古代造船技术肋骨与隔舱板的位置关系是什么原理？
在古代造船技术中，肋骨（ribs）和隔舱板（bulkheads）各自扮演着至关重要的角色，它们之间的位置关系并非随意布置，而是遵循着一套严谨的物理和结构原理，以保证船体的强度、稳定性和抗变形能力。理解这一点，需要我们深入到当时的造船实践和材料力学基础。
肋骨：船体的“脊梁”与“肋膜”
首先，我们来聊聊肋骨。在古代，尤其是早期，肋骨通常是由天然弯曲的木材（如橡树、榆木等）制作而成。它们的作用，就好比我们人体的肋骨一样，是船体结构的主要支撑。
横向支撑与圆形结构： 肋骨的主要功能是提供船体横向的支撑力。船体外部包裹着龙骨（keel）和船壳板（planking），这些板材本身承受外部水压，但如果缺乏内部支撑，船体很容易在水流的冲刷和船上载荷的作用下发生变形，甚至溃散。肋骨的排列，通常是垂直于龙骨的方向，按照船体外部的弧度进行弯曲安装。这些弯曲的肋骨将船体塑造成一个近似圆形或椭圆形的截面，这是最能有效抵抗外部压力的形状。想象一下，一个圆形的桶比一个方形的箱子更能承受内部的液体压力。
连接船壳板： 肋骨的内侧会与船壳板紧密连接。船壳板通过钉子、木栓或绳索固定在肋骨上。肋骨为船壳板提供了坚实的附着点，使得船壳板能够形成一个连续、光滑的外部曲面，有效阻挡海水涌入，同时分散了船壳板承受的局部应力。
纵向应力的传递： 虽然肋骨主要是横向支撑，但它们也间接参与了纵向应力的传递。船在航行过程中，船头和船尾会承受弯曲力矩。肋骨通过其结构连接，将这些力矩传递到龙骨、龙骨梁（keelson）等纵向构件上，从而分散和抵消了船体的弯曲。
隔舱板：船体的“隔间”与“防火墙”
接下来是隔舱板。隔舱板通常是由厚实的木板或层压的木材制成，它们的布置方式则更为复杂，承担着多重功能。
结构加强与抗变形： 隔舱板最基本的作用是为船体提供额外的结构支撑，尤其是在船体长度方向上。想象一下，如果船体只靠肋骨和船壳板，在长距离上很容易因为局部受力而发生扭曲。隔舱板就像一座座“墙壁”，将船体分隔成若干个独立的区域。这些“墙壁”与船体的龙骨、龙骨梁、甲板梁（deck beams）等构件连接，极大地增强了船体的整体刚性，有效抵抗了船体在纵向上的弯曲和扭转。
载荷分布与平衡： 船上的货物、船员、炮火（在军舰上）等载荷并不是均匀分布的。隔舱板可以将这些载荷更均匀地分散到船体的结构上，避免应力集中在某个区域。同时，通过合理布置隔舱，船体的前后左右重量分布可以得到更好的控制，这对于船体的稳定性和操纵性至关重要。
水密性与安全性： 这是隔舱板另一个极其重要的作用。在古代，尤其是早期，造船技术并不完美，船壳板之间可能存在微小的缝隙。如果遇到恶劣天气或船体受到一定程度的损伤，海水可能会涌入。隔舱板将船体分隔成一个个相对独立的水密空间。一旦船体某一部分发生破损进水，隔舱板可以阻止海水蔓延到整个船体，从而为船员争取宝贵的抢修时间，甚至能保证船只不至于立刻沉没。这就像一辆汽车的发动机舱有独立的防火设计一样，是为了隔离潜在的危险。
甲板的支撑： 隔舱板的上缘通常会与甲板梁连接，为甲板提供了重要的支撑。
肋骨与隔舱板的位置关系原理：结构完整性的协同
现在，我们来探讨它们的位置关系是如何协同工作的：
1. 肋骨提供“骨架”，隔舱板提供“墙体”： 肋骨构成了船体横向的支撑网，决定了船的“形状”。而隔舱板则像纵向的“骨架支撑”和“墙体”，将这个“形状”固定住，防止其在长距离上变形。
2. 相互加强与应力传递： 肋骨的内侧与船壳板相连，而隔舱板则从内部连接到肋骨、龙骨、甲板梁等关键结构上。这意味着隔舱板不仅仅是简单的分隔，它们将船体的各个部分更紧密地联系在一起。隔舱板的设置，会与肋骨形成一个更复杂的网状支撑结构，共同承受和传递外部及内部的各种应力。例如，某个隔舱板的受力，会通过其与肋骨的连接，分散到相邻的肋骨上，再由肋骨传递到船壳板和龙骨。
3. 节点连接的优化： 隔舱板的设置通常会考虑与肋骨的交叉点。在这些交叉点，结构是最坚固的，也是最需要加强的地方。隔舱板会牢固地固定在肋骨上，形成一个更强的整体节点。某些重要的隔舱板（如水密隔舱）甚至会直接与龙骨梁、船尾柱等主要纵向构件相连接，形成贯穿船体长度的强大支撑。
4. 船体刚度的提升： 肋骨提供了船体横向的抗弯曲能力，但单独的肋骨支撑不足以保证船体在长度方向上的刚度。隔舱板通过横向和纵向的交叉连接，显著提升了整个船体的整体刚度。这就像加了横向的支撑杆，让一个平板不容易弯曲。
5. 防止局部变形： 船体在受力时，各个部分都会发生微小的形变。如果某个区域的肋骨因为某种原因（如木材质量问题）出现薄弱，隔舱板的支撑可以限制该区域的变形，防止问题蔓延。
具体位置的考虑因素：
肋骨的间距： 肋骨的间距取决于船的大小、船壳板的厚度以及所使用的木材强度。通常，船体中部（受力最大的地方）肋骨会更密集。
隔舱板的位置：
均匀分布： 隔舱板在船体长度方向上通常会均匀分布，以提供持续的支撑。
重要结构连接点： 隔舱板常常会设置在甲板梁、船肋等主要结构构件的下方或连接处，以加强这些关键节点的承载能力。
船体主要受力区： 在船体中部、船首和船尾等受力变形较大的区域，隔舱板的布置会更为密集和坚固。
功能需求： 某些隔舱板的设计是为了特定功能，比如作为船舱的划分、作为存储空间的隔断，或者作为船帆桅杆的支撑结构。
水密性： 最关键的水密隔舱会特别加强，确保其在船体破损时仍能保持完整性，防止进水蔓延。
总结来说， 古代造船技术中，肋骨是构建船体曲面形状和提供横向支撑的“骨架”；而隔舱板则是通过将船体分割成独立单元，在纵向上提供刚性连接、分散载荷、提高水密性，并与肋骨协同工作，共同构筑了一个坚固、稳定、不易变形的船体结构。它们的位置关系是基于对材料性能、受力分析（尽管是经验性的）以及对船体安全性的深刻理解而形成的，是一种高效的结构设计智慧的体现。这种协同作用，是古代船舶能够承载重负、远航出海的根本保障。
肋骨：船体的“脊梁”与“肋膜”
首先，我们来聊聊肋骨。在古代，尤其是早期，肋骨通常是由天然弯曲的木材（如橡树、榆木等）制作而成。它们的作用，就好比我们人体的肋骨一样，是船体结构的主要支撑。
横向支撑与圆形结构： 肋骨的主要功能是提供船体横向的支撑力。船体外部包裹着龙骨（keel）和船壳板（planking），这些板材本身承受外部水压，但如果缺乏内部支撑，船体很容易在水流的冲刷和船上载荷的作用下发生变形，甚至溃散。肋骨的排列，通常是垂直于龙骨的方向，按照船体外部的弧度进行弯曲安装。这些弯曲的肋骨将船体塑造成一个近似圆形或椭圆形的截面，这是最能有效抵抗外部压力的形状。想象一下，一个圆形的桶比一个方形的箱子更能承受内部的液体压力。
连接船壳板： 肋骨的内侧会与船壳板紧密连接。船壳板通过钉子、木栓或绳索固定在肋骨上。肋骨为船壳板提供了坚实的附着点，使得船壳板能够形成一个连续、光滑的外部曲面，有效阻挡海水涌入，同时分散了船壳板承受的局部应力。
纵向应力的传递： 虽然肋骨主要是横向支撑，但它们也间接参与了纵向应力的传递。船在航行过程中，船头和船尾会承受弯曲力矩。肋骨通过其结构连接，将这些力矩传递到龙骨、龙骨梁（keelson）等纵向构件上，从而分散和抵消了船体的弯曲。
隔舱板：船体的“隔间”与“防火墙”
接下来是隔舱板。隔舱板通常是由厚实的木板或层压的木材制成，它们的布置方式则更为复杂，承担着多重功能。
结构加强与抗变形： 隔舱板最基本的作用是为船体提供额外的结构支撑，尤其是在船体长度方向上。想象一下，如果船体只靠肋骨和船壳板，在长距离上很容易因为局部受力而发生扭曲。隔舱板就像一座座“墙壁”，将船体分隔成若干个独立的区域。这些“墙壁”与船体的龙骨、龙骨梁、甲板梁（deck beams）等构件连接，极大地增强了船体的整体刚性，有效抵抗了船体在纵向上的弯曲和扭转。
载荷分布与平衡： 船上的货物、船员、炮火（在军舰上）等载荷并不是均匀分布的。隔舱板可以将这些载荷更均匀地分散到船体的结构上，避免应力集中在某个区域。同时，通过合理布置隔舱，船体的前后左右重量分布可以得到更好的控制，这对于船体的稳定性和操纵性至关重要。
水密性与安全性： 这是隔舱板另一个极其重要的作用。在古代，尤其是早期，造船技术并不完美，船壳板之间可能存在微小的缝隙。如果遇到恶劣天气或船体受到一定程度的损伤，海水可能会涌入。隔舱板将船体分隔成一个个相对独立的水密空间。一旦船体某一部分发生破损进水，隔舱板可以阻止海水蔓延到整个船体，从而为船员争取宝贵的抢修时间，甚至能保证船只不至于立刻沉没。这就像一辆汽车的发动机舱有独立的防火设计一样，是为了隔离潜在的危险。
甲板的支撑： 隔舱板的上缘通常会与甲板梁连接，为甲板提供了重要的支撑。
肋骨与隔舱板的位置关系原理：结构完整性的协同
现在，我们来探讨它们的位置关系是如何协同工作的：
1. 肋骨提供“骨架”，隔舱板提供“墙体”： 肋骨构成了船体横向的支撑网，决定了船的“形状”。而隔舱板则像纵向的“骨架支撑”和“墙体”，将这个“形状”固定住，防止其在长距离上变形。
2. 相互加强与应力传递： 肋骨的内侧与船壳板相连，而隔舱板则从内部连接到肋骨、龙骨、甲板梁等关键结构上。这意味着隔舱板不仅仅是简单的分隔，它们将船体的各个部分更紧密地联系在一起。隔舱板的设置，会与肋骨形成一个更复杂的网状支撑结构，共同承受和传递外部及内部的各种应力。例如，某个隔舱板的受力，会通过其与肋骨的连接，分散到相邻的肋骨上，再由肋骨传递到船壳板和龙骨。
3. 节点连接的优化： 隔舱板的设置通常会考虑与肋骨的交叉点。在这些交叉点，结构是最坚固的，也是最需要加强的地方。隔舱板会牢固地固定在肋骨上，形成一个更强的整体节点。某些重要的隔舱板（如水密隔舱）甚至会直接与龙骨梁、船尾柱等主要纵向构件相连接，形成贯穿船体长度的强大支撑。
4. 船体刚度的提升： 肋骨提供了船体横向的抗弯曲能力，但单独的肋骨支撑不足以保证船体在长度方向上的刚度。隔舱板通过横向和纵向的交叉连接，显著提升了整个船体的整体刚度。这就像加了横向的支撑杆，让一个平板不容易弯曲。
5. 防止局部变形： 船体在受力时，各个部分都会发生微小的形变。如果某个区域的肋骨因为某种原因（如木材质量问题）出现薄弱，隔舱板的支撑可以限制该区域的变形，防止问题蔓延。
具体位置的考虑因素：
肋骨的间距： 肋骨的间距取决于船的大小、船壳板的厚度以及所使用的木材强度。通常，船体中部（受力最大的地方）肋骨会更密集。
隔舱板的位置：
均匀分布： 隔舱板在船体长度方向上通常会均匀分布，以提供持续的支撑。
重要结构连接点： 隔舱板常常会设置在甲板梁、船肋等主要结构构件的下方或连接处，以加强这些关键节点的承载能力。
船体主要受力区： 在船体中部、船首和船尾等受力变形较大的区域，隔舱板的布置会更为密集和坚固。
功能需求： 某些隔舱板的设计是为了特定功能，比如作为船舱的划分、作为存储空间的隔断，或者作为船帆桅杆的支撑结构。
水密性： 最关键的水密隔舱会特别加强，确保其在船体破损时仍能保持完整性，防止进水蔓延。
总结来说， 古代造船技术中，肋骨是构建船体曲面形状和提供横向支撑的“骨架”；而隔舱板则是通过将船体分割成独立单元，在纵向上提供刚性连接、分散载荷、提高水密性，并与肋骨协同工作，共同构筑了一个坚固、稳定、不易变形的船体结构。它们的位置关系是基于对材料性能、受力分析（尽管是经验性的）以及对船体安全性的深刻理解而形成的，是一种高效的结构设计智慧的体现。这种协同作用，是古代船舶能够承载重负、远航出海的根本保障。
网友意见
传统的中式帆船与肋骨结构
网上总有种说法认为传统的中式帆船没有肋骨，甚至没有龙骨，这是完全错误的。中式帆船没有龙骨的说法只是以芒甘为代表的国外研究者春秋笔法的结果，这先不谈。下面来谈谈传统中式船的肋骨结构。
根据何国卫的研究，在传统中式帆船结构中存在着横梁结构，肋骨结构，壁舱结构，和壁舱边肋混合结构四种，其中两种都是有肋骨的。
肋骨结构的船有天津的静海元代沉船，河南滑县的宋代沉船，可以看出密排的肋骨（主肋骨和辅助肋骨）和梁的结构，和欧洲传统的密排肋骨结构船相比，中式船的辅助肋骨仅仅是加强船身用，并没有和主肋骨一样贯通，这就是中式密肋和西式密肋的巨大区别。
不过中式传统帆船中，隔舱结构还是主流，目前发现的中式船大部分是隔舱结构，这也是中式传统帆船最大的结构特点。在隔舱结构船中，无肋的隔舱结构虽然占多数，但是在大型海船基本全是隔舱边肋混合结构。
南澳一号的平面图
南海一号的平面图（第一层）
新安沉船图
《泉州湾宋代海船发掘与研究》一书对泉州船边肋的描述对上述诸船也适用。
文中提到了古船边肋的安装方向与现代造船舱壁补强材的安装方向，即宜朝向船中很相似。现代造船如此选择是因为船中位置是船受力的最大位置，所以宜向船中方向加强。古人的思维与现代人无异。
到了19世纪，中式传统帆船再次迎来了密肋的时代，下图为樟林帆船的密肋结构照片，很遗憾此船没有保存下来。
这到底是中国古代密肋的延续还是西方密肋的吸收，目前并不太好下定论，因为19世纪中式帆船的密肋都没有西方式的内龙骨，不太好直接判断是西式密肋。
清代广州沉船的密肋结构
清代小白礁一号的密肋结构图
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