Phát minh cổ đại của Trung Quốc đã thay đổi ngành đóng tàu mãi mãi

Vách ngăn kín nước — một vách ngăn ngang chắc chắn chia thân tàu thành các khoang kín — được phát triển ở Trung Quốc vào thế kỷ thứ 2 CN. Nếu thân tàu bị thủng, nước chỉ tràn vào một khoang duy nhất trong khi phần còn lại của tàu vẫn nổi. Marco Polo đã mô tả hệ thống này vào năm 1298. Các thợ đóng tàu châu Âu không phát triển độc lập vách ngăn kín nước cho đến thế kỷ 18 — khoảng 1.600 năm sau khi nó được ghi chép sử dụng ở Trung Quốc.

• Vách ngăn kín nước được ghi chép trong các văn bản đóng tàu Trung Quốc từ thế kỷ thứ 2 CN — hơn 1.600 năm trước khi các thợ đóng tàu châu Âu độc lập phát triển hệ thống tương tự.
• Marco Polo mô tả nó vào năm 1298: "Các tàu lớn hơn có mười ba vách ngăn làm bằng các tấm gỗ chắc chắn, được ghép lại với nhau rất cẩn thận."
• Các vách ngăn có hai mục đích: an toàn cấu trúc (ngăn ngập nước) và quản lý hàng hóa (tách các loại hàng khác nhau trong các khoang có khóa).
• Các tàu kho báu của Trịnh Hòa — được cho là dài tới 137 mét — đã sử dụng hệ thống vách ngăn để đạt được quy mô mà các phương pháp đóng tàu phương Tây không thể sánh kịp với gỗ.
• Nguyên tắc tương tự — các khoang kín nước để giới hạn ngập nước — là yêu cầu tiêu chuẩn trong thiết kế tàu hiện đại và là yếu tố then chốt trong cuộc điều tra tàu Titanic năm 1912.

Trong lịch sử đóng tàu, một số đổi mới nhỏ đã thay đổi mọi thứ. Mạn tàu. Cánh buồm lateen. La bàn từ tính. Động cơ hơi nước. Vách ngăn kín nước thuộc danh sách này — và nó được phát triển ở Trung Quốc, được ghi chép trong các văn bản Trung Quốc từ thế kỷ thứ 2 CN, và được một nhà du hành châu Âu mô tả vào năm 1298, khoảng 1.600 năm trước khi các thợ đóng tàu châu Âu độc lập tìm ra giải pháp tương tự.

Vách ngăn kín nước là gì?

Vách ngăn là một vách ngăn ngang — một bức tường chạy ngang chiều rộng của thân tàu, vuông góc với mạn tàu. Trong một thân tàu thông thường không có vách ngăn, bên trong là một không gian mở duy nhất: nếu thân tàu bị thủng, nước sẽ tràn vào toàn bộ tàu và tàu sẽ chìm. Một vách ngăn kín nước sẽ ngăn mỗi khoang của thân tàu với các khoang lân cận, do đó một lỗ thủng ở một khoang chỉ làm ngập khoang đó trong khi phần còn lại của tàu vẫn nổi.

Đây là nguyên tắc tương tự được sử dụng trong mọi tàu hiện đại ngày nay. Các ngăn kín nước là yêu cầu an toàn tiêu chuẩn trong thiết kế tàu thương mại và hải quân, và sự không đầy đủ của hệ thống vách ngăn Titanic — vốn không đủ cao để ngăn nước tràn giữa các ngăn — là phát hiện trung tâm của cuộc điều tra năm 1912 về vụ chìm tàu. Tàu junk Trung Quốc có hệ thống vách ngăn hiệu quả hơn Titanic, và nó có từ trước đó 1.700 năm.

Hồ sơ lịch sử

Vách ngăn kín nước được ghi chép trong các văn bản đóng tàu Trung Quốc từ thế kỷ 2 CN. Mô tả rõ ràng sớm nhất trong nguồn phương Tây đến từ Marco Polo, người đã đi trên các tàu Trung Quốc trong thời gian ở Trung Quốc (1271–1295) và mô tả hệ thống này trong ghi chép về chuyến đi của mình, viết khoảng năm 1298: "Các tàu lớn hơn có mười ba vách ngăn làm bằng các tấm ván chắc chắn, được ghép lại với nhau rất cẩn thận, nên nếu tàu bị thủng, nước không thể chảy từ ngăn này sang ngăn khác." Đây là mô tả chính xác và rõ ràng về hệ thống vách ngăn kín nước — được viết bởi một người châu Âu chưa từng thấy điều gì tương tự ở Địa Trung Hải hay Biển Đen.

Người đóng tàu châu Âu không phát triển độc lập vách ngăn kín nước cho đến thế kỷ 18. Hải quân Hoàng gia bắt đầu thử nghiệm xây dựng vách ngăn vào những năm 1790, và nó trở thành tiêu chuẩn trong xây dựng hải quân phương Tây chỉ vào thế kỷ 19. Khoảng cách giữa sự phát triển của Trung Quốc (thế kỷ 2 CN) và việc châu Âu áp dụng (thế kỷ 18–19) là khoảng 1.600 năm.

Tại sao châu Âu mất 1.600 năm mới bắt kịp?

Câu trả lời nằm ở truyền thống cấu trúc, không phải trí thông minh. Ngành đóng tàu châu Âu phát triển quanh thân tàu có mũi tàu, xương sườn và ván — một thiết kế tối ưu cho vùng nước sâu, rộng mở của Địa Trung Hải và Đại Tây Dương. Trong phương pháp xây dựng này, sức mạnh của thân tàu đến từ một mũi tàu liên tục chạy từ mũi đến đuôi, với các xương sườn tỏa ra bên ngoài. Việc chèn các vách ngăn ngang vào hệ thống này là không thuận tiện về cấu trúc và không phải là sự phát triển tự nhiên từ truyền thống châu Âu.

Thân tàu junk Trung Quốc phát triển theo cách khác. Được xây dựng không có mũi tàu, đáy phẳng hoặc hình chữ V nông của junk được gia cố bằng một loạt khung ngang — các thành phần cấu trúc chạy ngang thân tàu thay vì dọc theo nó. Việc thêm các tấm ván kín nước giữa các khung này để tạo thành các ngăn kín là một sự mở rộng hợp lý của phương pháp xây dựng hiện có, không phải là một sự thay đổi đột ngột. Vách ngăn, theo một nghĩa nào đó, đã ngầm tồn tại trong cách xây dựng thân tàu Trung Quốc.

Môi trường đi biển cũng khác nhau. Các vùng nước nông ven biển và đồng bằng sông ở miền nam Trung Quốc — nơi truyền thống tàu junk phát triển — ưu tiên một thân tàu đáy phẳng, nhiều ngăn có thể tựa an toàn trên các bãi triều và chịu được các va chạm thân tàu thường xuyên khi đi lại trên vùng nước nông. Hệ thống vách ngăn làm cho kiểu đi biển này có thể tồn tại được theo cách mà thiết kế thân tàu mở không thể.

Tàu kho báu của Trịnh Hòa: Hệ thống vách ngăn ở quy mô lớn

Minh chứng ấn tượng nhất cho khả năng của vách ngăn không thấm nước là hạm đội tàu kho báu của Trịnh Hòa, đã ra khơi từ Trung Quốc trong giai đoạn 1405 đến 1433 với bảy chuyến đi đến Đông Nam Á, Ấn Độ, Ả Rập và bờ biển Đông Phi. Những con tàu lớn nhất trong hạm đội — gọi là tàu kho báu (宝船, bǎochuán) — được cho là dài tới 137 mét và rộng 55 mét, có chín cột buồm và trọng tải ước tính lên đến vài nghìn tấn.

Kích thước này bị một số nhà sử học tranh cãi, nhưng ngay cả những ước tính thận trọng hơn cũng cho thấy các tàu kho báu dài gấp hai đến ba lần các tàu châu Âu lớn nhất cùng thời. Santa María, con tàu Columbus đã dùng để đi đến châu Mỹ năm 1492 — gần sáu mươi năm sau chuyến đi cuối cùng của Trịnh Hòa — dài khoảng 18 mét. Hệ thống cấu trúc giúp tàu có kích thước như tàu kho báu có thể làm bằng gỗ là vách ngăn không thấm nước: bằng cách phân bổ tải trọng cấu trúc thân tàu qua nhiều khoang ngang, hệ thống vách ngăn cho phép thợ đóng tàu Trung Quốc xây dựng tàu dài và rộng hơn bất kỳ phương pháp đóng tàu dựa trên mũi tàu nào có thể hỗ trợ.

Để biết câu chuyện đầy đủ về các chuyến hải trình của Trịnh Hòa và ý nghĩa của chúng, xem bài viết của chúng tôi về nhà thám hiểm hàng hải vĩ đại nhất của Trung Quốc.

Ứng dụng thương mại: Hệ thống container hóa

Hệ thống vách ngăn không thấm nước còn phục vụ một mục đích thứ hai ngoài an toàn cấu trúc: quản lý hàng hóa. Các khoang khác nhau có thể chở các loại hàng hóa khác nhau — đồ sứ dễ vỡ ở một khoang, gia vị số lượng lớn ở khoang khác, tiền đồng ở khoang thứ ba — mà không bị trộn lẫn hay nhiễm chéo. Mỗi khoang có thể được khóa riêng biệt, cho phép một con tàu phục vụ nhiều thương nhân cùng lúc với hàng hóa của từng người được bảo vệ trong không gian riêng biệt. Đây thực chất là một hệ thống container hóa — cùng nguyên lý với container vận tải hiện đại — được phát triển trước khi container ra đời đến sáu thế kỷ.

Ứng dụng thương mại này là một trong những lợi thế cấu trúc giúp tàu buôn Trung Quốc thống trị thương mại châu Á suốt hơn một thiên niên kỷ. Một chiếc tàu buôn lớn có thể chở hàng hóa của hàng chục thương nhân khác nhau trong một chuyến đi, với mỗi lô hàng của thương nhân được bảo vệ và quản lý riêng biệt. Để biết lịch sử thương mại đầy đủ của tàu buôn, xem bài viết của chúng tôi về cách tàu buôn Trung Quốc thống trị thương mại châu Á trong 1.500 năm.

Những đổi mới khác của Trung Quốc đã định hình ngành đóng tàu toàn cầu

Hệ thống vách ngăn kín nước không phải là phát minh đơn lẻ. Nó là một phần trong cụm các đổi mới hàng hải của Trung Quốc, mang lại cho tàu rác lợi thế về cấu trúc và điều hướng so với các tàu phương Tây đương thời, kéo dài suốt nhiều thế kỷ.

Cánh buồm có xương đỡ — các thanh ngang được may vào vải buồm theo khoảng đều — cho phép tàu rác thu nhỏ diện tích buồm nhanh và chính xác khi gió thay đổi, và có thể đi gần hướng gió hơn tàu châu Âu dùng buồm vuông. Các thanh xương cũng giúp buồm bị rách không bị sập hoàn toàn: mỗi tấm buồm được gia cố bởi thanh xương giữ hình dạng riêng biệt. Được sử dụng ở Trung Quốc từ thế kỷ 2 CN, kiểu buồm này không được phương Tây áp dụng cho đến thế kỷ 20. Xem phân tích đầy đủ của chúng tôi về tại sao cánh buồm có xương đỡ của Trung Quốc là công nghệ buồm tiên tiến nhất thời đại.

Bánh lái đuôi tàu — bánh lái gắn ở đuôi tàu trên trục dọc, cho phép điều khiển hướng chính xác — đã được sử dụng ở Trung Quốc từ thế kỷ 1 CN. Tàu châu Âu dùng mái chèo lái cho đến thế kỷ 12, khi bánh lái đuôi tàu xuất hiện trong ghi chép Bắc Âu — hơn một nghìn năm sau khi nó được phát triển ở Trung Quốc. Bánh lái đuôi tàu giúp các tàu lớn, thân sâu có thể điều khiển được theo cách mà mái chèo lái không thể, và là điều kiện tiên quyết cho các tàu đi biển thời Kỷ Nguyên Khám Phá của châu Âu.

La bàn từ đã được sử dụng cho hàng hải Trung Quốc từ năm 1117 CN — hơn một thế kỷ trước khi nó xuất hiện trong các ghi chép hàng hải châu Âu. Kết hợp với hệ thống vách ngăn, cánh buồm có xương đỡ và bánh lái đuôi tàu, la bàn đã cung cấp cho người điều hướng Trung Quốc một bộ công cụ giúp việc đi biển xa trở nên đáng tin cậy thay vì chỉ là phỏng đoán. Để hiểu rõ hơn về ý nghĩa của những đổi mới này đối với lịch sử hàng hải toàn cầu, xem bài viết của chúng tôi về những gì thế giới học được từ nghề đóng tàu Trung Quốc.

Mô Hình Tàu Rác Trung Quốc Đi Biển — Tàu Buồm Gỗ Thủ Công — Thân tàu rộng của tàu rác đi biển che giấu hệ thống vách ngăn làm cho nó trở thành tàu an toàn và đa dụng nhất về thương mại trong thời đại của nó.