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第24章 水上交通篇(6)

拖船拖带的驳船有货驳、油驳、砂矿驳、煤驳、牲畜驳、罐驳等,它们担负着繁重的运输任务。

在沿海的各港口内,各类船舶来往如梭,不时有船靠离码头的或在港内掉头的。由于港内船只来往频繁,码头岸线又十分紧张,大型船舶依靠自身动力难以靠离码头和掉头,而具有良好的操纵性能和平稳性能的港作拖船可以拖拉它们掉头或进出港口,协助大船靠离码头,拖带船舶出入船坞,拖带工程船舶以及船队从事编队、救生、消防等工作。

拖船在拖带运输中存在两个问题:一是拖船在前,驳船在后,拖船螺旋桨打出的急流正好冲击在后面的驳船上,这样就增加了驳船的阻力;二是在拖带作业中,每艘驳船上都须配备船只,并且每艘船都需要配置生活舱室和一套操作设备等。这样,驳船上的辅助设备就比较复杂,因而造价及日常营运开支均相对比较高。

为了克服以上缺点及降低驳船成本,人们很早就有改拖船为推船的设想。顶推运输比拖带运输有着明显的优点:

一是在船队同一尺度条件下,可减小阻力,从而航速可提高10%~15%。这样,既可增加运量,又可降低单位运输成本。

二是驳船上不设船员,因而令船队的劳动生产率可大大提高。

三是驳船上无上层建筑和舵装置,结构简单,节省材料,加工容易,可降低造价10%左右。

顶推船与拖船相比,又有两个明显的不同特点:

一是顶推船在船首端设顶推架。

二是因顶推船在驳船之后,影响驾驶视线,因此,常将驾驶室提高1~2层。

国外发展海上顶推运输的主要原因在于船组造价低;船员工资省。由于这两个原因,一般顶推船队单位运输成本较货船要低25%左右。但是,海上顶推运输与自航货船相比,也有航速低,抗风浪差等弱点,它一般适用于货源充沛,货物批量稳定的航线,应用亦不如内河顶推运输那样广泛。

海上顶推船正在发展之中。目前,顶推船组正趋向大型化、推轮及连接装置标准化。国外用于海上顶推的驳船一般已达4万吨,正在设计制造中的大油驳已达10万吨,推轮的功率已达1.62万千瓦。

用途多样化是拖轮和推轮发展中的另一特点。海上顶推船舶已从初期主要运输石油及其制品,发展到运输多种多样的散货,其中包括矿石、煤、水泥、石灰石、盐等,还可用于运输木材,钢材和大型的工业设备等。有些国家(如日本)还把海上顶推船舶作为工程辅助船,用于运土抛石等。

此外,顶推船队还将尽量提高船舶的自动化程度,实现各机舱装卸的遥控,驳船由推轮自动控制等。

现在,最新型的装备双车全回转式导管推进器的拖轮和推轮,已采用微机控制,使左右两台推进装置做各种不同方向的配合,能够灵活地操纵船舶向任何方向移位,甚至原地回转。而且,即使在全速航行中,也能在很短时间内紧急制动,将船迅速停止。所以,拖轮特别适用于港内水域有限、船只来往十分频繁、要求船舶操纵性特别灵敏的港内作业。

挖泥船

由于河水中所含的大量泥沙沉积在河流的底床上,所以常常给船舶的通行造成很大的障碍。内河航道的泥沙淤积,使航道的水深减少,河床变窄,通行的里程缩短;在海港和河口区,由于水流、潮汐、风浪、流沙等作用,常使泥砂沉积在进出港航道上,出现拦门沙和浅段现象。要清除航道上的泥沙,挖泥疏浚是重要的方法之一,挖泥船便成了名副其实的清道夫。

挖泥船除了疏浚航道、建设港口外,其使用范围也不断扩大。现在已被用来开挖水工建筑物(如码头、船坞、闸门等)基础,开拓运河、修筑堤坝、填海造陆、采掘矿藏、围垦造田、铺设地下管道等等,使它成了一种重要的工程船舶。

挖泥船的种类可以根据其工作原理不同分为两大类,即机械式和水利式,前者又称干挖式,后者又称湿挖式。

机械式挖泥船系采用各种斗或铲挖取泥、沙、砾石,有抓斗式、铲斗式和链斗式等;水利式挖泥船则是利用离心泵吸取泥浆(泥、沙和水的混合物)来进行疏浚,其形式有吸扬式、绞吸式和耙吸式。

为了适应沿海港湾的需要,增加其抗风浪能力,国外建造了许多自航式抓斗挖泥船,本身带有泥舱,可以自挖、自载、自运、自卸。日本曾建造了世界上最大的自航抓斗式挖泥船,该船长60米,挖深80米,能起重150吨,能挖掘舷外20米处的水域,一斗就能抓起25立方米的硬土,斗重125吨,真可谓是该类中的庞然大物。

小型挖泥船的作用也是不可低估的。由荷兰研制的可以拆运或在陆上移动的小型挖泥船,可以开挖和维修狭窄的运河、沟渠,清理水塘、湖泊、港口,以及开挖疏通沼泽地的管道槽。

近年来建造的铲斗式挖泥船大都具有以下特点:能回转360°,操作维修方便,吊杆及斗柄可转向船体中部放倒以改善拖航条件;吊杆可俯仰变幅,在挖硬底时,可起到减小起降钢缆与海底夹角,以增大有效切削力的作用;吊杆结构尺寸小,全部设备及操纵机构均集中于拖回室内,便于操纵管理。另外,还因为减少了传动钢缆和滑车,提高了机械效率,扩大了视野,有利于安全操作。

铲斗是这种挖泥船的主要工具,斗体用铸钢件制成,斗齿、斗唇均采用低合金钢制成。

斗的容积一般为8立方米。最小的为0.5立方米,最大的已达22立方米,为了铲挖硬的物体,斗座也比较大,每立方米约重2吨,其最大挖深可达18米,在挖深15米时,斗刀的水平切削力足有120吨,真可谓“一铲千钧”。

链斗式挖泥船的特点是对土质的适应能力较强,能挖掘除岩石之外的各种土壤,挖掘爆破后的碎石也较其他挖泥船有效。另外,挖后的河床底面平整,精确度较高,即使在挖深大于30米时,误差也不超过0.2米。因此特别适用于开挖沟槽以及港口、码头等维修性的疏浚。其缺点是:挖泥作业时需抛首尾锚和横移边锚,所占水域面积过大,影响其他船舶航行;施工时需要其他辅助船只也多(如拖轮、泥驳、抛锚艇、搁缆浮箱等),振动噪声大,磨损严重。另外,亦不适合在波浪水域作业,因为斗链与船体一起随波浪起浮,下导轮极易损坏,斗桥吊索也容易断裂,所以一般波高超过0.5米,就不能工作了。

尽管如此,因它毕竟是目前机械式挖船中效率最高的一种,因此近年来还是得到了较快的发展。一般的斗容已超了1立方米,斗链速度每分钟近30转,挖深35米,每小时的挖泥量为1000立方米以上。

绞吸式挖泥船具有连续不断工作的特点,效率高,经济性好,适于内河、湖泊、沿海港口和码头等水域的施工。它既可疏浚深航道港池,开挖码头、船坞、运河、渠道,也可用来抽水抗旱、吸淤肥田、改良土壤。绞吸式泥船最宜挖掘沙、沙质土和淤泥,重型或大功率船还能挖掘硬质风化岩。但它适应波浪的能力较差,不宜挖掘砾石和卵石,水流速过大时,施工也有一定困难。

耙吸式挖泥船是吸扬式挖泥船的一种。作业过程中,通过泥泵真空离心作用,泥耙挖起水底泥浆,经吸泥管进入泥泵后再注入自身泥舱,舱满后航行至卸泥区卸掉,或者将泥浆直接排至舷外水域(边抛式),或者将泥浆用泥泵再行吸出,通过排泥管吹填于陆地。

耙吸式挖泥船能够独立完成挖、装、运、卸任务,它的船体大,抗风能力强,挖泥效率高,特别适合于开挖航道。在有潮水风浪的水域作业更能显示其优越性。大型耙吸式挖泥船能够在3~5米波高的恶劣海况条件下工作。它能够边航行边挖泥,对其他船舶干扰少,施工时基本不影响航道的使用。它具有自航能力,调遣灵活方便,作业多种多样。对于挖掘淤泥、黏土、砂壤土及各种沙土均能适应,耙挖淤泥的效率尤其高。

以上是目前世界各国普遍建造并使用的几种主要类型的挖泥船。随着国际交往的日益频繁,现代造船科技和现代化航运事业的不断发展,我们可以设想,性能优异、用途广泛、功能齐全、设备精良的各种新型挖泥船必将不断涌现。

海洋调查船

海洋内部有着无穷的奥秘,海洋调查船有助于人们去揭开这些奥秘,它是利用和开发海洋资源的先锋。精良的海洋调查船可以探测出丰富形状古怪的“弗利普”号海洋考察船在进行洋流及海水蒸发测量实验的海洋资源,为人类创造更多的财富。

海洋调查船可分为大、中、小各种类型。

大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查,其船体结构坚固,平稳性能和适航性能好,能经受住大风浪的袭击。它的推进装置非常可靠,机电设备、导航设备、通讯设备等十分先进、齐全,燃料及各种生活用品的装载量大,续航能力强,能够长时间在海上进行调查研究。

此外,这类船舶还具有优良的操纵性能和定位性能,以适应各种海洋调查作业的需要。

海洋调查船除了以上设施外,还设有专门的研究室、实验室、分析实验室、图书资料室等,并装有电子计算机和数据处理系统,可对测得的各种数据进行自动化处理。

海洋调查船上的设备有一大特点,那就是可根据调查任务的不同随时拆换仪器、设备。有些大型海洋调查船还配备有直升飞机。

海洋调查船的主机船舱配有多台柴油发电机组,将发出的电输到船尾部的电机舱中的推进电动机,通过尾轴带动螺旋桨式推进器,推动船向前行驶。

螺旋桨式推进器具有螺旋桨和舵的功能,既能推船前进,又可改变船行航向和使船回转。由于这一特殊装置的功能,海洋调查船便可以作原地旋转、横移、斜航等高难度动作,以满足海洋调查作业的特殊要求。

海洋调查船的续航能力特别大,可达几千海里,有的超过1万海里,能够长期在海上进行工作。

部分综合性海洋调查船还载有深潜器、潜水调查器、调查小艇等,以便随时入水进行考察。

潜水艇

普通的舰船只能在海面上航行,可是,潜水艇却既能在水面航行,也可以下沉到海洋深处,在水里潜行。

潜水艇为什么能沉下去、浮上来呢?这是重力和浮力变的戏法。因为任何物体在水中,除受到竖直向下的重力外,还受到水对它向上的浮力。当浮力大于重力时,物体就能浮在水面上;当浮力小于重力时,物体就下沉;当浮力等于重力或两者相差很小时,物体就可“悬日本第一艘实用的潜水探测艇——“深海”2000号浮”在水中一定的位置。所以,只要调整潜水艇的重力和浮力的差值,它就能沉下去、浮上来了。但是,潜水艇艇体的形状是固定不变的,它在水中受到的浮力也是一定的。因此,要调整这个差值,只能从改变潜水艇的自身重量方面着手。

潜水艇的艇体由内外两个壳体构成,在内层壳体和外层壳体之间的空隙里,分隔出若干个水舱,称为压载水舱。每个水舱都装有进水阀和排水阀。浮在水面上的潜水艇如需下沉,只要打开水舱的进水阀,让海水迅速灌满各个水舱,潜水艇的重量增加了,当重力超过浮力时就会下沉。在水下的潜水艇若要上浮,只要关闭水舱的进水阀,用压力极大的压缩空气把水舱里的水通过排水阀压出去,潜水艇的重量减轻了,浮力又大于重力,它就会向上浮出水面。

如果潜水艇要在海平面和海底之间的水中潜游,则可让部分水舱进水或排放部分水舱里的水,调节潜水艇的重量,使重力等于或稍大于浮力,这时,潜水艇就能在深浅不同的水域中潜游了。同时,潜水艇还设有升降舵,装在潜水艇的首部和尾部。当潜水艇在水中航行时,首部的升降舵向上,尾部向下,潜水艇就上浮;首部升降舵向下,尾部向上,潜水艇就下沉;当升降舵保持水平位置的时候,潜水艇就能在水下一定的深度中向前航行了。

破冰船

每当严寒降临、冬季到来的时候,北方的港湾和海面常常会冰封,使航道阻塞。为了便于船舶出入港口,往往要用破冰船进行破冰。

破冰船为什么能破冰呢?破冰船同其他船比较,有自己的特点:它的船体结构特别坚实,船壳钢板比一般船舶厚得多;船宽体胖上身小,便于在冰层中开出较宽的航道;船身短(一般船的长与宽之比大约是7∶1到9∶1,破冰船是4∶1),因而进退和变换方向灵活,操纵性好;吃水深,可以破碎较厚的冰层;功率大、航速高,因而向冰层猛冲时,冲击力大;它的船头呈折线型,使头部底线与水平线成20°~35°角,船头可以“爬”到冰面上;它的船头、船尾和船腹两侧,都备有很大的水舱,作为破冰设备。

破冰船遇到冰层,就用翘起的船头压上冰面,靠船头部分的重把冰压碎。这个重一般能达到1000吨左右,不太坚固的冰层,在破冰船的压力之下马上就被压碎了。如果冰层较坚固,破冰船往往要后退一段距离,然后猛冲过去,有时要反复冲几次,才能把冰层冲破。遇到很厚的冰层,一下子冲不开,破冰船就开动功率很大的水泵,把船尾的水舱灌满,使船的重心后移,船头抬高。这时,将船身稍向前进,使船头搁在厚冰层上,再把船尾的水舱抽空,用来灌满船头的水舱。这样,本来就很重的船头,再加上灌进船头水舱里的几百吨水的重量,很厚的冰层,也会被压碎。破冰船就这样慢慢地不断前进,在冰上开出一条水道。

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