按：拙文发表于2016年《古今农业》第2期，下文尾注2及文末致谢刊载时被编辑删去。特说明。

中国的船磨与船碓

史晓雷

（哈尔滨师范大学科技与社会发展研究所，黑龙江哈尔滨150025）

【摘要】船磨和船碓是利用水力，在船上进行加工作业的农具。在考察古代和近代船磨、船碓文献的基础上，结合新发现的三张船磨老照片及他人的回忆文章，认为：“一船傍两轮”是我国船磨、船碓的主流形式，其效率低于欧洲中古以来常见的“两船夹一轮”形式；船磨的制动方式依靠系于横轴上立齿轮齿牙的绳索实现；在传统磨加工方式中，船磨的效率最高。

【关键词】船磨；船碓；农具

船磨是水磨的一种，它利用水流冲击安装在船侧的立式水轮，通过齿轮机构驱动船上磨盘作业。船碓是水碓的一种，利用水流冲击安装在船侧的立式水轮，通过水轮横轴上的拨板拨动碓杆进行舂碓。船磨和船碓在我国古代、近代多有文献记载，但对其机械机构仍有不详之处，笔者根据最近发现的我国境内的几张船磨老照片，结合几篇对船磨的回忆文章，考察船磨、船碓的技术细节及生产效率。

民国时黄河上的船磨，“撒民（撒拉族）用木船泊黄河中，水流冲动，轮轴旋转不息。日夜能磨食粮数担。”此图论文中无，现补充，从图上也可看出，该船磨类型为：一船傍两轮型。

 一、船磨和船碓的记载与结构

（一）船磨

据李约瑟考证，船磨最早出现于536年的东罗马帝国，当时哥特人围攻罗马城，拜占庭

的将军贝利萨留（Belisarius，约505-565）想出了解决城内缺粮的办法，他在台伯河的船上建立了船磨。当时的历史学家普罗科匹乌斯（Procopius，约500-约560）描述了架设船磨的办法。

他在（台伯河）桥下把绳索横过河上紧系在两岸。在绳上系两只同样大小的船，相距2英尺，把它们停泊在拱下水流速度最大的地点；再安放两个磨石在两只船上，而将通常用来驱动磨石旋转的机器（即水轮）悬挂在两船之间。他还设法在下游每隔一定距离安排同样的一些机器，它们被水力冲动，带动必需数量的磨，为这个城市磨粮食。^［1］

从上文的描述可知，这是一种两船并联，中间安置立轮，同时驱动两侧船上磨盘的船磨。到了后来，这种船磨在形式上发生了“微调”，就是只保留了一侧磨盘，其余结构不变。在中世纪的欧洲，出现了另一种船磨，在一条船的两侧利用一根横轴左右设置两个水轮，利用齿轮机构驱动船上的磨盘。我国最早的水磨记载是唐开元二十五年（737年）[①]《水部式（残卷）》提到的“浮硙”：从中桥以下洛水内及城外，在侧不得造浮硙及捺堰。^［2］

“硙”指石磨，“浮硙”自然指船磨，只有它具备随水而浮的特征。英文中的“船磨”，除了ship mill、boat mill外，也有floating mill的叫法，这与“浮硙”的称谓是一致的。唐代船磨的史料仅此一条，无从得知当时船磨的结构、形态信息。

南宋时，陆游《栈路书事》写道，“危阁闻铃驮，湍流见硙船”。^［3］这是宋代关于船磨的唯一记载，但仍无助于理解其结构。到了元代王祯《农书》，首次较详细地描述了“船磨”：

（复有）两船相傍，上立四楹，以茅竹为屋，各置一磨，用索缆于急水中流。船头仍斜插板木凑水，抛以铁爪，使不横斜。水激立轮，其轮轴通长，旁拨二磨，或遇泛涨，则迁之近岸。可许移借，施之他所，又为活法磨也。庶兴利者度而用之。^［4］

王祯描述的船磨与东罗马帝国时期的船磨在结构上完全一样，但这种船磨在14世纪的欧洲已经不再流行，代之的是上述已经“微调”的那种。奇怪的是，自元代之后我国史料记载到的船磨，只要能识别结构者，全不是王祯描述的这种，而是“一船傍两轮”的形态，比如明代肃昭王朱缙炯（？—1557）写的《观船磨》“一板隔深渊，双轮夹小船。势长冲急硙，水正系孤弦。波浪随消长，机关自转旋。”^［5］清代黄钺（1750-1841）《船磨》诗“小引”，“歙东南濒溪居人，载磨于船，碇急流中，夹两轮以运之，日得面可数斛，较架屋遏防法更简易。”^［6］

民国时四川涪州（今重庆涪陵）还出现了“一船傍四轮”的船磨，李约瑟引用了夏士德（Worcester，1890-1969）1940年的一篇论文，夏氏测绘完成了该船磨的机械图，在一条船上有两根横轴，每根横轴各带两水轮，每轴通过齿轮系统驱动一部磨，同时船上还装有两部脚踏罗（筛）。^［7］

建国后，不少地方还使用船磨。在1970年代之前，在我国甘肃、浙江等地还能见到不少船磨，后来随着电力的普及，电动机磨很快取代了石磨，当然也包括船磨。

（二）船碓

迄今未发现国外船碓的文献。我国最早船碓的记载始于明代[②]，嘉靖《延平府志》记载将乐12处水碓中有船碓7处、地碓5处；明代万历年间诗人吴兆《偶书闽中风土十韵寄金陵知己》有句“舟中喧水碓，城上出人家。”^［8］但这些记载并未说明船碓的结构、形态，明代王世懋在《闽部疏》中写道顺昌的造纸业，“顺昌人作纸，家有水碓，至造舟急滩中，夹以双轮如飞，舂声在舟。”^［9］

从“夹以双轮如飞”可知这种船碓与船磨结构类似，均是“一船傍两轮”的形式。明末《天工开物》也提到了船碓的造法：“江南信郡，水碓之法巧绝。盖水碓所愁者，埋臼之地卑则洪潦为患，高则承流不及。信郡造法，即以一舟为地，橛桩维之。筑土舟中，陷臼于其上。中流微堰石梁，而碓已造成，不烦椓木壅坡之力也。”^［10］

尽管这里没有提到船碓的水轮情况，但说明了船碓的优点，免于低处的水患及高处的水流不及。清乾隆四十六年（1781年），福建沙县还出现了《禁船碓碑》：

邑十里平流，水声沉寂，自古并无船碓拦河。迩来船碓一十八座，斩断平流，大伤县脉，石庄（桩）石柜，暗埋河内，致往来官民粮货等船，多受惨害。又自船碓一设，勾通奸贩，囤积高抬，无所不至。业以万命陈情事，佥叩给封条，饬差协保，将所有船碓悉行押拆，仍还邑志原无船碓拦河之旧。^［11］

李约瑟注意到1848年来华的英国植物学家罗伯特·福琼（Robert Forture，1812-1880）在浙江严州（今建德县）附近看到的船碓。[③]

一只大驳船在船头和船尾都牢固地系在流势最急的岸边。和汽船的桨轮相似的两个轮子安装在船的两旁，用轴穿过船身把它们联接起来。在轴上安装一些短齿轮，每一个轮齿当转动时压起一个重木槌到一定高度，然后让它落到盛在下面盆内的谷子上。当水流冲转了水轮，水轮带动了轮轴快速转动时，这些木槌就连续地提高和跌落。^［12］

上述译文略有瑕疵，原文“On thisaxle were fixed a number of short cogs”应译作“在横轴上安装有一些短拨板”，而不是短齿轮；“重木槌”显然是指碓杆，而“盆内”自然是指碓臼内。福琼还写道，这种船碓在严州附近很普遍。

   二、三张船磨老照片和回忆文章的补充

笔者新近发现了三张有关船磨的老照片，它们形象、直观地展示了过去文字及机械

图不能反映的细节。尽管迄今还未发现船碓的图像资料，但我国船磨与船碓的机械原理只是在船舱内部才有差异，因此这些老照片对考察船碓也具有参考价值。

第1张照片（图1）现藏美国南加州大学（USC），拍摄时间是1900-1920年，地点在四川资州（今资中县）。^［13］从形态、结构看与夏士德在涪陵看到的船磨类似，只是照片中仅能看到一对水轮，不知该船后方是否另有。从水轮看，也是对称的三对叶片，均为无辋结构。船舱前方可看到一立齿轮，但齿轮与磨盘的传动关系看不清楚。画面是在岸边，而且叶轮离开水面的位置较高，因此该船磨可能还未投入使用，或者正准备设置。第2张是上海摄影师庄学本1935-1937年在甘肃东乡县唐汪川拍摄到的船磨。庄记载道，“大夏河上回民造木船泊河中，船之两舷置木轮两个，顺水流动旋转推石磨，每日夜磨面约一千斤。”^［14］从画面看，船磨离岸较远，纵立河中，为防止船横斜，前方有铁链拴系，船尾与木桥间搭有斜木，构成三角支撑。叶轮有方框状支撑板，共六对叶片。该船磨的轮轴位置较低，故船内轴上立齿轮可能横拨或上拨磨盘上木齿。第3张照片拍摄时间不详，地点在安徽徽水河上。^［15］从画面看，在船磨两侧筑有拦水堰，船头及船尾均有绳牵系，巨大的圆辋水轮立在船两侧，从轮轴较高的特点判断，船舱内部齿轮应该是从下方拨动磨石外周齿轮。

图1 四川资州的船磨

图2 甘肃东乡的船磨

图3 安徽徽水河上的船磨

张柏春曾就夏士德测绘的船磨照片推测，“受船高的限制，船磨不宜装直径过大的水轮，但可以增加水轮的数量和宽度，甚至可能采用斗式叶片”；他还认为“一船傍两轮”要优于“两船夹一轮”的架构方式。^［16］图1和图3船磨的水轮，从比例上看直径应该大于2米，它们和夏士德见到的一样，轮径大了，横轴位置自然高，水流冲击产生的力矩大，立齿轮会在下方或侧方拨动磨石上的卧齿轮。但我国流行的这种“一船傍两轮”是否优于欧洲更盛行的“两船夹一轮”则有待商榷。美国技术史学者特里·雷诺兹（Terry S. Reynolds）认为，“两船夹一轮”要优于“一船傍两轮”的形式，无论在效率还是动力上，因为前者可以使用非常宽的水轮，通常会达到8米宽；而且后者无法使水轮处在一个明显的“渠道”中，水流会被船首影响，结果水流冲击叶轮时的角度会倾斜。^［17］当然，像图3那种利用了两侧拦水堰的“一船傍两轮”船磨在某种程度上可以客服船首的影响。

由于这几张照片呈现的只是船磨的外部结构、形态，对内部结构的认识还需要他人的回忆作补充。对一般的石磨而言，总是下磨扇固定，上磨扇转动，但在我国西北地区，一些水磨是把上磨扇悬吊在屋梁上，下磨盘由卧轮轴驱动旋转。邓明提到兰州过去的船磨，“（船）舱内正中置一具石磨，固定上扇石磨，下扇石磨之下置一水平齿轮。磨左右两舷各开一孔，孔中插一横木，横木正中置一垂直齿轮，使之于石磨齿轮横直咬合。……板轮半沉入河中，河流冲击板轮，横木随之旋转，引得齿轮旋转，带动下扇石磨旋转，即可将小麦等粮食磨碎。”^［18］

船碓的制动机制，应该和一般水碓一样，只需要把碓头用吊钩悬挂起来即可，这样横轴的拨板就不会击到碓杆上，水轮只是空转。但船磨如果停止作业，该如何控制呢？刘鹏回忆过去西北黄河上船磨的控制方法和加工效率，尤为珍贵。

船磨的制动，是用绳套制动：在安装木板叶轮通心轴“拨牙”（即横轴立齿轮的木齿——引者注）中，特安装一个最牢靠、坚固的“牙”（此牙有标记），在需停磨（麻车）的情况下，用特制的牢靠绳索套住此“牙”，而绳的另一端固定在船的坚固地方。一“牙”被套，则叶轮即停，石磨随之停转。如需重新启动，只需从“牙”上取下绳套即可。当然，无论制动、启动均需操作得当，手脚利索，否则会损坏船磨，影响正常运行。

船磨的磨盘一般是比较大的，直径可达4.8尺，比一般水磨或旱磨盘都大，特别是比旱磨盘（一般直径在3尺以内）大许多，再加之转速快因而工作效率高。正常情况下，一昼夜可磨粮2.5石，最多可达3石（约合4500斤），为畜力石磨的20倍。比照而言，普通水磨一昼夜三四百斤，仅是畜力石磨的二至三倍。^［19］还有比这效率更高的，据朱进成回忆，他记忆中的黄河船磨磨扇直径有1.8米，效率最高时一昼夜可以磨4000公斤粮食。^［20］

三、结论

船磨和船碓是我国古代利用水力进行粮食加工（船碓也用于造纸等）的机械，前者始见

于唐代文献，后者明代始有记载，它们一直沿用到20世纪。我国传统船磨与船碓大多采用“一船傍两轮”的结构，与欧洲中世纪以来常见的“两船夹一轮”不同。船磨的水轮可以采用开放式叶轮或带辋叶轮，横轴位置多较高——以保证力矩足够大，其制动依靠系在横轴上立齿轮轮牙（齿）的绳索控制，在传统磨加工方式中，船磨的效率是最高的。

  致谢：感谢编辑就文中船碓部分提出的修正意见。

【基金项目：2014年国家社科基金青年项目“宋金元时期农具的考证研究”，编号：14CZS016】

参考文献

［1］［7］［12］（英）李约瑟．中国科学技术史第四卷物理学及相关技术第二分册机械工程［M］．鲍国宝，等译．北京：科学出版社，1999：461，464—465，464．

［2］霍存福．唐式辑佚［M］．北京：社会科学文献出版社，2009：511．

［3］（宋）陆游．陆游集（第一册）［M］．北京：中华书局，1976：83．

［4］（元）王祯．东鲁王氏农书译注［M］．缪启愉，译注．上海：上海古籍出版社，1994：704．

［5］卢金洲．兰州古今诗词选［M］．兰州：兰州大学出版社，1991：22．

［6］清华大学图书馆科技史研究组．中国科技史资料选编——农业机械［M］．北京：清华大学出版社，1982：330．

［8］朱维幹．福建史稿（下册）［M］．福州：福建教育出版社，2008：19．

［9］林忠干．闽北五千年［M］．福州：海峡文艺出版社，2009：249．

［10］（明）宋应星．天工开物［M］．钟广言，注释．广州：广东人民出版社，1976：131．

［11］傅衣凌．明清社会经济史论文集［C］．北京：中华书局，2008：89．

［13］River boat with paddle wheel［EB/OL］．［2016-01-04］．

http://digitallibrary.usc.edu/cdm/ref/collection/p15799coll123/id/83126．

［14］庄学本．庄学本全集（上册）［M］．北京：中华书局，2009：205．

［15］A Floating Grain Mill on the Hwei River in China［EB/OL］．［2016-01-04］．

http://www.notechmagazine.com/category/water-powered-machines．

［16］张柏春．中国传统水轮及其驱动机械［J］．自然科学史研究，1994（3）：256．

［17］Terry S. Reynolds．Stronger Than a Hundred Men: A History of the VerticalWater Wheel［M］．Baltimore：the John Hopkins University Press，1983：57—58．

［18］王家珞．张西原．兰州文史资料选辑［M］．兰州：兰州大学出版社，2004：146—147．

［19］政协兰州市西固区．西固文史资料（第四辑）［M］．甘肃地质印刷厂，2006：173—174．（内部资料）

［20］朱进成．故乡的船磨［J］．中国土族，2011（4）：37．

英文摘要，略。

[①]国内多处文献称该残卷为唐咸通八年（867年）本，如陆敬严、华觉明《中国科学技术史·机械卷》（科学出版社，2000年）第89页，何堂坤《中国古代手工业工程技术史（下）》（山西教育出版社，2012年）第533页。但据霍存福《唐式辑佚》（社会科学文献出版社，2009年）第499-500页考证，该残卷应为唐开元二十五年（737年）式。李约瑟在其《中国科学技术史机械工程分册》（科学出版社，1999年）第464页引用时即称后者。

[②]李根蟠《水车起源和发展丛谈（中辑）》（《中国农史》2011年第4期）据宋代两句诗认为宋代的渡船或渔船上出现了船碓。应注意的是，船碓与船磨一样，有便于移动的优点，但在作业过程中并不移动。此外，李据南宋陈藻《观渔船水碓有感》“水淋槽满舂应响，人降槎登网自沉”，称宋代也出现了装置勺碓或槽碓的船碓。但该诗后两句是“万事低昂惟两势，乾坤阖辟个中寻。”可见，陈是从自然事物中悟出的哲学道理，并非指渔船上的水碓，何况往来的渔船与固定的船碓不符，而且船碓的舂碓声与捕鱼需要的安静环境有矛盾。因此，宋代出现船碓说并无信据。

[③]李约瑟《中国科学技术史机械工程分册》中译本把罗伯特·福琼译作了“福钧”，现据通常的译法作“福琼”。