【连载三】《“海安”号巡航舰复原记》——总体结构

关于“海安”级舰的主尺度，1918年，民国海军部副官兼编纂科科长池仲祐编写的《海军实记》中有这么两段记载〔注1〕：

……

“海晏”兵船〔注2〕

上海制造局制，于同治十二年告成。船身长三百尺（计英尺），宽四十二尺，吃水二十尺零，排水量二千八百吨，马力一千八百匹。

……

“驭远”兵船

上海制造局制，于光绪元年告成。船身长三百尺（计英尺），宽四十二尺，吃水二十一尺，排水量二千八百吨，马力一千八百匹。

……

池仲祐（1861年－？），一作仲佑，字滋铿，福建闽侯人。光绪甲午（1894年）举人，北洋政府海军文官。民国以后，任北洋政府海军部秘书。民国二年（1913年）8月22日，海军部委任为总务处副官，后升任上校文官。民国十六年（1927年）国民政府定都南京以后，因年事已高而去职，携眷返回故乡。

池仲祐是近代海军发展史的记录者，他发表的著作有：

• 《西行日记》，1908年商务印书馆刊行

• 《甲午战事记》，1926年刊行

• 《海军实纪——述战上下篇》，1926年海军部刊行

• 《海军大事记》

• 《甲申、甲午海战海军阵亡死难群公事略》

• 《清末海军史料》

• 《北洋舰志》等

从池仲祐的生平和经历来看，他服务于北洋海军而且又是近代海军发展史的记录者，因此《海军实记》1918年版记录的“海安”和“驭远”两舰的主要参数应该是可信的，可以作为进一步探索和发掘这一级舰的基础和依据。

将上述两舰的主尺度换算到公制（米）并和法国海军的阿莫列克（Armorique）舰对比如下：

从上表来看，如果表列的91.44米为船身长的话，则“海安”级舰的长宽比达到了7.32。这样修长的船型在风帆时代即便考虑中间插如蒸汽动力舱段，也是不合理的。英国皇家海军1860年完工的铁壳巡航舰“勇士”号是一艘非常修长的船型，其长宽比（垂线间长/宽度）为6.55，英法海军的风帆战舰的长宽比仅仅为5到6之间，阿莫列克（Armorique）的长宽比（水线长/宽度）为5.63。显然上述“海安”级舰的主尺度似乎不太合理。

相比之下，上海的地方报纸《申报》（1872年5月29日）的报道：“‘镇安’舰身长263英尺6英寸（80米），宽44英尺10英寸（13.4米），型深29英尺4英寸（8.96米）吃水19.7英尺（6米）……”（见图1-2）更为可信。这样看来，池仲祐在《海军实记》1918年版记录的船身长应该是包括首斜桅的总长。上述尺度和法国战舰阿莫列克（Armorique）的尺度几乎是一样的，也从另外一个角度证实了“海安”号舰的设计是日意格从法国拿来的这个说法的合理性。

笔者根据“19世纪木制风帆战舰设计指南”〔注4〕中表A5.9“桅杆和帆桁的尺寸”，参照和“海安”相近尺度的51炮螺旋桨巡航舰（例如：“利菲河”HMS Liffey），则首斜桅的长度为21码18英寸到22码（19.66米至20.12米），考虑到再扣除倾斜形艏和插如船体部分以及不同设计之间的偏差，12-14米左右长的首斜桅的净长是合理的。此外，即便是按照《申报》上刊登的尺度，船体仍然是比较修长的。首先，如连载二所述，阿莫列克（Armorique）舰是一种在风帆战舰的基础上通过插入蒸汽动力的分段后改装的船型（Converted），这样船长比传统的风帆战舰加长了；其次法国风帆战舰和英国的风帆战舰相比相对比较修长，通常法国战舰的速度会快一些。

笔者不解的是池仲祐作为一个海军官员，怎么会出现这样的低级错误呢？推测可能是计量单位的问题？会不会池仲祐混淆的计量单位制？法国风帆战舰早期采用的计量单位是法尺〔注5〕，后期也采用公制，而《海军实记》1918年版中记录的福建船政建造船的尺度是市制（营造尺）〔注6〕；江南制造局的前身是美商旗记铁厂（Thomas Hunt Co.），采用英制是有可能的。笔者用不同单位制作了一个比较表（表3-1）。从表3-1来看，《海军实记》1918年版中记录的数据不是英尺，而是法尺或清朝营造尺（含首斜桅的总长）更加合理，和《申报》的报道以及阿莫列克（Armorique）舰的尺度数据几乎一样。

综合上述分析，笔者认为采用《申报》（1872年5月29日）的报道的“镇安”舰的主尺度作为“海安”号舰复原船的主尺度是合理并可信的。根据上述主要尺度、阿莫列克（Armorique）舰和相关的静水力计算，笔者补充了一些船型的详细数据（表3-2）作为下一步总布置设计和线型设计的基础。

对于木结构风帆船来说，主尺度的定义虽然从表面上看和现代船舶设计没有太大的差异，但是型尺度和定义的细节上还是有很大的差异。例如：由于其龙骨和艏艉柱都是由很大的方木制成的，像“海安”号这样尺度的风帆战舰的龙骨可能就有21英寸（533毫米）见方；粗大方截面舵杆也会造成对艉垂线定义的模糊；尽管型宽一样，但外板（Plank）厚度的差异会导致最大宽度（Extreme Beam）有较大的不同，在计算排水量时，壳板系数〔注7〕可能是一个较大的百分比；对于明轮推进（Paddle Propulsion）的船舶，明轮罩（Paddle Box）则不计入船宽。

对蒸汽动力风帆船而言，载煤量（Coal Capacity）是一个辅助的续航力指标，作为风帆航行动力的补充，当时船上的储煤舱还有抵御炮弹保护锅炉舱的功能。对一艘外观船模来说，这个数据并不是必须的。但装煤舱口和倒灰口以及煤灰提升装置是需要在模型上展示的。

对于风帆战舰，船上的定员、动力装置和所配备的火炮数量有直接的关系，如果“海安”号舰配置26门炮的三等巡航舰（3rd Class Frigate）〔注8〕来说，360人的定员并不算多。

“海安”级舰是一艘具有西洋式典型布置的全帆装蒸汽动力军舰，从仅有的一张照片（图1-4）所示的外观来看，“海安”级舰设有连续上甲板（Upper Deck），下有一层连续火炮甲板（Gun Deck）。

1872年7月4日出版的《申报》的报道对“海安”号舰船体内部各层甲板的布置也作了详细的描述，现摘译成白话文如下〔注9〕：

……舰上设置四层甲板，底舱甲板、住舱甲板、火炮甲板和上甲板。在底舱甲板上设帆缆房两间、油漆房一间、大木匠房及水兵头目房各一间，另有火药房一间，带有钢围壁的炮弹两间以及淡水舱两个。

底舱甲板下的前舱，前舱容59.2吨（67.07立方）〔注10〕，两间钢围壁炮弹房的容积为27吨（30.59立方），火药房容积为11.8吨（13.37立方），油漆房容积为14.2吨（16.09立方）。木匠房和水兵头目房共计容积为31吨（35.12立方）。下舱面在木匠房和工作间之间容积为75吨（84.98立方），帆缆房两间共计容积为30吨（33.99），前舱内的油漆房、帆缆房及下舱面共计可容纳货物175.4吨（198.73立方），而大木匠房、水兵头目房、火药、炮弹各房在外底舱面。后段为工作间处及机器房容积为51吨（57.78立方）。此外，还有大货舱四间容积共计105.4吨（119.42立方），货房下为下后舱容积为64.6吨（73.19立方），后火药房容积为48.9吨（55.40立方），后炮弹房、钢壳房及驳船用钢料房容积共计39吨（44.19立方）。大货舱和机舱之间为淡水舱，四个货舱及后舱共计可容纳169吨货物。整个底舱甲板面含前、后两舱可容344.4吨（390.21立方）。水舱可装载淡水40吨（8960加仑），另设置一个冷凝水筒，可在十二个小时内能将蒸汽冷凝成1000加仑水。蒸汽机、锅炉及燃煤等布置空间共占船长约65英尺。

上一层为住舱甲板，长218英尺，宽40英尺6英寸，层高7英尺4英寸。在住舱甲板上设病房一间，往后设军官住舱、旅客舱室等处所。布置有大型消防水泵一台，由四个人驱动每分钟可出水100加仑喷洒到各处。

再上一层为火炮甲板，长233英尺，宽40英尺，层高7英尺4英寸。艏部布置起锚绞盘及厨房处所，艉部设置军官住舱。火炮甲板上布置42磅炮24门，另配置一具和上述住舱甲板同规格的大型消防水泵，既可从水舱内汲水，又可排出渗漏到船体内的水。

最上一层为上甲板，长259英尺，宽38英尺6英寸，配置90磅炮2门，布置2座备用绞盘。

舰上配置双螺旋桨机动木质舢板一艘，长37英尺，宽9英尺，内置12磅铜炮1门，蒸汽机两座，共50马力（NHP），能载运60人，航速每小时27华里，艇上所储燃煤和水可满足6小时航行之用。另配置普通木质舢板6艘，其中3艘舢板各配置12磅铜炮1门。

此舰上配置三根木质桅杆，配置的风帆布约计22,500尺〔注11〕。又此舰上配置的蒸汽机有两个汽缸，缸径为5英尺4英寸，活塞杆行程3英尺，每分钟转速64转。20 psi（磅/平方英寸）锅炉4座，每座锅炉配置4个炉膛，4座锅炉共有炉门16个，炉门可承受40 psi压力，

绝无危险。在蒸汽机和锅炉的四周布置了燃煤舱，燃煤舱布置向上延伸到机舱以上2英尺4英寸，向下延伸至水线以下2英尺6英寸，保护严密如遭遇敌炮弹轰击也不会伤及机器。燃煤舱能载煤290吨，若以每小时36华里的航速航行可续航七天、以每小时24华里的航速航行可续航十天。蒸汽机、锅炉、燃煤、其它机器、设备和杂件等共重529吨。

另配置有蒸汽动力抽水机1台，可供救火时斛水等使用，每分钟能抽水100加仑灌注到各处，扬程甚至可到桅杆最高处的帆装处。

此舰艉配置一具可双叶升降式螺旋桨，在采用纯风帆航行时可将螺旋桨提起收入船体，下放又能使用。螺距也能在20至24英尺间调节〔注12〕。

从上述《申报》的报道看，“海安“号舰底舱和下甲板的布置和英法海军中尺度相近的蒸汽动力风帆战舰没有太大的差异。虽然外观模型不展示底舱和下甲板的具体布置，但《申报》的报道给了一个比较详细的描述。

“海安”号级舰的上甲板艉部并没有像法式护航舰（Frigate或Corvette）那样设置艉楼甲板（通常称为：Spar Deck、Gaillard或Quarterdeck）。图3-1为法国海军风帆护航舰“赫敏（L'Hermione）”号2014年建造的实尺复原船。从照片上可以看到艉楼甲板布置的外观特征。

“赫敏（L'Hermione）”号是1779年建造的同名船的实尺复原船，表3a为“赫敏（L'Hermione）”号复原船的主尺度。“赫敏（L'Hermione）”号复原船从1997年开始敷设龙骨（Laid Down），采用传统的工艺方法建造，直至2012年7月6日才下水，整整花了15年时间。建造图纸采用了“赫敏”号的姐妹船“协和（Concorde）”号的图纸，总的建造成本为2,200万欧元。出于安全因素的考虑，外板采用螺栓代替传统的木楔固定（Pegged）以防止木制构件之间的移位，桅杆组件之间的连接采用了胶水进行固定代替传统的箍连接（Hoop）防止水的渗入。炮身采用轻质材料制成以降低重心。绳索采用了马尼拉索（Manila Rope）用于主要的帆索，帆用亚麻布制成。船上配置一台柴油机提供基本电力。

表3a“赫敏”号的主要参数

关于船体内锅炉舱和蒸汽机舱的布置，笔者查找了一些蒸汽动力风帆战舰的资料，特别是英法海军中和阿莫列克（Armorique）尺度相近的战舰。对于纯风帆战舰基础上进行“大幅改装”的蒸汽动力风帆战舰，像护航舰通常是在前桅和主桅之间插入一个分段布置四台锅炉，而把蒸汽机布置在主桅的后方；战列舰船体内部空间大，也有将锅炉和蒸汽主机放在主桅和后桅之间的船体内部的。例如：1848年10月，英国海军部决定对1845年在德文波特订造的“桑斯·帕雷尔（HMS Sans Pareil）”进行了改装。在尾部船体加长了18英尺，安装了一台“尤罗塔斯（Eurotas）”号铁壳船上替换下来的350NHP蒸汽机。〔注13〕但这样的改装并不成功，后续的战列舰的蒸汽动力改装多为和护航舰一样的布置，在前桅和主桅之间布置锅炉。

如第二章所述，“顽强”号（HMS Undaunted）是英国皇家海军最后一艘木制船体蒸汽动力旗舰，接近于“海安”号舰的建造年份，但吨位较大。“顽强”号（HMS Undaunted）舰装备一台Robert Napier and Sons公司制造、2,088 指示马力（ihp）的卧式双缸单胀式蒸汽机，由四台锅炉提供蒸汽，驱动一具双叶螺旋桨。“顽强”号（HMS Undaunted）是在前桅和主桅之间插入一个分段布置四台锅炉，而把蒸汽机布置在主桅的后方，主桅和传统的风帆战舰一样直接插到底舱的龙骨结构上面。〔注14〕

早期法国海军的护航舰都设置艉楼甲板。若设置了艉楼甲板，有利的是下面可以布置军官居住舱室，同时火炮甲板一直延伸到船的艉部（参见图3-2）；不利之处是在艉楼甲板的艉部无法布置炮门，艉部方向的火炮射界会受到影响。

1832年，威廉·西蒙兹（William Symonds）海军上校接替罗伯特·瑟宾斯（Robert Seppings）担任英国海军总设计师，他主持设计的第一个大型设计项目是36炮巡航舰“皮克（Pique）”号是典型的英国式布置，图3-3为36炮巡航舰“皮克（Pique）”号海军部模型（Admiralty Model）。

从“皮克（Pique）”号舰的模型可以看出，该舰的上甲板是贯穿全长的，对19世纪中后期的英国巡航舰来说，这是一种非常普遍的设计。连载二中所列的英国海军的螺旋桨巡航舰如“利菲河”号、“司曲女神”号和“顽强”号等舰的上甲板也是这样的通长甲板设计。

根据上述英法海军风帆螺旋桨战舰的特点分析，“海安”号舰火炮甲板两侧船体外板上每舷侧有18个开口。但无法判别上甲板舷墙上的炮门的位置和数量。舷侧炮门带船壳涂装的颜色是白色，因此可以推断“海安”号舰的涂装是那个时期清军水师所常用的维多利亚式涂装。

前桅和主桅之间设置有一座烟囱和通风筒，按照当时比较流行的设计，烟囱应该是伸缩式的（Telescopic Funnel）。火炮甲板下方在主桅前面布置有锅炉，锅炉房的外侧布置有燃煤舱。火炮甲板和上甲板布置有相应的装煤舱口，煤渣提升通道通常是借用通风筒，舷侧有一个炮门开口用作倒灰口。蒸汽主机应该布和置在主桅后面的火炮甲板下面，并有机舱棚延伸到上甲板上以便布置通风筒通风。

从锅炉舱和主机舱前后分立布置形式来看，“海安”号的火炮甲板和上甲板应该由两个天棚（Skylight）。考虑到那个时代的制铁技术已经成熟，江南制造局又具备较强的制铁能力，推断天棚的围壁应该采用熟铁板制成。

从“海安”号舰的照片可以清晰地看出，船上设置有三根三节桅组成桅杆，每根桅杆上配置有三根横帆桁，艏部斜桅也有多根桅组合组成。从总体布局上来看，“海安”号舰的桅杆和风帆布置是一艘典型的三桅式全帆装风帆船，和“赫敏（L'Hermione）”号（图3-4）的帆装布置也比较接近，也和多数三桅式全帆装风帆船的共性特征相类似。连载六将对“海安”号舰的帆装作详细的描述。

尽管有一些细节上的差异，但从外形上来看，“海安”号舰是一艘具有典型欧式特征的全帆装蒸汽动力帆船，只是上甲板的布置更加像英式或美式而不是法式，由于英国皇家海军的舰队中有不少俘获法国海军的舰只，英式和法式之间的界限有时并不明显。

江南制造局的前身旗记铁厂曾经修理过美式的风帆商船，江南制造局也建造过“操江”级暗轮〔注15〕兵船（采用飞剪式Clipper船型）、福建船政也建造过许多飞剪式（Clipper）船型的兵船，再加上江南制造局内以徐寿为首的技术人员和一些旗记铁厂留用的外籍工匠，“海安”号舰在原来日意格拿来的阿莫列克（Armorique）级舰的图纸上进行适当地修改也是完全有可能的。从“海安”号舰的外观来看，她是一艘典型欧式全帆装蒸汽动力帆船，在同期或稍前的英法海军舰队里不乏有类似的船型。

根据上述考证和分析，“海安”号舰的侧影图和帆装布置如图3-5所示。值得注意的是，纯风帆战舰翼帆通常是标配，但采用蒸汽辅助动力的风帆战舰不尽其然，在采用蒸汽动力航行时通常为了保持排烟通畅，主桅上的下帆往往处于收拢状态。因此在“海安”号舰的复原设计中考虑仅仅在前桅上配置翼帆。

19世纪中期的帆装军舰通常没有封闭式的舰桥，而是采用一种横跨两舷并高于舷墙高度的平台，这种平台称之为“飞桥（Flying Bridge）”〔注16〕，飞桥通常设有栏杆和扶梯。飞桥通常是供舰上管带和指挥人员在海上航行时瞭望和指挥。

18世纪的风帆战舰通常不设置飞桥，这个和当时偏重于发挥单侧火力、纵列式海上作战的模式有关。到了19世纪，蒸汽动力作为风帆战舰的辅助动力渐渐地成为了主流，带有蒸汽动力的风帆战舰和纯风帆战舰相比，不仅仅是提高了无风和逆风时的动力性能，而且其航向机动性大大提高了，相应的海上作战方式和战术也有一定的变化。舰上指挥人员左右舷的快速移动变得十分重要。对于不设置艉楼甲板的风帆战舰，在绳索密布和杂乱的甲板上以及两侧的高舷墙之间，要进行快速的移动和获得较好的视野，架设于两侧舷墙之上的飞桥是一个较好的解决方案。飞桥通常布置在后桅附近，在飞桥下面的上甲板上设置舵轮和操舵的战位。

19世纪中期中等尺度的蒸汽动力风帆战舰，通常在后桅附近设置一座飞桥，大型战舰则有前后两座飞桥，如1860年英国皇家海军建造的“勇士”号就在前后各设置了一座飞桥。根据国内史学家复原的福建船政同时代建造 “扬武”号的二视图〔注17〕，“扬武”号也在上甲板的前后各设置了一座飞桥。有一张网上流传、曾经刊登于1974年出版的西方舰船杂志“International Warship”的“扬武”号舰照片（图3-6）〔注18〕十分清晰地展示了舰上兵勇演练操炮的场景，照片上也清晰地展示了“扬武”号舰上艉部飞桥的结构。

从“扬武”号舰照片（图3-6）看，飞桥、栏杆和斜梯是制作精巧的金属（铁或铜质）结构，从精细度来看和现代船舶的舱面舾装件相比有过之无不及。只是水平栏杆只有一道绳索，不像现代船舶设计至少配置二道以上。

鉴于“扬武”号舰和“海安”号舰均为日意格从法国引进的设计，因此可以推断“海安”号舰也采用了双飞桥布置，飞桥也采用和“扬武”号舰相同的设计和结构。

从“海安”号舰的照片看，上甲板上烟囱前方布置一座飞桥，值得注意的是飞桥上的栏杆用帆布围挡并配置了天幕，这样遮蔽式的结构改善了舰上管带和操作人员在海上航行时的工作条件。

 从“海安”号舰的照片看，舰的两舷吊挂着多艘小艇。从江南造船档案馆保存的江南制造局时代的史料记载来看，挂在“海安”号舰名下的各种各样的小艇多达8艘，在连载四中将作详细分析。从照片看，“海安”号舰采用的是铁质艇架吊放，同时代的“扬武”号舰也是如此。这种铁质艇架在19世纪下半叶在西方船舶上比较普遍，这不仅和“海安”

号舰建造时代的工业水平相符，而且和江南制造局这个从旗记铁工厂转型和提升过来的钢铁加工能力也是相称的。

关于风帆船船体线型的变化从横剖面的形状来看，19世纪中叶之前，木造风帆船以梨形剖面的盖伦船（Galleon）居多。以“东印度公司船”为代表的盖伦型风帆商船，设计初衷是为追求最大载重量从而提高运输的经济效益，所以船体线型设计成艏艉圆钝、剖面呈梨形（图3-7）。在那个时代，船舶的建造都是凭经验建造的，船舶的载重吨（Tons Burthen〔注19〕）/登记吨位是按照一个固定的公式来估算的，这个公式和船体的长度和宽度有关，再除以某个系数（通常取94）。这个计算方法称为“造船度量法（Builder’s Measurement）”。这个吨位计算法没有考虑船体的胖瘦程度（即船体的方形系数Cb），只要长宽一样都给予相同的吨位。因此船主可以通过减少甲板横梁的尺寸而减少登记吨位，从而达到减税的目的。基于这个理念盖伦船的横剖面就被设计成下部滚圆并上部收窄的梨形。

到了19世纪30年代中期以后，吨位丈量的规则作了修改，上述投机取巧的方法不再有用了。此外，美国造船工程师和欧洲船舶设计师（特别是法国）的实验与实船试验总结出来的经验都否定了艏艉圆钝的盖伦船型，在巴尔的摩快船基础上发展起来的飞剪式（Clipper）船型剖面（图3-8）就应用的越来越广了。实际上偏重于船舶快速性的法式风帆战舰也较早地应用了类似这种飞剪式船型剖面。

到了19世纪中期以后，特别是蒸汽机作为风帆战舰的辅助动力以来，再加上曲木资源的逐渐枯竭，英国的风帆战舰的船体设计也朝着这个方向发展，水线以上的船体和舷墙的内倾程度不再明显了，如1856年建造的英国蒸汽动力风帆战舰“利菲河（Liffey）” （图3-9）。此外，从“扬武”号舰的照片来看，水线以上的船体和舷墙的内倾程度也不明显，横剖面和飞剪式船型的横剖面类似。1860年建造的铁壳巡航舰“勇士”号也采用了类似的横剖面，梨形的盖伦船型一去不复返了。

基于上述分析，作为1872年建造的“海安”舰，其母型又是法国蒸汽动力风帆战舰阿莫列克，推断也是采用这种飞剪式船型剖面。

对于“海安”号舰的复原船模来说，主要是复原出火炮甲板以上的结构，内部的船体结构不是展示的重点。尽管如此，这里还是概要地描述一下木造风帆战舰的船体结构。

18世纪以前，木结构战舰的结构都是采用曲形方木加工制成的肋骨（Frame），在肋骨的外侧包覆一层木板作为船壳板（Plank），如图3-10所示。“海安”号舰的复原船模主要还是要制作如图3-10所示主甲板（Main Deck）以上的结构。

从图3-10可以看出，船体外板是用纵向布置的狭长板条壳板（Plank）敷设而成的。这样的纵向布置的板条壳板结构在横向没有额外的连接和固定手段，只是靠接缝间填充的捻缝填料（Caulking）所提供的摩擦力来阻止板材之间的相互错动。捻缝填料是用熬制的松油拌入麻绳絮和马毛等纤维材料做成黏性胶状物，填入木板的缝隙中以防止海水渗入。当船在风浪中航行时，这些平行布置的船壳板条会相互错动（19世纪的造船专业术语称为“Working”）。这种板条间的错动会导致捻缝迸裂而引起海水进入导致木板腐蚀加剧，使船体结构变得更加脆弱。直到18世纪末，一些造船厂纷纷尝试在船体侧面增加一些对角线加强材（Diagonal Brace）来提高船体抗剪切力的能力。图3-11为荷兰风帆蒸汽动力护航舰HDMS Jylland号的船底内部的对角线加强结构。

1811年，时任查塔姆船厂（Chatham Dockyard）厂长的罗伯特•瑟宾斯（Robert Seppings，1813-1832年任英国皇家海军总设计师）提出并完善了瑟宾斯船体结构体系，瑟宾斯船体结构体系包含以下四个要素〔注20〕：

1) 用对角线加强材（Diagonal Bracing）来支撑肋骨；

2) 船底的肋材（Bottom Timber）之间的间隙填死，船底内壳捻缝水密；

3) 甲板横梁用纵向桁材夹住后再连接到肋骨上，而不是以往的支撑肘材（Knee）作为横梁和肋骨的连接；

4) 采用对角线排列的甲板条。

到19世纪30年代，瑟宾斯造船法已经成为英国和欧洲其他国家海军的标准造船方法。这个创新的造船法使木造船体的长度突破了18世纪的60米极限，增加到70到80米。19世纪中叶已经可以用瑟宾斯造船法、辅以铁制的斜向加强件建造船体达百米的木造大船。〔注21〕 1863年船身长达102.64米的“奥兰多（HMS Orlando）”号在跨大西洋赴美国一个航次后，似乎发现了船体结构疲劳问题。此外，瑟宾斯造船法中一个对船体结构的改良是用更短、更容易获取的木料加上铁制连接件来替代旧时代造船的“整料”。

对蒸汽动力的木造风帆战舰，船体的纵向强度显得更加重要，因为船体必须承受锅炉、蒸汽机和煤舱等集中载荷，这些集中在船体舯部载荷会加剧船体梁的中垂现象。虽然“海安”号舰是1872年下水的，但她的母型是1850年法国建造的阿莫列克（Armorique）级护航舰，而且是以接长的方式从风帆战舰改装成蒸汽动力的，加装了蒸汽动力后舰体长度接近80米。从法式木造风帆军舰设计特点来看，法式军舰船体修长，船体纵向结构较弱的矛盾更加突出，因此可以肯定“海安”号舰船体结构采用了类似瑟宾斯造船法所提的四个要素，而且从江南制造局的铁加工能力也可以推断船体结构采用了铁制的斜向加强件和转角连接件（Iron Bracket，参见图3-12）。图3-13为常规木造风帆船体的艏艉内部结构，同样可以肯定“海安”号舰船体结构在这些部位作了加强，这些对一艘重点是外观展示的船模来说已经不是重点了。

从船体结构设计的角度来看，“海安”号舰在艏艉上甲板布置两门重炮是有利于整个船体梁的载荷均衡。带有螺旋桨的艉柱设计也是“海安”号舰的一个特色，图3-14是一艘法国木造蒸汽动力螺旋桨推进风帆军舰的艉柱结构，通过此图可以看出艉柱和螺旋桨提升装置的一些细节。

关于船体结构所用的木料，各国根据自身的木材来源不尽相同。以英国造船厂19世纪初建造风帆战舰为例：

对于清末的江南制造局来说，北美的木材是中国木材的主要来源，因此，推测造船所用的松木和杉木主要来自北美，而柚木主要来自东南亚。

在木造风帆战舰上还有不少其它材料：铁制件如锚和锚链、铁钉、合页和转轴、炉子以及各种铁制工具等等；铜钉（Copper Bolt）和用于包覆木造船体的铜皮（Copper Sheathing），为避免产生火花，火药桶也用铜箍和铜钉固定；用来固定包覆木造船体铜皮的铜钉因为强度不足而改用合金钉（Mixed Metal Nail，铜锌合金），；铅制品（Lead），主要用于底舱火药库的防水材料；麻絮（Oakum），主要用于船体木制构件的捻缝防水；松胶（Pitch）和焦油（Tar），用于船体木制构件的捻缝防水和船上缆绳的防护。

公元5世纪之初，晋代起义军领袖之一的卢循所建造的八槽舰，《艺文类聚》引《义熙起居注》曰：“卢循新造八槽舰九枚，起楼四层，高十余丈。”又据《宋书·武帝本纪》在记述刘裕镇压卢循水军时，曾说卢循“别有八槽舰九枚，起四层，高十二丈。”〔注23〕

这里提到的卢循所建造的八槽舰，就是用水密壁将舰体分隔成八个舱。船舶水密舱壁是中国的一项创造。中国古代发明了“水密舱壁”这一事实不仅仅体现文字记载的历史渊源中，更有出土古船的实物作为凭证。虽然迄今尚未发现过晋代或晋代以前的舱壁实物，但却发现有两艘唐代的古船设置有水密舱壁。

中国发明的水密舱壁技术，具有三个重要的作用：第一，若某个船舱因为触礁导致破损进水时，能够抑止连续进水而不至于殃及相邻船舱，从而保证船舶不致下沉。第二，船壳板和甲板因为有众多舱壁的支撑，增加了船体的刚度与强度。第三，舱壁为船体提供了坚固的横向结构，使桅杆得以与船体紧密连接，这也使中国古代帆船采用多桅多帆成为可能。〔注24〕

对中国的水密舱壁技术，马可•波罗（Marco Polo，1254—1324年）在他的《马可波罗行纪》中写道：“很多大型船舶有船舱十三个，用厚木板隔离开来，用于防范海险、船身触礁或撞到大型鱼类等导致海水透入的情形……”〔注25〕

1834年建造的“加里•欧文（Garry Owen）”号是欧洲第一艘配置水密横舱壁（Watertight Bulkhead）的船，但这艘船是一艘铁壳船。西方的船舶设计师认为：“由于船壳模板条之间的相互错动（Working），木造船体内是无法设置有效的水密舱壁的……”〔注26〕

用横向水密舱壁来分隔船体从而提高船体抗沉性的做法，科学技术史泰斗李约瑟（Joseph Needham，1900-1995）博士曾经指出：“我们知道，在19世纪早期，欧洲造船业采用这种水密舱壁是充分意识到中国这种先行实践的。”〔注27〕 这个观点褒扬了中国的传统木船，在国内史学界和古船研究界内十分盛行。

但国内也有一些学者对李约瑟的观点提出了质疑〔注28〕：“从木船的实际结构来看，这个观点是根本上站不住脚的。李约瑟对中式帆船的建造方法不熟悉，而用西方木船的逻辑去理解中式木船。西式木船的船体结构强度是由肋骨和双层外板提供的，而中式木船的船体结构是先造内部结构，也就是船底一系列横舱壁，然后再以这些横舱壁为骨架敷设船体外壳板。这些横舱壁确实和现代船舶上的水密舱壁在形式和布局上十分相似，但这些相似仅仅是表面上的。中西方的造船工匠都明白，木造船体的水密性实际上是不存在的。”

笔者认为，尽管不少现代古船研究的学者采用一些现代科学方法，如有限元分析，来分析木船的结构，但木板纵横向材料性能的差异、接头间的力学性能、在载荷作用下的变形和错位的模拟是个难以逾越的难题，这样的计算并不能够模拟出木船结构在水中应力水平和状态，更谈不上在波浪中的疲劳和断裂等更加复杂的力学问题的解析。罗伯特•瑟宾斯提出的船体结构体系实际上是一个“由内外木壳板夹持木制肋骨框架”的双壳结构，对改善强度和密性是十分有效的。中式木船的横舱壁结构未必能够提高船体抗弯强度和船壳的密性，但对改善船舶的抗沉性和船体结构的抗扭性能还是颇有裨益的。

江南造船集团科技图书馆里保存的美国船级社（American Bureau of Shipping）1943年版的木船规范（Rules for Building and Classing Wood Vessels）。尽管这本规范比“海安”号舰的建造晚了七十多年，而且这是一本木质商船规范，在那个时代，铁胁木壳结构的船舶已经非常普遍特别是对大型木壳船舶。规范中纯木壳结构和铁木结构的条款是混合编排的。有许多结构设计的计算公式和图表可以参考和借鉴。

对大型木造船体，19世纪30年代瑟宾斯造船法提出的对角线加强结构，在这本规范中也有比较详细的定义和描述以及具体要求，参见图3-15和3-16。值得注意的是规范中的“规范长度（Rule Length L）”的上限是310英尺，在当时规范的定义中规范长度（Rule Length L）就是船体长度，也就是说船体长度的上限是310英尺。“海安”号舰的船体长度达到了300英尺，这说明即便在19世纪的40年代，对于木造船体来说，“海安”号也是一艘尺度很大的舰。捻缝对木造船体的密性来说是一个十分重要的工艺，规范中对具体的材料和施工工艺有比较详细的规定和描述。例如板和板之间的间隙；甲板上的捻缝要求涂上松胶，其他接缝要求涂上三度含铅的油漆（Lead Paint），捻缝表面必须硬化和和光滑（hardened and creased smooth）；填充麻絮的股数、麻絮纤维的长度和梳理的整齐程度，短纤维的麻絮不接受并只能和松胶加焦油混合制成捻缝料；对于捻缝用的松胶则要求最好来自南方的松树（Pine），但也接受其他松树树种的松胶、沥青类的材料（Asphaltic Materials）、煤焦油（Coal Tar）以及鱼油（Fish Oil）和树脂（Resin）的混合物等等。如果采用其他形式的松胶要进行相关试验并得到船级社的认可（Society’s Satisfaction）。参见图3-17。

尽管对于一艘外观船模来说，并不展示锅炉和蒸汽机在船体内的安装方式，但笔者对这些大型而沉重的机械如何固定在木质船体结构上还是颇有兴趣。在规范的Section 117中对锅炉和蒸汽机等推进机械以及甲板机械在船体结构上的固定作了明确的规定。参见图3-18。

从图3-18规范的条文可以看出，锅炉、蒸汽机和甲板机械等大型设备和基座之间是用长的螺栓固定的，和19世纪中叶的铁壳船相似，也和现代造船的工艺方法差不多。但毕竟这是一部和“海安”号建造相差七十多年的规范，可以想象当时要加工出这样的长螺栓（在带丝杆的车床发明之前也可能是长铆钉。笔者注）也并非一件容易的事。

造船是一项劳动密集型行业，也是团队型的工作。在现有史料中，没有发现江南制造局时代建造大型木造船舶时代具体工种的划分。对于建造“海安”号舰这样一艘大型的木壳蒸汽动力风帆巡航舰，建造规模越来越庞大、专业分工越来越精细。除了木造船体建造的主力造船木工（Shipwright，通常占工人总数的50%左右）以外，通常还有一些不可或缺的技术和非技术工种〔注29〕以及蒸汽机和锅炉的制造工人也占了相当大的比重。在19世纪建造木造风帆战舰的英国船厂内，这些技术和非技术工种工人的分工还是十分细的〔注30〕：

• 捻缝匠（Caulker）- 负责做木造船体防水的技术工人；

• 装潢木工（Joiner）- 船上负责木作内装的营造工匠。通常是和造船木工复合，是造船厂维持木工队伍的方法；

• 铁匠（Smith）- 指制造铁制部件的打铁工匠；

• 铜匠（Coppersmith）- 指制造铜制部件的工匠；

• 铜皮匠和铁皮匠（Brazier, Tinman）- 负责将铜和铁打造成薄皮，用于敷设在设备表面，类似后期的白铁匠；

• 帆装技工（Rigger）- 负责安装桅杆、缆绳和风帆等，是风帆船时代船厂非常重要、技术含量很高的工种。此外还有大量的帆装小工辅助技工工作；

• 制帆匠（Sailmaker）- 当时也属于风帆缝制高级技工，风帆缝制需要高超特殊的手艺；

• 缝线匠（Suture-Maker） - 通常指船上除了制帆匠以外的缝线工匠，负责缝制服装、布料和火炮发射药包等工作，船厂内也有类似工种；

• 制绳匠（Ropemaker）- 负责把不同数量的绳子股绕成不同直径的缆绳；

• 梳麻匠（Hemp-Dresser） - 负责麻纤维梳理；

• 纺线匠（Liner and Twine Spinner）- 负责将麻纤维纺成麻线；

• 锯木工（Sawyer）- 负责操作大型木工机械；

• 水轮机长（Millwright）- 主要负责水轮机的运行；

• 水轮技工（Wheelwright）- 主要负责水轮机的维修；

• 滑轮匠（Block Maker）- 负责滑轮制作，滑轮是帆装索具需配套的重要部件，种类繁多；

• 锅炉匠（Boilermaker）- 负责锅炉本体制造的工匠；

• 钎焊匠（Brazer）- 负责钎焊的工匠；

• 砖瓦匠（Bricklayer）- 负责砖瓦建筑施工和修理的技工；

• 工具制作匠（Toolmaker）- 负责制作小型工具的工匠；

• 箍桶匠（Cooper）- 当年船舶出航前所需配置的各种供应品如：淡水、酒、火药、腌菜、咸鱼和咸肉等物资统统采用桶装的方式。到了19世纪中叶，饮用水已经采用铁制水柜来存放，其他物资仍然采用桶装的方式，因此，箍桶匠是当时不可或缺的工种；

蒸汽机机械师（Engine Keeper）- 负责维护船厂蒸汽动力机械的技术人员，通常是蒸汽机生产厂家外派的；

• 装配工（Fitter）- 负责铁制机械装配的工匠；

• 铸造工（Founder）- 负责铁制部件铸造的工匠；

• 煤气匠（Gas-Maker）- 负责煤气器具和管道修理的工匠；

• 软管匠（Hose-Maker）- 负责安装和修补各类软管的工匠；

• 锁匠（Locksmith）- 负责制作和修理各类锁具的工匠；

• 石匠（Mason）- 负责凿制石材的工匠；

• 送信员（Messenger）- 专门负责递送纸质文件的人员；

• 划桨制作工匠（Ora-Maker）- 负责制造小艇用桨的工匠；

• 模具制作工（Pattern-Maker）- 负责制作各类模具的工匠；

• 桅杆制作工（Mast-Maker）- 负责组装大型木制桅杆〔注31〕的工匠；

• 油漆工（Painter）- 负责涂装的个人；

• 打磨工（Grinder）- 负责木制和金属家具的抛光；

• 玻璃匠（Glazier）- 负责舰上军官住舱内部装修，有时也为船厂官员的住家装修服务；

• 松焦油熬制工（Pitch Heater）- 负责木质船底防水和缆绳防腐等作业；

• 铺路工（Paviour）- 负责船厂内部的道路建设和维护；

• 水管工（Plumber）- 船厂的许多作业需要水，负责水道等基础设施的维修；

• 管道清洁工（Swab-man）- 同上；

• 司炉工（Stoker）- 负责锅炉的操作和运行；

• 船底清洁工（Bottom Cleaner）- 负责船舶进坞后修补船体上贴敷的铜皮，清理附着在船体外板上的海生物；

• 板材成型工（Frame Bender）- 负责使用大型的蒸汽熏蒸设备制造船体建造所需的曲木；

• 仓库管理员（Store House Keeper）- 负责管理造船用的各种材料和设备，包括木材质量的鉴定、机器设备、火炮等武备、缆绳、帆布和火药等入库后的监督和管理；

• 后勤、会计、消防和勤杂人员等；

• 非技术劳力（Labourer）- 通常包括：

• 童工（Boy），他们通常来自“贫民习艺所”（Work House），在船厂从事“捡麻絮”（Picking Ockum）和人力水轮（Thread Wheel/Mill，一种多人踩踏的长筒型轮，用于输出动力）；

• 劳教人员（Offender）和他们的管教人员（Warder）；

• 小工（Labourer），上手工人和技工的辅助人员；

• 船厂和仓库内的搬运工（Labourer for Yard and Store House）。

在造船厂的工人中还有一个群体，那就是徒弟（Apprentice）。通常和中国的师徒制度差不多，徒弟通常要跟着师傅（Master）干个三到五年，期间由师傅提供食宿。满师后通常以“熟练工”（Journey Man）游走各方，有了一定的人脉和阅历后才可自立门户，加入同业公会（Guild）后便可成为可招收徒弟的师傅。

 “海安”号舰建造时，江南制造局是一艘接一艘地造船，而不是大量船舶平行建造。可以肯定，江南制造局的工人技术水平、数量和规模和英法等西方发达国家的造船厂相比还是有相当大的差距的，船舶建造的专业分工和上述老牌的英国船厂相比肯定也没有这么细，甚至比位于马尾、由法国人主导的福建船政也有差距。

当时福建船政的生产部门的主要人力资源是工人，根据其技术熟练程度以及其从事的工作，分成以下几类〔注32〕：

• 工匠，福建船政把技术工人称之为“工匠”。在工匠中根据按照他们的级别分为匠首（即工头）〔注33〕和匠丁（即普通工人）；按照他们的工种又分为铁匠、木匠等；按照他们的地域来源的不同，又福匠（来自福建省内）和宁匠（来自宁波）等；

• 健丁，健丁没有技术专长，主要在厂区内从事粗重体力劳动，是福建船政重要的杂务工人；

• 临时性的杂务工人，主要为承担铁船槽和挖泥船作业的匠丁，操作和管理机器的为匠，帮工的小工为丁；在物料仓储机构里承担搬运工作的运夫；负责木排储运的排工，排工的工头称为排长；

• 艺徒，系指就读于艺圃（福建船政培养技术工人的专门学校）半工半读的学徒工。

1、《中国近代舰艇工业史料集》，上海人民出版社，1994年10月第一版，第92页。

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