Инженерная мысль

 
Самое раннее из дошедших до нас изображений китайского металлического стремени датируется 302. Это глиняная модель всадника, найденная в захоронении в Чанша (пров. Хунань). В середине VI в. стремена начали использовать в Европе, куда их принесли авары.
 
Водный транспорт
 
Навигация. Обширная морская береговая линия Китая, которая протягивается приблизительно на 5 тыс. км, и две большие реки, Хуанхэ и Янцзы, с древних времен были стимулом для развития водного транспорта. Способствовала судостроению и мощная система каналов, используемых в Китае не только для ирригации, но и в транспортных целях.
 
Начало речной навигации уходит в такую глубокую древность, что не поддается датировке. Поскольку государство Шан-Инь локализовалось вдали от морских берегов, мореплавание в ту эпоху не развивалось, хотя, разумеется, прибрежные народы Китая уже тогда выходили в открытое море на небольшие расстояния на рыбачьих лодках. Более дальние морские плавания стали совершаться только с эпохи Сражающихся царств.
 
Строительство военного флота было организовано в начале правления ханьского императора У-ди. В это время китайские мореплаватели не заходили дальше Желтого моря. В IV–V вв. Китай имел сильный военный флот, который могли совершать плавания к берегам Индокитая. В династийных историях указывается, что в середине V в. в Китае зародилось торговое кораблестроение. Тогда уже совершались регулярные рейсы на Яву. В VII в. китайские корабли посещали порты Малаккского пролива и берега Бенгалии и Цейлона. Еще несколько веков самым западным местом, до которого они добирались, была южная часть Малабарского берега.
 
В эпоху Мин, между 1405 и 1433, императорской флотилией под командованием дворцового евнуха Чжэн Хэ было совершено 7 экспедиций не только к Цейлону и Малабарскому берегу, но и к Персии и восточному побережью Африки (см. География). Лишь через 64 года после завершающего путешествия Чжэн Хэ португалец Васко да Гама вошел в Индийский океан.
 
Плоты. Китайцы с древних времен были искусны в строительстве речных плотов (ча [1], фа [3]), чему способствовало наличие хорошего строительного материала – гигантского бамбука (Dendrocalamus giganteus), достигающего высоты 24 м и диаметра 30 см. Бамбук использовался также для изготовления мачт и парусов.
 
Бамбуковые плоты можно рассматривать как грузовые суда с самой маленькой осадкой. Например, с грузом в семь тонн такие плоты погружены в воду всего лишь на 5–7 см. Навигация на них плотах возможна на мелководье, недоступном для обычных судов.
 
Джонка. Китайская джонка (слово малайского происхождения) – чжоу [6], хан [2], чуань – является развитием плота. Ее характерная особенность – плоское или слегка изогнутое дно без киля. Борта джонки обшивались досками, скрепленными гвоздями. Водонепроницаемость дна и бортов обеспечивалась задраиванием щелей, например, смесью тунгового масла и извести. На больших судах часто имелись спасательные шлюпки, а на случай безветренной погоды судно укомплектовывалось веслами. Устанавливалось несколько якорей. Каюты были, как правило, просторны и хорошо проветривались.
 
Корма джонки имеет вид квадрата. Форштевень и ахтерштевень отсутствуют. У джонки нет каркаса (остова), но есть сплошные переборки. Они придают судну особую прочность и делят на водонепроницаемые отсеки, благодаря которым оно может держаться на плаву и с пробоиной. Водонепроницаемые отсеки стали применяться в китайском кораблестроении с II в. до н.э. Саму идею, видимо, подсказало строение бамбука, который имеет полости, разделяемые поперечными перегородками.
 
На некоторых типах китайских судов с V в. кормовые или носовые отсеки были затопляемыми. Для наполнения отсека водой в обшивке были просверлены специальные отверстия. Такая конструкция, например, применялась на судах по перевозке соли. Считалось, что частичное подтопление судна уменьшало сопротивление воды и смягчало его удары о пороги. Свободно затопляемые отсеки позволяли избегать сильного крена. Рыбацкие лодки доставляли в этих отсеках живую рыбу.
 
Китайские водонепроницаемые отсеки были описаны Марко Поло (1254–1324), но на Западе поначалу им не придали особого значения. Только в XVIII в. вспомнили о китайском изобретении, которое затем было принято в британском военно-морском судостроении. Англичане первыми также стали использовать и другое китайское изобретение – свободно затопляемые отсеки.
 
Паруса. Оснастка китайских судов позволяла легко маневрировать относительно ветра. Паруса (фань [6]) делались из бамбуковых досок и циновок между ними. Их можно сворачивать с палубы с помощью брашпилей и фалов. Эти паруса допускают не полное, а частичное, развертывание, необходимое в бурю. Доски делали паруса тугими, что важно с аэродинамической точки зрения. Паруса из бамбуковых досок и циновок имели еще одно преимущество – могли функционировать при множестве дыр и порывов, что невозможно для обычного паруса из холста.
 
Помимо квадратных китайцы использовали паруса в форме уха, или люггеры. Продольные ухоподобные паруса существовали со II в. Суда с ними могли взять на борт 700 человек и 260 тонн груза. Китайские суда были многомачтовыми. Люггер имел горизонтальный нижний бум (поддерживающая доска), а верхний бум был скошен. Носовой или ведущий край паруса был короче, чем другие. Преимущество продольного люггера в том, что судно с квадратным поперечным парусом должно лавировать по ветру и плыть зигзагами, а продольный парус устанавливался по ветру при перемещении его от одного борта к другому.
 
При плавании по ветру лавирующее судно может испытывать достаточно сильный подветренный дрейф. Иначе говоря, оно уносится в бок и продвигается с малой скоростью по намеченному курсу. Для предотвращения этого в VIII в. изобрели подветренную доску. На подветренной стороне устанавливалась доска, опущенная в воду, чтобы предотвратить дрейф. Это также помогало держать судно вертикально. Иногда подветренная доска опускалась в воду через щель в центре судна.
 
Управление судном. Самый старый метод управления судном заключался в применении весла, удерживаемого под углом на корме. Им пользовались все народы. Как свидетельствуют письменные памятники V в., китайцы с древних времен использовали жесткий осевой руль (до [2]), укрепляемый в центре кормы и легко поворачиваемый на оси до нужного угла поворота, в котором он мог закрепляться. Самое раннее вещественное свидетельство применения руля в Китае являет собой глиняная модель судна, найденная в могильнике нач. I в. На модели явно выделяется жесткий осевой руль. Он – откидной, т.е. его можно было подымать при заходе судна на мелководье.
 
Китайцы использовали сбалансированные рули, в которых часть плоскости руля находилась перед осью, а часть – после. Применялись также перфорированные рули, имеющие на своей поверхности равномерно расположенные отверстия. Они, не теряя регулировочных качеств, легче поддавались повороту, т.к. испытывали меньшее сопротивление воды.
 
Пока европейцы не переняли у китайцев жесткий руль, их суда обходились регулировочными веслами. Поэтому длительные морские плавания не совершались. Путешествия Христофора Колумба, Васко де Гама и других мореплавателей были бы не возможны без китайского жесткого руля. Самое старое письменное упоминание руля на Западе относится к 1180. Приблизительно в это же время европейцы познакомились с компасом.
 
Гребные колеса. Возможно, первое указание о применении гребных колес на китайских судах содержится в «Нань ши» («История южных [династий]») и связано с описанием проводившихся в 418 военных действий на воде с помощью джонок, у которых палубы были закрытыми, а паруса и весла отсутствовали. Противники, увидев их, пришли в ужас, полагая, что ими двигали демоны. Вероятно, на этих судах были установлены гребные колеса, которые приводились в действие матросами при помощи ножных педалей. Между 494 и 497 знаменитый ученый Цзу Чун-чжи построил «лодку в тысячу ли [16]», которая могла проходить большие расстояния без помощи ветра и, возможно, тоже имела гребное колесо. С VI в. гребное колесо уже часто прямо упоминается в литературе.
 
Судна с гребными колесами могли проплывать огромные расстояния без помощи ветра, но они не были приспособленными для плаваний в море и использовались только на реках и озерах. Управление ими осуществлялось за счет того, что гребные колеса с разных сторон вращались по-разному, быстрее или медленнее, все или частично. Это позволяло легко лавировать между препятствиями. Иногда такие суда атаковали как таран. Для этого на носу судна устанавливалось особое таранное сооружение. Гребные колеса часто прикрывались защитными досками.
 
В 1168 был построен 100-тонный военный корабль с 12 гребными колесами. В дальнейшем строились суда и с большим количеством колес. Они могли брать на борт 800 людей. Матросов, крутящих педали, насчитывалось порой до 200.
 
Сдвоенные баржи. На Великом канале использовались длинные узкие баржи, подвижно сцепленные в пары. При проходе через отмель они разъединялись. Подобные баржи с XVI в. применялись для военно-морских целей. Кормовая часть загружалась взрывчаткой, баржа отправлялась к намеченной цели, и когда груз был доставлен, поджигался запал, а кормовая часть отсоединялась и отплывала.
 
Воздухоплавание
 
Воздушные змеи. Самая ранняя запись в Китае о воздушном змее (фэн чжэн) относится к V–IV вв. до н.э. и связывается с Лу Банем, полубожественным покровителем ремесленников. Как сообщается в легендах, Лу Бань изготовлял воздушных змеев в виде птиц. Они могли находиться в воздухе до 3 дней. Лу Бань запускал змеев во время осады города в царстве Сун, возможно, в качестве сигнального средства.
 
Известно, что китайцы применяли воздушных змеев при военных операциях для передачи информации на расстоянии. Со змеями пересылались письма в зоны, окруженные врагом. В китайской литературе указывается, что моисты (см. «Мо цзин», а также мо-цзя), интересуясь военными технологиями, изучали применение воздушных змеев в военных целях. Даже сам основатель учения моистов философ Мо Ди делал воздушных змеев, потратив на это занятие три года.