书城童书科普知识百科全书——《交通知识篇》(下)
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第7章 航船世界(2)

油轮是双底双壳是很必要的。挪威一艘载油112180吨的穿梭油船,1995年10月由于操纵失误而触礁,船身遭到严重损坏,但因为它是双底舱船,所以货油舱完好无损,没有造成污染,防止了一次重大生态事故,受到称赞。而1996年2月“大海·女王”号油船触礁,由于它是单壳体船,导致漏油70000吨以上,造成严重的污染事故。

海上“清洁”船

油轮遇难出事故、航船排出残油以及海上采油井漏油,都会造成海洋污染,其污染的严重性令世人担忧。现在世界上防污染的两个主要措施:一是进行检查,及时报告,制定应急计划,提倡相互合作;二是紧急处理污染物。为了紧急处理污染物,各国想方设法制造各种海上“清洁”船。

1984年在中东阿拉伯海湾清理油田时,美国用了海上浮油回收船,每小时可回收300吨浮油。这种船很有趣,没有船尾,而是在船尾的位置安装上一个叉型斜档板。当回收船航行到目的地时,以船尾的叉型斜档板当头,反向航行,叉型档板就把海面上的浮油汇拢起来,再由船上的泵把浮油抽到储油舱内。

挪威开发的一种船,拖一个细长的圆形软体容器,船侧面有围栏,当船在海上航行时,围栏把浮油围住,将油和水收集起来,并把油与水分离开,检查纯度之后,用泵打入袋内运走,以便处理。现在已有斯堪的纳维亚、马来西亚、新加坡、台湾等国家和地区使用。

日本两家公司用3年时间花1亿日元开发出围栏式的回收浮油设备:用围栏把浮油围住,吸油嘴放在栏内,用泵把总输油管抽成低压,于是浮油就被吸入管内,流到储油罐中。

德国的污油回收船是双体船,长35米,宽18米。双体船是将两个大小相同的单体船用同一个甲板和上层建筑联接成一个整体。回收船的两个单体船之间距离10米,在这中间安一个格筛,由它把浮油回收起来,每小时可回收600立方米的浮油。

现在处理污油的新方法,是由英国研究人员开发的。

当有污油溢出,漂浮海面时,用直升机向浮油撒下淀粉,并放下金属笼到污油与淀粉的混合物中,笼中金属棒由直升机高压电源供电,于是笼中混合物就被固化了。直升机再把金属笼带走,停在附近的船的上空,切断电源,污油又重新变成液体,落在船的储油器中。随着各种海上“清洁工”

的发展,未来的海洋污染会逐渐减少。

俄国研制出一种激光装置,用来清除海洋表面的石油薄膜,这种装置也叫“薄膜”,原理是,利用激光射线加热水面石油薄膜,使它蒸发,再把它变成水气混合物,由专门吸收装置吸收(像吸尘器)。因为机械法或其他方法清理海面的浮油后,水面上总有一层石油薄膜,水面被这种薄膜覆盖,污染严重。

激光装置功率为5千瓦,每小时可除污60千克石油。

如果采用100千瓦的激光装置,每小时可除污15吨石油。

优点是不受石油成分、粘度、波浪以及昼夜时间的影响,并且不用专门的设备。

海上“高速火车”

船在航行时受到多种阻力:船体和水摩擦产生的阻力;船行进中产生的波浪的阻力;船尾产生的涡流阻力;还有海浪及风造成的阻力等。因此,与汽车、火车和飞机相比,船的航速不易达到很高。

一般把航速超过25节(463千米/小时)的航船称为高速船。近百年来,汽车速度提高了数倍,飞机的速度提高了20倍左右,而船的航速仅提高了两倍左右。未来提高航船速度是个很重要的方向。人们已设计出许多种高速航船:

气垫船(全浮气垫船、侧壁式气垫船和冲翼式气垫船)、水翼船、高速多体船、小水线船和地效翼船等。高速船有的航速已超过每小时200多千米;再过几年可望有航速500千米/小时-600千米/小时的超高速船出现。

高速船大有发展前途。日本计划发展运货的“海上高速火车”,其装货量比现在的要增加一倍,航速在50节(93千米/小时)以上,能在6级风浪和暴风雨天气里安全航行。

三井机械造船集团和三菱工业集团研制的“高速火车”货船,是气垫船和双层船的混合,气垫承受了船体80%的重量,船大部分是在水面之上,航速高达111千米/小时,且稳定性好,能在6米大浪中航行。它可以在一天之内把日本边远地区的鲜货送到东京。法国制造的快渡轮,一次能载400位乘客和45辆汽车,半小时全部装卸完,航速最大为70千米/小时,从法国圣马洛到英国泽西岛只需70分钟。

澳大利亚的高速双体船质量好,价格比欧洲的船便宜,在国际市场上占领先地位。我国高速客船发展很快,仅1995年-1996年间就有4艘双体侧壁式高速气垫客船投入使用,其航速都在55千米/小时以上。

有人认为,几年内一般货船不会有大变化,但10年以后,超高速船将可能用于集装箱船。俄罗斯的秘密船只时速可达500千米-600千米,可贴水面“飞行”,也可在陆地飞行。当然,速度那么高,驾船也必须是高度自动化了(比如采用全球卫星定位导引和电子海图的自动导航装置)。

到21世纪,高速船和超高速船会使水路运输发生巨大变革。

21世纪高速船的造船材料也有变化。由日本石川岛播磨重工业公司提供设计的21世纪双体音速渡船,船体采用铝合金船体,使重量得以大大减轻,成型制造工艺更为容易。它利用螺旋桨推进器和喷水推进器,供操纵者根据航道具体情况而灵活掌握。

各显神通的货船

船舶的最大优点,就是能把大量货物便宜地通过公海运到很远的目的地港口。与公路、铁路、航空运输相比,船运的速度最慢,而且有货物不能一次到位的问题——到了码头还需用车辆把货物运至货主手中。但对于量大而不十分急用的货物,人们还是首选船运。因为运费低廉。

根据运输货物的种类和运输方式,货轮可分为油船、集装箱船、液化天然气船、散装货船、滚装船、载驳船、冷藏船、汽车渡船、火车渡船等。它们都有自己的看家本领,在运输各种货物时各显神通。

油船第一艘装液体货物的货船诞生于1887年。油船专运原油,船身较宽大,甲板上有一排排装卸原油的油管。

最大的油船可达30万吨左右。这种船的装卸已全部机械化、自动化,效率很高,可在一天内把原油装卸完毕。但油船往往是单向运输,如果到原油产地运油,去的时候往往是空载。所以有一些油船就设计成油一货两用船,船舱用两纵隔分为三部分,中间隔舱装别的货物,两端装原油,这样可避免空载,提高经济效益。

集装箱船20世纪50年代后期开始的集装箱运输,对海运产生了很大影响。集装箱船甲板下的船舱,分成许多格,用以摆放集装箱。甲板上也可放一二层集装箱。在港口,用起重机可在几个小时内把集装箱装卸完毕。这种船的优点是装卸迅速,向铁路、公路运输转运非常方便,货物不易丢失,运输质量好,所以应用广泛,并有很大发展前景。世界上最大的集装箱码头有中国的香港、新加坡、荷兰的阿姆斯特丹等地。

液化天然气船运输天然气时需要用特别的船只。人们利用天然气在零下160℃以下变成液态的特点,将天然气变成液体来运输。这样,大大提高了运输效率,但对船只的建造要求也严格多了。有的国家,如法国,用两层薄钢板(厚07/12毫米)和两层很厚的绝热层来建造天然气船的船舱。

这种船制造工艺复杂,造价高。还有的国家,如挪威,用合金钢内壁、绝热层、普通钢外保护层来建造天然气船的船舱,这比前者更为普及。

散装船相对来说,散装船是货船中本领最全面的,它可装载较多类型的货物。这种船的货舱横断面呈八面体,上面呈漏斗型,有利于装货时将货舱装满。下面有向内倾斜的面,有利于卸货时把船舱清理干净。这种散装船用于运输大量的散装货物,如煤、矿石、谷物等。在船队中,它的吨位仅次于油轮而位居第二。

在散装货船中有一种自动卸货船。它的货舱底部做成许多漏斗形的,斗门是自动控制的,斗门下方是贯通所有货舱的自动传送带。散货在卸货时从斗门流人传送带,传送至位于船尾的提升器,再送上甲板的装卸桥,运至码头。这种自动卸货船的效率比一般的散货船高10多倍,每小时最快能卸2万吨左右货物。

滚装船这种船是美国于1959年首先发明、使用的。

船在首尾或两舷有开口,开口处有跳板伸到码头上。装货时,将货物装上拖车,再用卡车把拖车装上船,并固定在各层甲板上。这种船非常适用于运输满载货物的车辆、集装箱、管状货物或特大型货物(重达千吨),此外,也广泛用于运输汽车。日本、韩国产的汽车,就是用这种船运到美国和欧洲的。

载驳船这种船的产生是20世纪的60年代末的一项新成就。人们多称它为“拉希”船。它实际上是一种母子船,在母船上装载数条子驳船。每只驳船长约18米,宽约9米,可装货物约500吨。在母船上有一座大型起重机。因为内河一般较浅,远洋货轮不能驶人,所载货物只能转运,既费人力、物力,又费时。而载驳船则在河口停泊后,用起重机把子驳船吊离母船,放入水中,再由拖船沿内河拖至内河目的地港口码头卸货。当装货时,由子驳船满载货物,由拖船自码头拖至停泊在海上的母船,再用起重机吊上母船,驶向目的地。

此外,还有运输汽车、火车的渡轮,有冷藏船、挖泥船等种类繁多的特殊船只。船运业对人类社会的经济发展起着十分了不起的作用。

身手不凡的破冰船

在寒冷的北方,冬天里,海面、港口、河面常常会结冰,不能行船,水上运输就不能进行。这时,就要由破冰船大显身手,破坏冰层,开辟航路了。

破冰船船体宽,用厚的钢板焊接而成,非常坚实。它的动力装置很强,使它能进退、转弯自如,非常灵活。当航道被冰封住,别的船只都不能航行时,它却能在厚厚的冰层中开出足够宽的航道,是个“勇敢的开路先锋”。它的船头尖端是锋利坚固的倾斜破冰艏,在它的船头、船尾和两侧都有很大的水舱。破冰船由于船体采用较厚的钢板,水舱可灌水,所以重量较大,吃水较深,同时它的马力又大,可以压破厚达2米的冰层。

破冰船

破冰船是用什么方法破冰的泥?主要靠的是自身的重量和强大的马力。当它要破冰时,它能开足马力向冰层冲去,利用破冰艏撞碎冰层,或者冲到冰层上面,用自身重量压碎冰层。如果一次不行,可以退到一定距离,再次冲击冰层。遇到较厚冰层时,破冰船就先把船尾的储水舱灌满水,使船头自然向上翘起,再开足马力冲上冰层,再将船头的水舱灌满水,使船头重量增大(可达1000多吨)而压碎冰层。同样,使两侧储水舱交替灌水、排水,使船体左右摇摆,就可压破船体左右的冰层。破冰船就这样向前冲撞,两边摇摆,逐步前进,宽宽的航道就在冰封的海面上开辟出来了。

我国在1969年,只用了134天在上海造出了第一艘破冰船,而后又制造了性能更优越的破冰船。

冰下飞艇——潜冰船在地球的大洋中,北冰洋是面积最小的洋,大约1310万平方千米,但却是世界上最寒冷的洋,表面温度大多在-17℃左右,因而终年不化的冰层占北冰洋面积的2/3以上。由于北冰洋处于亚洲、欧洲和北美洲的北部之间,横渡北冰洋,穿越北极是欧洲到美洲的捷径。但这条捷径只有飞机能够利用,而船舶由于坚冰阻隔,只能望冰兴叹,只好绕道巴拿马运河了。

当然,现在有了破冰船,一艘万吨破冰船,能够把厚厚的冰层破成碎块,开出碧水粼粼的宽大航道,从而引导货船航行。但这毕竟十分费力,在南北极海域,每年要出动百余艘的破冰船破冰,以保证商船在这些海域航行。

有没有办法不破冰又能通航呢?这种巧妙的办法已经被人类想出来了,那就是由潜水艇演化而来的潜冰船。

潜水艇是军事用的船舶,在第二次世界大战期间曾广泛应用于海战,潜水艇可下潜深度达100~500米。但是潜水艇造价高而且运量有限,要完成从冰下运输货物的使命,必须改进为现代的潜冰船。现在已经有了设想方案。

潜冰船的船体与巨型油轮相仿,船上部的船员室和操纵台可以伸缩,在下潜之前要收进船体中。其船体是长方形的,方便于货物的装卸。

潜冰船的绝妙之处在于,它不是在深水中航行,而是在冰层之下紧贴着冰层的底面航行,就像是挂在冰层的船只一样。这是怎么完成的呢?原来,潜冰船的前进不像普通的船只那样靠螺旋桨推进器推进,它根本就没有螺旋桨,而是装置了像拖拉机、坦克上那样的履带。潜冰船上有许多履带,每一条履带都由独立的计算机控制,有独立的传动系统,事实上潜冰船的履带不是在下面而是在左上面,紧贴着洋面的冰层航行。由于船体长达数百米,有许多履带,不再担心冰层有窟窿,即使那样也可以平稳地航行,因为总会有一部分履带紧贴在冰层下表面。

未来的潜水船示意图

有人可能会问,如果冰层下表面不是平坦的而是倒挂着许多冰山怎么办呢?这也有对策。一般说来冰山的高度不会超过几十米,潜冰船配备了现代化的导航系统,像领航员躲避暗礁一样避开冰山,绕路而行。潜冰船还配有一种特殊的武器——伸缩式的割冰刀,它会随时伸出切割掉挡路的冰山。

上述潜冰船目前还只是纸上谈兵,在研制当中肯定还会出现新的问题,例如冰层不具有足够的强度时履带能否正常航行;运载量过大的卸货问题等等。但是,潜冰船无疑是解决冰下航行的方向,科学家估计,在21世纪初,新型潜冰船会登上冰下航行的舞台。