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第15章 舟遥遥以轻驰

“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”“春潮带雨晚来急,野渡无人舟自横。”“沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春。”“过尽千帆皆不是,斜晖脉脉水悠悠,肠断白苹洲。”以上诗句里都提到了人类伟大的发明———舟。几万年来,船的发明和改进对人类的海运、渔业、旅游业、科学考察事业等都有巨大的促进作用。古希腊等海洋文明的辉煌,英国等资本主义国家的兴起都离不开舟船的功劳。

一、舟的出现

在原始社会,人们被野兽追赶逃生或寻找新的食物时,往往需要跋山涉水,原始的涉水工具葫芦、皮囊和筏等就被发明出来了。相比较而言,筏的尺度大和承载量大,不仅适用于大江、大河,更适用于海上漂流。

人们从落叶和树干能在水中漂浮得到启发,用石斧把圆木的一面刳成凹形,创造出独木舟。独木舟的发明比起竹筏、木筏子等是一次飞跃,它是后来所有船舰的母亲,是真正意义上的舟船。利用葫芦、皮囊泅渡,身体要浸入水中。即便使用筏,也因其贴近水面,难免被水淹浸。独木舟的出现是渡水工具的一项重大突破。独木舟与筏相比有显著的优点,乘舟人和所携带的货物都可避免被水淹浸。独木舟还具有一定的储备浮力,它不仅可适应载重量的增减,还能承受一定强度波浪的袭击。

发明独木舟所使用的“凿空法”是人类发明史上意义特别重大的一种构思和创造方法。例如,门窗的发明,轮胎的发明,管道、运河、石窟的发明等无不是这种方法的杰作。

从考古发掘来看,迄今为止,最早的木浆在英国约克郡斯塔卡尔的一个沼泽地里被发现,它是公元前8500年原始人发明的。这支桨一定是用来划一种中间掏空的独木舟的。在荷兰的佩塞发现了一只独木舟,其年代约为公元前7500年。这种独木舟用燧石制的工具挖成,可以做得相当大。在英国林肯郡的布里格发现的一只独木舟,竟长达16米,宽1.5米。

据最新考古发现,早在公元前4万年前,澳大利亚定居者就从东南亚远涉重洋来到澳大利亚。所以,小船很有可能是人类所有发明中最早的一个。

早期的埃及人和美索不达米亚人可能是用芦苇造船,在芦苇上涂一层沥青或树脂,便可在河流或运河上航行。

公元前3000年带帆的芦苇船就出现了。帆的发明是利用风力的一次伟大创造。

公元前2000年就出现了可能有龙骨的木船。

柳条舟是爱尔兰人发明的。船用柳条编成,蒙上兽皮,然后再涂上柏油。

用充气的动物皮做船也算是一个创举。从古代的浮雕上可以看到,很早以前聪明的亚述兵士就带着装备乘坐这种船过河。直至今天,近东还有人乘这种船过河。在中国宁夏沙坡头景区至今仍有用羊皮充气制成的羊皮筏子在黄河上漂流,成为沙坡头旅游景区的一道独特风景。

二、中国古代的木板船

我国用木板造船,大概起于商代。我国造船业有三大发展时期:秦汉、宋元和明代。

汉代的木船已根据不同用途分为客船、运输船和渔船等若干种类。战船中最有名的楼船高10余丈,分数层,船上设备已有纤绳、橹、帆、楫等。橹、帆、船尾、舵等都是汉代发明的。一橹的功效大约是一桨的三倍。

三国时孙吴建立不久,就拥有战船5000多艘,有些大船上下五层,可乘载3000多人。

隋代造过高4.5丈、长20丈的大龙舟。唐代造的大海船长达20丈,载重1万石,可容六七百人。唐海船体型巨大,结构坚固,许多外国商人都喜欢乘坐中国船。

宋代舟船有不少特点,主要是:一、船体大。宋代出使朝鲜的“神舟”,载重在1500吨以上。大海船载重数万石,载员数百人及一年的口粮。船上有市井(商店),还可以养猪、酿酒、织布。船舵长达3~5丈。二、船体结构合理。使用铁钉造船,船体两侧下削,有龙骨贯穿首尾,船底呈V字型,便于破浪行驶。船内采用密封隔舱(此技术唐朝已出现),大大增强了船的抗沉能力,并加大了船体的横向强度。三、行船工具的改进。多樯多帆,以便于驶多面风。大船上附设小船,以备运输、救生、抢修之用。每船有大小两锚,行船时使用探水设备,船舶上开始使用指南针。

在船上安装轮子,依靠轮子的转动来推动船行,这的确是一个很有创意的想法。这是车与船的组合,也是移花接木之创造法。在公元4世纪时罗马人就产生了这一想法,不过,最早造出这种船的是中国人。车船在南北朝时就已出现。在唐朝时也有明确记载:“李皋常运心巧思为战舰,挟二轮蹈之,翔风鼓浪,疾若挂帆席。”(李皋为杭州太守,此事发生在公元783年。)宋代在制作车船方面有更进一步的发展。车船是一种战船,船体两侧装有木叶轮,一轮叫做一车,人力踏动,船行如飞。宋代最大的车船长36丈、宽4丈余,有22车。古代船舶都是帆船,遇到顶风逆水,行驶艰难,车船在一定程度上克服了这些困难。这也是原始的轮船。

明初造船的年产量达3000多只,船体也很大。郑和的船队由62艘“宝船”和200多艘其他船只组成,船上人员有27000多名。最大的宝船长44丈,宽18丈,稍小的也有33丈长。最大的船长超过100米。“体势巍然,巨无与敌,篷帆锚舵,非二三百人莫能举动”,船上风帆多到10张以上。

由于中国船舶设计精密,结构坚牢,适航性好,所以亚、欧一些国家的造船业多仿效中国船型。例如公元1605年(明神宗万历三十三年),西班牙驻菲律宾的总督就主持制造过大批的中国船。中国古代造船技术居于当时世界前列。

三、近现代船舶

1.蒸汽机船(现已淘汰)、汽轮机船、柴油机船

蒸汽机的发明使古代传统的帆船发生了革命。1807年,美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号,时速约为8千米/小时。1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世,主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性,因而被迅速推广。1894年,英国的帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机,安装在快艇“透平尼亚”号上,在泰晤士河上试航成功,航速超过了每小时60千米。

早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的。后约在1910年,出现了齿轮减速、电力传动减速和液力传动减速装置。在这以后,船舶汽轮机都开始采用了减速传动方式。

1902~1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船。1903年,俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水。20世纪中叶,柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置。

2.燃气轮机船、联合动力装置船、电力推进船

英国在1947年首先将航空用的燃气轮机改型,然后安装在海岸快艇“加特利克”号上,以代替原来的汽油机,其主机功率为1837千瓦,转速为3600转/分。燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。它的透平(涡轮机)原理与中国很早发明的走马灯类似。这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦,远比其他装置轻巧。20世纪60年代,又出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合动力装置的大、中型水面军舰。

全电力推进船舶是当今国际造船业发展的一个热点,其推进系统的动力是由船舶电网直接供给。

3.核动力船

原子能的发现和利用使船舶有了新的动力。1954年,美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水,功率为11025千瓦,航速33千米。1959年,苏联建成了核动力破冰船“列宁”号,功率为32340千瓦。同年,美国核动力商船“萨瓦纳”号下水,功率为14700千瓦。

现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机,主要用在潜艇和航空母舰上。20世纪70~80年代,为了节约能源,有些国家吸收机帆船的优点,研制一种以机为主、以帆助航的船舶。用电子计算机进行联合控制,日本建造的“新爱德丸”号便是这种节能船的代表。

相关链接一

超级巨轮

世界上最大集装箱的超级巨轮MSC DANIELA(地中海-丹妮拉)隶属全球第二的地中海航运有限公司,船长366.10米,宽51.3米,吨位为137000吨,能够装载13798个标准箱.最大吃水15米,韩国釜山船厂制造。它堪称航运界的“航母”,比目前世界最大的航空母舰还要长30多米,如果将它垂直竖起来,将比艾菲尔铁塔还要高出50米,它的甲板面积更是相当于50个世界标准篮球场的大小。

航空母舰

航空母舰(Aircraft Carrier)是一种可以提供军用飞机起飞和降落的军舰。现代航空母舰及舰载机已成为高技术密集的军事系统工程。

1930年英国建造的皇家方舟号航空母舰采用了全封闭式机库、一体化的岛式上层建筑、强力飞行甲板、液压式弹射器,被誉为“现代航母的原型”。

航空母舰在第二次世界大战中首度被广泛运用。它是一座浮动式的小航空站,携带着战斗机以及轰炸机远离国土,来执行攻击敌人目标的任务。航空母舰在战争中初建功勋是在1940年11月11日,英国海军的“光辉”号航空母舰出动鱼雷轰炸机击沉、击毁了塔兰托港内的3艘意大利战列舰。偷袭珍珠港,珊瑚海海战,中途岛海战中它都发挥了巨大的作用。

美国于 1961 年 11 月 25 日建成服役的企业号航空母舰(USS Enterprise CVN65)是世界上第一条用核动力推动的航空母舰。采用核动力的最大好处是提高续航能力。核动力燃料更换一次可连续航行数十万海里,使航空母舰具备了近乎无限的机动能力。

目前世界上最大的航空母舰是美国造“尼米兹”级第五艘“林肯”号。由于在建造时格外加装了6000吨重的装甲板,因而它的满载排水量骤增到10.2万吨,成为世界有史以来最大的一艘航空母舰。舰长330米,宽76米,甲板面积比三个足球场面积还要大。

气垫船

如果能把空气放在水与船之间,使水与船的摩擦力减小,船的速度不就加快了吗?这是多么大胆新奇的想法。这一想法促使了一种新型船舶的诞生,它就是气垫船。

气垫船是英国的船舶设计师科克莱尔在1959年首先发明设计制造的。科克莱尔与妻子开办了一个小的游艇公司。他在空的猫食罐头上装一空咖啡罐,用吹头发的吹风机作动力,进行实验。实验证明,可以形成气垫,他获得了设计气垫船专利。经过反复实验和不断改进,科克莱尔造出了外形酷似飞碟的原型船。1956年冬,这条原型船在一座大楼的地板上进行表演,在场的人们看到这条船喷着气雾在地板上起飞,都激动地跳了起来。1959年科克莱尔等3人乘气垫船顺利地穿越了英吉利海峡,宣告了船舶制造技术中又一种新型船舶的诞生。

目前,气垫船主要有两种形式,全浮式和侧壁式。世界上最大的气垫船要数英国制相关链接二

的SRN4 巨型气垫船,可载客424名和55辆汽车。世界上速度最快的气垫船是美国的侧壁式气垫船,每小时达167千米。

气垫船发展很快,并且大有前途。气垫船可在沼泽或油田运送人和物,做交通船;可以做客轮或游轮,飞越激流、险滩和暗礁地区;在军事上,可作为快艇和登陆艇;还可用做水上救护船。澳大利亚墨尔本雷特公司研制出的气垫飞行船,能漂浮、飞翔和盘旋。它能在水面或陆地上数米高掠过,时速为120千米,最高可达300千米,是旅游、观光、巡航、货运的理想航行器。人们还在设想制造载重5000吨的巨型气垫船,以原子能为动力,只需要24小时就可从欧洲越过大西洋到达美国。气垫船的发展有着巨大潜力和广阔前景。

船舶的构成

船舶是由许多部分构成的,按各部分的作用和用途,可综合归纳为船体、船舶动力装置、船舶舾装等三大部分。

船体是船舶的基本部分,可分为主体部分和上层建筑部分。主体部分一般指上甲板以下的部分,它是由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形状的空心体,是保证船舶具有所需浮力、航海性能和船体强度的关键部分。船体一般用于布置动力装置、装载货物、储存燃油和淡水,以及布置其他各种舱室。

为保障船体强度、提高船舶的抗沉性和布置各种舱室,通常设置若干强固的水密舱壁和内底,在主体内形成一定数量的水密舱,并根据需要加设中间甲板或平台,将主体水平分隔成若干层。

上层建筑位于上甲板以上,由左右侧壁,前后端壁和各层甲板围成,其内部主要用于布置各种用途的舱室,如工作舱室、生活舱室、贮藏舱室、仪器设备舱室等。上层建筑的大小、层楼和型式因船舶用途和尺度而异。

船舶动力装置包括:推进装置———主机经减速装置、传动轴系以驱动推进器(螺旋桨是主要的型式);为推进装置的运行服务的辅助机械设备和系统,如燃油泵、润滑油泵、冷却水水泵、加热器、过滤器、冷却器等;船舶电站,它为船舶的甲板机械、机舱内的辅助机械和船上照明等提供电力;其他辅助机械和设备,如锅炉、压气机、船舶各系统的泵、起重机械设备、维修机床等。通常把主机(及锅炉)以外的机械统称为辅机。

船舶舾装包括舱室内装结构(内壁、天花板、地板等)、家具和生活设施(炊事、卫生等)、涂装和油漆、门窗、梯和栏杆、桅杆、舱口盖等。

船舶的其他装置和设备中,除推进装置外,还有锚设备与系泊设备,舵设备与操舵装置,救生设备,消防设备,船内外通信设备,照明设备,信号设备,导航设备,起货设备,通风、空调和冷藏设备,海水和生活用淡水系统,压载水系统,液体舱的测深系统和透气系统,舱底水疏干系统,船舶电气设备以及其他特殊设备(依船舶的特殊需要而定)。

相关链接三

一、船体放样

1.线形放样:分手工放样和机器(电脑)放样。手工放样一般为1:1比例,样台需占用极大面积,需要较大的人力物力,目前较少采用。机器放样依靠先进技术软件对船体进行放样,精确性较高,且不占用场地和人力,目前较为广泛采用。

2.结构放样、展开:对各结构进行放样、展开,绘制相应的加工样板、样棒。

3.下料草图:绘制相应的下料草图。

现代造船的工艺流程

二、船体钢材预处理:对钢材表面进行预处理,消除应力。

1.钢材矫正:一般为机械方法,即采用多辊矫夹机、液压机、型钢矫直机等。

2.表面清理:a.机械除锈法,如抛丸除锈法、喷丸除锈法等,目前较为广泛采用;b.酸洗除锈法,也叫化学除锈,利用化学反应;c.手工除锈法,用 头等工具敲击除锈。

三、构件加工

1.边缘加工:剪切、切割等。

2.冷热加工:消除应力、变形等。

3.成型加工:油压床、肋骨冷弯机等。

四、船体装配:船体(部件)装配,把各种构件组合拼接成为各种我们所需的空间形状。

五、船体焊接:把装配后的空间形状通过焊接使之成为永久不可分割的一个整体。

六、密性试验:各类密性试验,如着色试验、超声波、X光等。

七、船舶下水:基本成形后下水,设计流水线以下的所有体积均为浸水体积。

1.重力下水:一般方式为船台下水,靠船舶自重及滑动速度下水。

2.浮力下水:一般形式为船坞。

3.机器下水:适用于中小型船舶,通过机器设备拖拉或吊下水。

八、船舶舾装:全面开展舾装系统、系泊系统、机装、电装、管装等方面的工作。

九、船舶试验:系泊试验、倾斜试验,试航(全面测试船舶各项性能)。

十、交船验收。

思考

造船需要考虑哪些问题?

说干就干

分组合作

1.仿制一艘古船。

2.发明一种新船。

3.进行划船比赛,比速度、比坚固性、比承载量等。

(特别提示:造不了难度大的,先造难度小的。造船注意平衡、载重和密封情况,注意避免翻船和漏水。必须在监护人的监护下,防护措施得力,绝对安全的情况下进行划船比赛等活动。)