基于測繪綜合信息的華光礁Ⅰ號沉船船長及線型的推斷

蔡 薇（武漢理工大學造船史研究中心 湖北武漢 430070）

席龍飛（武漢理工大學造船史研究中心 湖北武漢 430070）

頓 賀（武漢理工大學造船史研究中心 湖北武漢 430070）

李 鋮（武漢理工大學造船史研究中心 湖北武漢 430070）

吳軼鋼（武漢理工大學造船史研究中心 湖北武漢 430070）

引言

華光礁Ⅰ號沉船遺址位于西沙群島永樂群島南部、華光礁礁盤內側的西北邊沿，1996年由漁民發現，1997年曾遭到非法盜掘，沉船遺址遭到嚴重破壞。1998-1999年，對華光礁Ⅰ號沉船遺址進行了搶救性試掘。2007-2008年，由中國國家博物館水下考古研究中心（以下簡稱水下中心）組織，再次開展華光礁Ⅰ號沉船遺址的發掘工作。

2007年華光礁Ⅰ號沉船遺址第一階段水下考古發掘之后，同年年底的大規模遠離我國陸地的水下考古工作，取得了重要成果。根據水下中心的工作記載，不僅出水了一批船貨，而且將整個船體用科學的方法拆解出水，在拆解的過程中對船體的結構和形制也有了更深入地了解，并獲得了大批的第一手材料。雖然這艘船僅西半部保存較好，但根據對稱原理這對復原古船有著極大的價值，對研究我國的造船史和海外交通史有著非常重要的意義。此次也是我國第一次真正意義上的水下考古發掘船體，出水的船體在國內也很罕見。水下殘體的船板層數多，大部分有五層，局部有六層疊壓，而且船板體量大，大部分主要船板長度均在五六米以上，最長的達14.4米，寬度也在30厘米以上，最寬的達48厘 米。此次提取有編號的船板共511塊，采集有編號的船板48塊，共裝244厘米×47厘米×35厘米和244厘米×61厘米×35厘米兩種規格的木箱177個，此外還采集了近100個樣品，包括各部位的船板、艌料、珊瑚砂等。打撈出水后的沉船船板，現存放于海南省博物館。

一、博物館保護船板的測繪綜合信息

2017年5月-7月在海南省博物館船材保護中心實驗室，武漢理工大學造船史研究中心負責了本階段的測繪以及船材船板信息判別的工作。整個過程是從保護水池中把船材出水，然后進行現場的拼接，對每塊船材的特征信息進行辨識、記錄，然后進行后期的繪制及編撰（圖1、2）。

需要說明的是，由于船板打撈出水的時間間隔較長，有很多原本較完整的船板已經碎裂成許多塊，還有一些船板的編號缺失，這對掃描測繪工作造成了很大的阻礙，同時也極大地增加了后期復原工作的難度。此次對共計979塊船材進行了拼接、測繪與繪制、特征判別與信息記錄（圖3、4）。

此船材左端有槽口，槽口深100毫米，槽口左端寬170毫米，槽口右端寬120毫米；龍骨上緣下緣翼板槽結構，寬50毫米，深60毫米（圖4）；翼板槽中有釘孔，沿長度方向分布（左起）：190、340、500、900、1020、1170、1280、1380、1490、1620、1730、1870、1990、2140、2290、2770、2930毫米。

此船板板上有孔，孔距左端為：90、250、310、340、370、520、540、700、850、990、1150、1310、1400、1440、1620、1770、1790毫米。

二、龍骨的拼接與特征分析

根據水下考古現場發掘打撈記載：“龍骨除了艏龍骨破壞較嚴重外，主龍骨和艉龍骨則保存較好”，而存放在海南省博物館中的船材構件，因為已經拆解，無法得到其連接形式，華光礁Ⅰ號宋代古船龍骨只留存了主龍骨和部分艏龍骨。綜合打撈發掘現場及華光礁Ⅰ號沉船龍骨測繪的信息來看，該船裝配有粗大的龍骨，主龍骨與艉龍骨連接方式采用凸凹榫榫接，榫頭上用 4枚大釘釘連（圖6、7、8、9）。從采用粗大龍骨與連接方式等方面分析，該船與大多數尖底海船結構類似，可 能屬于福船型。

主龍骨南端與艉龍骨以凹凸榫相接，如圖10。艏龍骨南端置于主龍骨北端凹槽內，推斷為凹凸榫相接，如圖12。上的歷史地位。古代由于交通不便，造船所用的材料，一般都是就地選擇上乘的適用于水上或海上的木材。閩船造船用料就用福建當地盛產的松、杉、樟、楠木。廣船造船材料多采用荔枝木、樟木、鐵力木等硬重的闊葉材。根據華光礁Ⅰ號沉船的用材，結合有關中國古代造船的特點等有關資料，它應為我國南方地區所造的船只。華光礁Ⅰ號沉船的用材有馬尾松、香樟和杉木，這艘南宋古船可能是福建所造的船只。

三、商船是福船型的推斷

華光礁Ⅰ號沉船破損十分嚴重，基本上無法從現有的殘體中發現與船型相關的要素與特點。有鑒于此，只能通過船舶的功能、航區、船上文物和年代等外圍條件，確定船型。

1998年國家博物館和海南省文物部門初步試掘，出水文物約1800件。2007年，西沙考古隊再次對華光礁I號沉船遺址進行考古發掘，出水文物近萬件，絕大部分為福建和江西景德鎮產的陶瓷器。華光礁Ⅰ號沉船的出水文物中有瓷器上記有“壬午載”干支紀年號，結合出水瓷器的斷代，約為南宋高宗至孝宗〈宋高宗趙構在位的最后一年（1162年）是干支壬午年〉時期的古船。南宋時期，海外貿易十分發達。當時的泉州超過廣州，成為全國最大港口。這一時期大量的商船，從泉州出發航行于海上絲綢之路，前往波斯灣、紅海、東南亞、南亞、西亞，遠達非洲、地中海諸國。所以華光礁Ⅰ號應是遠洋航行從事國際貿易的商船。

南宋時期中國海上絲綢貿易繁盛，當時中國商船主要從廣州、泉州、寧波、揚州地出發，到達波斯灣、紅海，乃至北非和地中海沿岸國家，西沙海域是海上絲綢之路的必經之地[1]。從華光礁Ⅰ號這艘古代遠洋貿易商船上打撈出的大量福建和江西景德鎮產的陶瓷器來看，這艘遠洋商船很可能是從福建泉州港出發的。

另外，我國古代航海的船只多為木材制造，不同的環境和場合，用途不同的船只對木材材質要求也不同。華光礁Ⅰ號的船龍骨和桅座的關鍵部位使用木質較堅硬的、加工容易、抗腐朽的香樟；對于船殼和船板這樣長期與海水接觸的部位，則采用耐水濕的馬尾松；對于二層或以上船板的部位，從遠洋承載角度，選用質量輕的杉木，這充分體現了我國古代勞動人們的非凡智慧。

廣州、福建是中國古代的造船基地，廣船、閩船也因此而得名?！度细琛酚涊d“州南有海浩無窮，每歲造船通異域”，也充分說明了福建泉州在我國造船史

四、船長推測及線型生成

（一）船舶長寬尺度比的范圍影響

L/B是影響船舶航海性能和船體強度的重要參數。較大型的木船因為材料和功能的特殊性，采用較小的長寬比是合理的。出土的歷代木船都曾有過這類小長寬比的例證。文獻記載，寶船的長寬比值2.466，基本上和泉州宋船的長寬比（2.52）、寧波宋船的長寬比（2.71）、新安元船的尺度比（2.8）相近（見表1）[2]。另據采訪的老船工，造大型木船采用小的長寬比比較常見的，這與現代船大不相同。

表1 已出土的中國古船的長寬比值

根據現場發掘時水下實測圖和板材編號進行拼裝擬合，華光礁Ⅰ號沉船首朝西北，尾部保留較完整。殘存龍骨及部分首柱長約16.3米，龍骨首部與首柱邊接處起翹明顯，高度已超出船底（基線）約1.5米，首輪廓的順延趨勢能夠較好地把握。尾段龍骨和尾柱已不存在。參考泉州宋代古船和新安元代古船[3]，這一時期貨船一般設有12或13道艙壁，所以，尾部至少還應設有一道橫艙壁。

（二）橫剖面形式的影響

由以上的研究表明，華光礁1號為福船型的可能性很大。文獻記載該船型“上平如衡，下側如刃”，即船身高大、船底尖痩、尖首方尾、首尾起翹。尖首尖底利于破浪。明代的有關文獻對此都有記載，鄭若曾《籌海圖編》載：“福船高大如樓，可容百人。其底尖，其上闊，其首昂而口張，其尾樓高聳”；《明史·兵志四》載：“福船耐風濤，且御火”“底尖上闊，首昂尾高”；何汝賓《兵錄》載：“福船高大如樓，底平身大，矌海深洋，回翔穩便” “順風大洋長驅”。福船有粗大的龍骨和首柱、尖底、尾部呈馬蹄形、設大拉、扇形帆，尤其適應于廣闊海域的遠洋航行。考古出土的宋、元及明代海船，也大都是采用福船船型（圖13）。

通過泉州灣宋代沉船、寧波宋代海船[4]等考古發掘結果及其相關研究可知，宋元時期，閩粵沿海一帶，為了滿足官方和民間海運需求，建造了大量經濟適用、船型相同、船長約在20多米至40米左右，排水量在300噸左右的貨船。觀察華光礁Ⅰ號沉船，有粗大的船底龍骨，若適用于遠洋航行，船體的橫截面為V形則耐波性更加突出，這種結構的船舶吃水較深，抗御風浪能力較強，更適合于南海航行。從發掘的龍骨與船側板的連接看，似應為尖底，但側板的變位嚴重尚難以確定橫剖面線型的UV度。不同剖面形式進行殘板拼接的話，會給最后的船長確定帶來影響。我們按照福船橫剖面形式來進行華光礁Ⅰ號沉船的船型復原及尺度推斷（圖14）。

接近船舯的E橫剖面是本船保存最完整的橫剖面。從龍骨至殘存的舷頂橫剖線展開長度達5.3米。再加上舷頂的大擸結構，橫剖線展開長度將會超過6米。該剖面保存有比較多的外板、艙壁及艙壁肋骨，形狀也是唯一能夠進行較準確復原的橫剖面。利用E剖面，如圖15所示，能繪出該剖面的型線，并能大概得到古船的半寬和型深的近似尺度。

若根據泉州宋代古船和新安元代古船和寧波宋船的尺度比：L/B=2.52～2.82；B/D=2～2.6，則華光礁Ⅰ號沉船L=22.68～25.38米。

根據現場發掘時水下實測圖，截取龍骨上表面邊線，定出船底中縱剖面，并按照龍骨上翹趨勢將艏龍骨補齊，在側視圖中繪制出船舶首尾輪廓線（圖16），最后確定船長為24.6米。利用橫剖線圖和縱向輪廓圖，作半寬水線和縱剖線，并經過三向光順，完成型線圖，再利用專業船舶三維設計軟件進行建模仿真，最后可以得到華光礁Ⅰ號沉船復原方案的型線圖及靜水力數據。

五、對其他可能方案的思考

借鑒實驗考古學方法的啟發[5]，經過上述以測繪信息為基礎的分析，并經過作圖復原，進而能夠得到一組沉船的主尺度計算，華光礁Ⅰ號沉船的復原尺度如表2所示。

表2 復原華光礁Ⅰ號主尺度及尺度比

從復原的型線及相關計算結果可以看出，華光礁Ⅰ號宋代古船具有與南宋時期的南洋海船共同的特點：呈V形的橫剖線，使得舭部平緩，加上緊收的首尾水線，使水流要從斜剖線方向流向船尾。給予舵的足夠供水，保證了船舶的操縱性。斜剖線的平緩也有利于彎板，改善施工工藝性。

雖然長寬比僅2.73，船體短肥，但深而尖的橫剖面形狀，使得方形系數只有0.4，舯剖面系數為0.6，從而使得船體濕表面積很小，摩擦阻力相對較小，從而彌補了因長寬比較小對快速性產生的不利影響。

宋代航行于南海的貨船，具有小長寬比、V形的橫剖面配合深吃水，既能保證船舶具有良好的穩性即抗傾覆的能力，又使船舶具有較好的適航性，橫風作用下，船舶具有很好的抗漂能力。綜合復原型線特點，華光礁Ⅰ號宋代古船具有穩性好、快速性合適、適航性能優良的特點，承襲了當時下西洋貨船的一貫優良傳統。

值得注意的是，這次華光礁Ⅰ號沉船的型線復原，是根據沉船殘存情況同時參考型船（考古發掘的古船）來推測沉船可能的主尺度，并在驗證主要尺度比是否符合一般船舶航行要求的基本規律的方式下完成的。由于橫剖線型UV度及縱剖線首尾形狀，難以根據現有的沉船遺址進行完全確認，所以主尺度會有一些變化范圍，如在23～28米之間，船寬在8～10米之間，本次復原的方案是其中一種方案，將來在條件許可情況下，可以進一步結合總布置復原，模擬可能的幾個方案來作進一步比較研究。