书城科普穿越时空的现代交通(新编科技大博览·B卷)
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第24章 水上交通篇(5)

驾驶汽船的最好方法是什么?最早的实验是用明轮船进行的。但有些人喜欢更有效率的螺旋桨推进器。

在19世纪30年代,瑞典的前任军官约翰·爱立信和英国工程师弗兰西斯·佩蒂特·史密斯两人都设计过用螺旋桨推进的船。他们从古希腊人那儿得到启发。古希腊人使用阿基米德螺旋,即一种“瓶塞钻”状装置来提水。

佩蒂特·史密斯的试验是成功的,但不完全符合他的意向。他建造了一艘有木制螺旋桨的船,螺旋桨的一部分突然折断了。使他惊奇的是,用变短的螺旋桨,这船反而走得更快!因此他便建造了另一艘船—“阿基米德”,该船于1838年下水。

佩蒂特·史密斯的工作受到工程师艾萨姆巴德·金多姆·布鲁内尔饶有兴趣的关注,布鲁内那时正在建造一艘巨大的汽船“大不列颠号”。布鲁内尔本打算在“大不列颠号”上使用明轮推进器,但他在观看了“阿基米德号”后就改为使用螺旋桨推进器。

布鲁尔的大船在1845年第一次横渡了大西洋。人们一经目睹了它的成功,采用螺旋桨推进器的船就越来越普及了。

1845年,一艘明轮船和一艘用螺旋桨推进的船参加了一次激战。有螺旋桨的船轻易地取得了胜利。

客轮

一艘大客船,仿佛是一座浮动在海洋之上的“城市”。

浩瀚的海洋,碧波万顷,水深浪高,客船不仅要在海洋上快速、安全地行驶,同时还要为船上所有的人员,包括旅客和船员的起居、饮食、医疗卫生、文化娱乐、通讯服务等各方面的活动,提供方便而舒适的条件。

客船的种类很多,远涉重洋航行于各大洲之间的国际航线,称为远洋客船。这种船一般在万吨以上,它能够经得住海上恶劣天气时惊涛骇浪的考验。如我国制造的“耀华号”,“光华号”……在欧美之间的北大西洋航线上,曾经有过客运极盛时期。在此航线上远洋客船的排水量高达3万吨到8万吨,航速在3节以上。世界上著名的豪华客船“诺曼底号”即是其中之一。这种以载客为主,兼带少量贵重货物,以及需要期限运到的邮件,在固定航线上做定期航行的班轮,我们称其为“邮船”。

那些航行于沿海各港之间的客船,我们称其为沿海客船或中程客船。如航行于上海——大连、大连——青岛、广州——汕头等航线的客货轮船,它们的排水量一般为7500吨左右,航速18节。每个航班可载客900人,载货2000吨。因为它们除载客外,还兼运一定数量的货物,因此我们称其为客货船。

在江河上各港口之间航行的客船,由于受水深等条件的限制,船体更小些。其排水量为3700吨,航速15节左右,可载客200人,载货450吨。这种船我们称其为内河客船。

航程更短的客船还有各种短途客船和旅客渡船。例如长江两岸的轮渡,海峡两岸的渡船等,有些渡船还可兼渡适量的车辆。

客船的造型和舱室部署是非常重要的。造型的设计以美观、大方、适用为标准,力求给人以舒畅、明快的感觉。客船的舱室一般分为一、二、三、四舱和统舱等5个等级,一、二等舱人员较少,设施较好,但价格较高;三、四等舱为普通客舱,室内设施一般、居住人员稍多。统舱就是更为廉价的舱室。

客船上除了供暂时居住的舱室以外,还设有为旅客提供方便舒适的生活环境和娱乐消遣的游乐场所等各种公共舱室,如餐厅(兼舞厅)、俱乐部、阅览室、小卖部、邮局、理发室、医务室等。在大型的远洋客船上,除了上述设施外,还设有电影院、游泳池、酒吧间、跳舞厅、吸烟室、运动室、儿童游艺室等,堪称雅致而舒适。

客船上有专设的发电站,供应全船的照明用电,以及通讯等其他方面的用电。另外,船上的系统排污设施,齐全的通风、取暖、空气调节设备,可靠的报警、消防、救生设施等,均一应俱全。

客船,它的确是名副其实的浮动在海上的“城市”。

双体客轮

顾名思义,双体客轮有两个瘦长的船体,它们用通联的甲板连接起来,每个船体各有一套独立的船机和推进装置。

双体客轮不但外观上很特别,船体性能上也有不少特点。双体客轮的甲板面积非常大,单位排水量甲板面积比单体船大50%。如果考虑到双体船可以有效增加上层建筑层次,上述比例可达100%,这非常适合于需要足够甲板面积和追求多层次上层建筑的客船、游览船和渡船。双体客轮的稳性特别好,因为它由两个分开的船体组成,使船体在水面的横向惯性矩大大增加,所以复原力矩也增大,稳性极好,稳性储备比单体船大2~4倍。此外,双体船将单个船体宽度做得很瘦削,对降低兴波阻力和减少船波具有明显效果。尤其是当高速单船体掀起巨大船波,严重危害江河中过往小船及冲刷两岸河堤时,双体客船更成为人们期望发展的船型。双体船操纵起来很灵活,两个船体保证了它具有良好的航向稳定性,即使单机航行,仍然能在很小舵力下保持直线航行。两个船体使得两个桨之间和两个舱之间的间距比较大,从而获得了很好的操作性。当一车正一车倒时,船能原地回转或作侧向移动。在相同船体大小和相同排水量的条件下,双船体的回转直径要比单船体大,漂角小,进程大,抗飘能力强。

近十年来,随着船舶技术的不断进步,出现了性能更为优良的高速双体客轮,如穿浪型双体船、双体气垫船和双体水翼船等,甚至出现了多体客轮。多体客轮是指有两个以上船体的客轮,如把水翼艇、冲翼艇融为一体的三船体冲翼艇。三个船身为一前二后,由矩形主翼和梯形边翼作为连接三个船身的实体,能在高速航行时产生升力,将船身托离水面,减少与水体之间的摩擦,降低航行阻力。这种三船体冲翼艇非常适用于沿海、沿江高速客运,它可乘载100~500名旅客,以200千米/时的速度航行,在经济上优于小型飞机和直升机,在舒适性和安全性方面均有保障,因此很有发展的必要。

油轮

油轮被看作“石油通道”比较好理解,因为它是用来运输石油的轮船。

最初的油轮是由货船改装的,而且只能以桶装的形式运输。

1886年设计的“格鲁考夫号”油船,其运输量只有230吨。直到第二次世界大战结束以后,油轮的载油量也是在1.5万吨左右徘徊。

1957年中东战争以后,埃及关闭了苏伊士运河以后,从中东运输石油及其制品的船只,必须绕过有“海上生命线”之称的非洲南端的好望角,运输的路程大大增加。这样,如果仍然限于采用万吨级的船只来运输石油,是远远满足不了工业发展的需要的。因此,一种巨大而装备优良的专门运输油料的船舶——超级油轮应运而生了。

所谓超级油轮,是指载油吨位在20万吨以上的油船。目前,世界上最大油轮的载油量已超过59万吨。

1979年,日本为利地利亚埃索油轮公司建造的两艘超级油轮,其排水量均已达到59万吨。现在,一些国家已着手研究、设计、建造百万吨级的超级油轮。

油轮是装载液体货物的,整条船的受力情况比一般的货船大,构件的腐蚀情况也比较严重,因此油船在结构上也有其独到之处。

首先,油轮通常不设双层底,无内底板结构,因为油的密度比水小,在船底轻微破损时,不会发生大量进水使船丧失浮力或平稳性等情况。

其次,在油轮的油舱底部与甲板部位的骨架部分均采用纵向构件密集的纵骨架式,以提高船体结构的总纵强度。采用纵骨架式以后,船体和甲板的承受纵向弯曲应力较小,稳定性也比较好。

油轮就其载重吨位而言,在船舶家族中一直占有举足轻重的地位。然而自1973年石油大幅度提价后,世界各主要工业国家研制出了令人瞩目的节能油轮。

1980年,日本建造了一艘使用风帆的油轮,据称它是世界上第一艘不用人力操帆、并能节省50%燃料的新型帆船。该船装有两组矩形层浪式硬帆,通过一台微机操纵帆具的张开和收缩,并能把帆转到最适当的角度。在有风扬帆航行时,微机能控制发动机减少输出功率,使船保持预定航速,以实现节省燃料的目的。

由此看来,这类节能油轮会有良好的发展前景。

集装箱货轮

首先使用集装箱货轮运输的是英国大陆集装箱服务公司。该公司在1940年将集装箱由陆上联运到海上,横渡海尔兰海,完成了举世瞩目的第一次水陆联运。1956年,美国泛大西洋轮船公司将“盖特威号”油轮部分改装成集装箱货轮试装16个大集装箱,试运于纽约与休斯敦之间。运营3个月后,取得了巨大的经济效益。其后,又进一步改造,将“盖特威号”油轮完全改造集装箱货轮,可载运266个集装箱。改装后,该船停靠码头的装卸时间与同吨位货轮相比,由7天缩短到15个小时,大大提高了经济效益,引起了航运界的极大关注。1957~1958年间,该公司又将6艘杂货轮改装成集装箱货轮,同时,建造集装箱货轮。

1962年,第一艘全新设计建造的集装箱货轮“伊丽莎白港号”正式投入营运,该轮可装载10米长的集装箱475个。它在巴拿马东西两岸上航行,每航次营运时间为18天,在港口只用24小时就完成了全船的装卸任务。

由于集装箱货轮在营运中取得了优异的成绩,因此,许多国家的航运公司竞相开展了海上的集装箱运输,纷纷建造集装箱货轮,使得集装箱运输业在很短的时间内得到了迅速的发展。

开展海上集装箱运输的历史虽然不长,但到目前为止,在500多条航线上开展集装箱运输的国家已有几十个。许多工业比较发达的国家,大部分已经形成一套完整的集装箱运输体系。实践经验证明:在杂货物件的运输过程中由单件、小件运输改为大件的集装箱运输,不仅可以减少装卸作业中大量的重复性劳动,大大提高装卸效率,而且货物装入集装箱后可简化货物的包装,同时也减少了货物的损坏。

用于集装箱货轮的集装箱种类很多,它们都是分门别类装载不同货物的。例如密封集装箱(也就是干货集装箱),它能防水,适用于装载一般杂货件;通风集装箱,适用于装载新鲜蔬菜、水果等货物;保温集装箱,适于装载冷藏货物或需要保持一定温度的货物;冷藏集装箱,适于装载冷藏货、新鲜水果或特种化工用品等;开顶集装箱,适于装载机械、电器设备等;板架集装箱,除具有开顶集装箱的用途外,如将侧壁换以栅栏或网壁,可装运活牲畜等;液货集装箱(又称油罐集装箱)一般容积在18.3立方米,适于装载油类、酒类以及液体化工产品等;散装集装箱,主要适合于装载散装农产品或粉状矿产品等。

当然,海上集装箱运输并不是完美无缺的。由于集装箱货轮的造价较高,同时还要有专用的码头和设备相配合,因此投资额比较大。另外,陆上运输设备、道路、桥梁的改建等也需要大量投资。就船舶本身而言,集装箱舱位利用率较低,一般只有60%~80%,运输空箱也要占用相当多的舱位;而且有些货物还不能装箱。如大型机械、设备等其体积超过规格集装箱,还有的如原油、矿砂、煤等货源量大的货物,由专用船运输,远比集装箱货轮运输优越。所以,集装箱货轮尽管有很多的优越性,但它并不能完全代替其他船舶。

拖轮

拖轮是一种专门用于牵引其他船只或浮动建筑物的多用途工作船,它被广泛地应用于内河航运、港口工作、海洋救助以及海洋开发等各方面。

拖船是为其他船只提供动力的大型船舶,除在内河或港湾内拖带远洋巨轮外,还负责援救遇难船只拖轮的特点是船身小,机动性能优良,功率大。在拖轮上设有包括拖钩、拖柱、卷缆绞车等专门拖拉设各。拖轮一般是以主机的功率和拖力来衡量它的能力的。它的功率越大,拖拉能力也就越强。因此,拖轮是水上运输名副其实的“火车头”。

拖轮的种类是按航行区域划分的,当然与其功率大小也有关。功率大的,一般是远洋拖轮和沿海拖轮,功率小的则为内河拖轮和港作拖轮,等等。

远洋拖轮又称为远洋救助拖轮,它必须具有良好的航海性能,可以在恶劣的条件下出海,而且还必须具备较高的航速,一般要求在17~20节,也有高达22节的,以便能使其尽快赶赴出事水域,完成救援任务,减少损失和伤亡;它还具有良好的平稳性和较强的抗风能力,并具有多功能的救助手段。

由于远洋救助拖轮是执行远程救助拖带任务,所以它必须具备良好的续航能力,一般则要达1.5万~2万海里。因此,它的燃油装载量可多达其满载排水量的1/3以上。

近年来,大规模的海洋开发事业异军突起,使船舶队伍增加一个新的成员——海洋勘探平台和海洋石油钻井平台。平台本身没有自航能力,所以远洋救援拖轮或沿海拖轮也就责无旁贷地担负起了平台从一个井位到另一井位的引渡任务。在拖航时,由于平台的重心很高,极易失稳而倾翻,因此,在移位拖航时,确保平台的平稳性是十分重要的。一般情况下,钻井平台移位,则需要两艘串联拖航或3艘乃至多艘拖船拖航。