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 — đã được phát triển ở Trung Quốc vào thế kỷ 2. Nếu thân tàu bị thủng, nước tràn vào chỉ được giới hạn trong một khoang, trong khi phần còn lại của tàu vẫn nổi. Marco Polo đã mô tả hệ thống này vào năm 1298. Các nhà đóng tàu châu Âu mãi đến thế kỷ 18 mới độc lập phát triển vách ngăn kín nước — khoảng 1.600 năm sau khi hệ thống này được ghi nhận ở Trung Quốc.

• Vách ngăn kín nước được ghi chép trong các văn bản về đóng tàu của Trung Quốc từ thế kỷ 2 — hơn 1.600 năm trước khi các nhà đóng tàu châu Âu độc lập phát triển cùng hệ thống này.
• Marco Polo đã mô tả hệ thống này vào năm 1298: “Những con tàu lớn hơn có mười ba vách ngăn làm từ các tấm ván chắc chắn, được lắp ghép hết sức cẩn thận.”
• Các vách ngăn có hai mục đích: an toàn kết cấu (ngăn nước tràn lan) và quản lý hàng hóa (phân tách các loại hàng khác nhau trong những khoang có thể khóa).
• Các thuyền kho báu của Trịnh Hòa — được cho là dài tới 137 mét — đã sử dụng hệ thống vách ngăn để đạt quy mô mà các phương pháp đóng tàu gỗ của phương Tây không thể sánh bằng.
• Cùng nguyên lý đó — các khoang kín nước để hạn chế ngập lụt — là yêu cầu tiêu chuẩn trong thiết kế tàu hiện đại và là yếu tố then chốt trong cuộc điều tra về Titanic năm 1912.

Trong lịch sử đóng tàu, một số ít phát minh đã thay đổi mọi thứ. Sống tàu. Buồm tam bản. La bàn từ. Động cơ hơi nước. Vách ngăn kín nước cũng thuộc danh sách này — và nó được phát triển ở Trung Quốc, được ghi chép trong các văn bản Trung Quốc từ thế kỷ 2, và được một du khách châu Âu mô tả vào năm 1298, khoảng 1.600 năm trước khi các nhà đóng tàu châu Âu độc lập đi đến cùng một giải pháp.

Vách ngăn kín nước là gì?

Vách ngăn kín nước là một vách ngăn ngang — bức tường chạy ngang theo chiều rộng thân tàu, vuông góc với sống tàu. Trong 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 khiến tàu chìm. Vách ngăn kín nước bịt kín từng khoang của thân tàu với các khoang bên cạnh, כך khi một khoang bị thủng, nước chỉ tràn vào khoang đó trong khi phần còn lại của tàu vẫn nổi.

Đây chính là nguyên lý được sử dụng trong mọi con tàu hiện đại ngày nay. Các khoang kín nước là yêu cầu an toàn tiêu chuẩn trong thiết kế tàu thương mại và tàu quân sự, còn sự bất cập trong hệ thống vách ngăn của Titanic — vốn không kéo đủ cao để ngăn nước tràn lan giữa các khoang — là một kết luận trọng tâm của cuộc điều tra năm 1912 về vụ chìm tàu. Thuyền buồm đáy bằng Trung Quốc có hệ thống vách ngăn hiệu quả hơn Titanic, và nó đã có hệ thống ấy sớm hơn 1.700 năm.

Ghi chép lịch sử

Vách ngăn kín nước được ghi chép trong các văn bản về nghề đóng tàu Trung Quốc từ thế kỷ 2 sau Công nguyên. Mô tả rõ ràng sớm nhất trong một nguồn phương Tây xuất hiện ở 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 tập ký sự về những chuyến du hành của mình, được viết khoảng năm 1298: "Những con tàu lớn hơn có mười ba vách ngăn làm bằng những tấm ván chắc chắn, được ghép với nhau hết sức cẩn thận, đến mức nếu tàu bị rò rỉ, nước không thể chảy từ khoang này sang khoang khác." Đây là mô tả chính xác và cụ thể về hệ thống vách ngăn kín nước — do một người châu Âu viết, người chưa từng thấy bất cứ thứ gì tương tự ở Địa Trung Hải hay Biển Đen.

Các thợ đóng tàu châu Âu không tự mình phát triển vách ngăn kín nước cho đến thế kỷ 18. Hải quân Hoàng gia bắt đầu thử nghiệm việc xây dựng vách ngăn vào thập niên 1790, và kiểu kết cấu này chỉ trở thành tiêu chuẩn trong ngành đóng tàu quân sự phương Tây vào thế kỷ 19. Khoảng cách giữa thời điểm Trung Quốc phát triển công nghệ này (thế kỷ 2 sau Công nguyên) và thời điểm châu Âu tiếp nhận nó (thế kỷ 18–19) là khoảng 1.600 năm.

Vì sao châu Âu mất 1.600 năm mới bắt kịp?

Câu trả lời nằm ở truyền thống kết cấu, không phải trí tuệ. Nghề đóng tàu châu Âu phát triển xoay quanh thân tàu có sống, sườn và ván — một thiết kế được tối ưu cho vùng nước sâu, rộng mở của Địa Trung Hải và Đại Tây Dương. Trong phương pháp này, độ bền của thân tàu đến từ một sống tàu liên tục chạy từ mũi đến lái, với các sườn tỏa ra hai bên. Việc đưa các vách ngăn ngang vào hệ thống này khá bất tiện về mặt kết cấu và không phải là hướng phát triển tự nhiên từ truyền thống châu Âu.

Thân thuyền buồm đáy bằng Trung Quốc phát triển theo hướng khác. Được đóng không có sống tàu, phần đáy phẳng hoặc hình chữ V nông của thuyền được gia cường bằng một loạt khung ngang — những cấu kiện chạy ngang thân tàu thay vì dọc theo thân. Việc thêm ván kín nước giữa các khung này để tạo thành những khoang kín là bước mở rộng hợp lý của phương pháp đóng tàu sẵn có, chứ không phải sự thay đổi đột ngột. Theo một nghĩa nào đó, vách ngăn đã hàm chứa trong chính cách người Trung Quốc đóng thân tàu.

Môi trường hàng hải cũng khác biệt. Vùng nước ven biển nông và các châu thổ sông ở miền nam Trung Quốc — nơi truyền thống thuyền buồm đáy bằng phát triển — phù hợp với kiểu thân tàu đáy phẳng, được chia thành nhiều khoang, có thể an toàn mắc cạn trên bãi triều và chịu được những lần va chạm thân tàu thường xuyên trong hoạt động hàng hải vùng nước nông. Hệ thống vách ngăn khiến kiểu đi biển này có thể sống sót theo cách mà thiết kế thân tàu mở không thể.

Bảo thuyền của Trịnh Hòa: Vách ngăn ở quy mô lớn

Minh chứng ấn tượng nhất cho những gì vách ngăn kín nước có thể tạo ra là hạm đội bảo thuyền của Trịnh Hòa, đã khởi hành từ Trung Quốc trong giai đoạn 1405–1433 qua bảy chuyến hải hành đến Đông Nam Á, Ấn Độ, Ả Rập và bờ biển Đông Phi. Những con tàu lớn nhất trong hạm đội — được gọi là bảo thuyền (宝船, bǎochuán) — được cho là dài tới 137 mét và có chiều rộng 55 mét, với chín cột buồm và lượng giãn nước ước tính vài nghìn tấn.

Một số sử gia vẫn tranh luận về những kích thước này, nhưng ngay cả các ước tính thận trọng hơn cũng cho rằng những bảo thuyền dài gấp hai đến ba lần các tàu châu Âu lớn nhất cùng thời. Tàu Santa María, con tàu Columbus sử dụng để vượt Đại Tây Dương đến châu Mỹ năm 1492 — gần sáu mươi năm sau chuyến hải hành cuối cùng của Trịnh Hòa — dài khoảng 18 mét. Hệ thống kết cấu giúp có thể đóng những con tàu gỗ quy mô như bảo thuyền là vách ngăn kín nước: bằng cách phân bổ tải trọng kết cấu của thân tàu qua nhiều khoang ngang, hệ thống vách ngăn cho phép các nhà đóng tàu Trung Quốc đóng tàu dài và rộng hơn bất kỳ phương pháp đóng tàu dựa trên sống tàu nào có thể chịu được.

Để tìm hiểu đầy đủ câu chuyện về các chuyến hải hành của Trịnh Hòa và ý nghĩa của chúng, hãy 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 kín nước còn có một mục đích khác ngoài việc bảo đảm an toàn kết cấu: quản lý hàng hóa. Các khoang khác nhau có thể chứa những loại hàng khác nhau — đồ sứ dễ vỡ ở một khoang, gia vị rời ở khoang khác, tiền đồng ở khoang thứ ba — mà không bị lẫn hoặc nhiễm chéo. Mỗi khoang có thể được khóa riêng, cho phép một con tàu phục vụ đồng thời nhiều thương nhân, với hàng của mỗi chủ hàng được bảo đảm trong một không gian riêng. Về bản chất, đây là một hệ thống container hóa — dựa trên cùng logic với container vận chuyển hiện đại — được phát triển trước khi container ra đời sáu thế kỷ.

Ứng dụng thương mại này là một trong những lợi thế về kết cấu giúp thuyền buồm buôn Trung Quốc thống trị hoạt động thương mại ở châu Á trong hơn một thiên niên kỷ. Một chiếc thuyền buồm buôn lớn có thể chở hàng hóa của hàng chục thương nhân khác nhau trong cùng một chuyến đi, với hàng của mỗi thương nhân được bảo vệ và quản lý riêng biệt. Để tìm hiểu đầy đủ lịch sử thương mại của thuyền buồm buôn, hãy xem bài viết của chúng tôi về cách thuyền buồm 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

Vách ngăn kín nước không phải là một phát minh riêng lẻ. Nó thuộc về một nhóm các đổi mới hàng hải của Trung Quốc, cùng nhau mang lại cho tàu mộc lợi thế về kết cấu và điều hướng so với các con tàu phương Tây đương thời, một lợi thế kéo dài suốt nhiều thế kỷ.

Buồm có nẹp ngang — các nẹp ngang được khâu vào vải buồm theo những khoảng cách đều nhau — cho phép giảm nhanh và chính xác diện tích buồm của tàu mộc khi gió thay đổi, đồng thời giúp tàu đi sát hướng gió hơn so với tàu châu Âu sử dụng giàn buồm vuông. Các nẹp này cũng giúp buồm bị rách không sụp đổ hoàn toàn: mỗi tấm buồm được gia cố bằng nẹp vẫn giữ được hình dạng độc lập. Được sử dụng ở Trung Quốc từ thế kỷ 2 CN, giàn buồm có nẹp ngang mãi đến thế kỷ 20 mới được áp dụng trong ngành hàng hải phương Tây. Hãy xem bài phân tích đầy đủ của chúng tôi về vì sao giàn buồm có nẹp ngang của Trung Quốc là công nghệ hàng hải tiên tiến nhất thời bấy giờ.

Bánh lái đuôi tàu — một bánh lái được lắp ở đuôi tàu trên trục thẳng đứng, cho phép kiểm soát hướng đi chính xác — đã được sử dụng ở Trung Quốc từ thế kỷ 1 CN. Tàu châu Âu vẫn dùng mái chèo lái cho đến thế kỷ 12, khi bánh lái đuôi tàu xuất hiện trong các ghi chép ở Bắc Âu — hơn một nghìn năm sau khi được Trung Quốc phát triển. Bánh lái đuôi tàu giúp những con tàu lớn, có đáy sâu có thể điều hướng theo cách mà hệ thống lái bằng mái chèo không thể đạt được, đồng thời là điều kiện tiên quyết cho các tàu vượt đại dương trong Kỷ nguyên Khám phá của châu Âu.

La bàn từ tính đã được sử dụng trong ngành hàng hải Trung Quốc để định hướng từ năm 1117 CN — hơn một thế kỷ trước khi nó xuất hiện trong các ghi chép về hàng hải châu Âu. Kết hợp với hệ thống vách ngăn kín nước, buồm có nẹp ngang và bánh lái đuôi tàu, la bàn đã mang đến cho các nhà hàng hải Trung Quốc một bộ công cụ giúp những chuyến vượt đại dương đường dài trở nên đáng tin cậy thay vì chỉ là phỏng đoán. Để tìm hiểu rộng hơn về ý nghĩa của những đổi mới này đối với lịch sử hàng hải toàn cầu, hãy xem bài viết của chúng tôi về những gì thế giới đã học được từ ngành đóng tàu Trung Quốc.

Mô hình tàu mộc Trung Quốc vượt đại dương — Tàu buồm gỗ thủ công — Thân tàu rộng của tàu mộc vượt đại dương che giấu hệ thống vách ngăn kín nước, giúp nó trở thành con tàu an toàn nhất và linh hoạt nhất về mặt thương mại trong thời đại của mình.