数量还是质量上讲都远胜于其他时期。

槽运的需要：槽运是明代经济的血脉，明代的政治与国防重心在北方，但经济中心却在南方。北方对南方的经济资源有着极大的依赖，其中以粮食为最。南粮北运是槽运的主要内容。因此，在明代建造了大量的槽船。在槽运的过程中，槽船的大小与数目都有了定数。槽船的运营与保养也形成了规制。对槽船的大量需求促进了明代造船技术的进步与发展。

结语：

明代的造船技术在社会需求的拉动之下，在技术成熟度、船具制造工艺和大型船只的建造方面取得突破性的进展。

直挂云帆济沧海

明代造船技术达到了我国造船发展史的巅峰，郑和七下西洋的伟大壮举更是体现出中国传统造船技术的发达，尤其是郑和船队的船型巨大，设备完善，航海组织严密有序。

在明代还出现了以《南船纪》和《龙江船厂志》为代表的一系列关于船舶、造船技术、船厂生产管理方面的著作。这些都说明了明代造船业之发达，技术之进步。但是从明代中后期开始直至清朝我国走上闭关锁国的道路，造船技术也随之衰落。

总之，推动技术发展的因素并不是孤立的，而是与社会融为一体的，在某种意义上讲，社会的需求决定技术的发展。从长远来看，不符合社会发展需求的技术基本不会得到发展。

这对于当代中国技术发展的启示是:在技术的发展过程中，应更加注重社会因素的协调，调动社会积极性去推动技术发展。