十九舱船
(2014-08-18 10:11:57)
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低矮型远洋货轮大型潜艇舱船的重大价值强国重器 |
分类: 水利领域 |
十九
芜湖、铜陵、安庆、九江、黄石、鄂城、武汉等城市的钢厂、热电厂、石化公司、物流公司,你们过去、现在和将来都可以用15万吨的轮船运进你们需要的原料!输出你们的产品!即使长江流域调节水库尚未大规模建造。
为什么呢?
长江水量极为丰沛。长江中下游干道只有枯水期才会水量少,航行水深不足,在较为干旱的年份,每年5月中旬至9月中旬这四个月的时间内,长江中下游干道水深基本不低于10米!普通年份则有5个多月的时间不低于10米!长江口浚深至-12.5米后,上述时间段内长江中下游干道水深可以基本不低于12.5米!15万吨级特型轮船完全可以上溯至武汉,甚至能上溯至宜昌。
长江口浚深工程虽然近年才完成,但若长江干道深水航运资源早就被深度利用,长江口浚深工程绝对会更早启动。
长江流域共有2500亿m³库容的已建水库,只需要最大程度发挥已建水库的调节功能(不包括径流电站水库。仅需要改变已建的非径流电站水库运行方式,不一定需要工程措施),可新增调节库容数百亿m³!假若三峡工程去防洪功能,停止运行“蓄清排浑”机制,不再在秋后拦蓄长江水,长江中下游干道水深每年超过12.5米的时间有可能达到6-7个月!
半年或半年多的航运时间虽然不理想,但对于大宗货物的运输来说并不短暂。俄罗斯伏尔加河及其相连的运河、北美五大湖和圣劳伦斯河航运体系也只有半年的通航时间,鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河及北冰洋通航时间更短,这些河流或湖泊的深水航运资源并没有被人家闲置。
长江流域新增1500亿m³的调节库容及浚深长江主泓后,武汉江段冬季水深可达-18米,宜昌冬季水深可达-13米,20万吨级远洋轮船可常年通行至武汉,10万吨级海轮可常年通行至宜昌!
有人可能会质问:你不是说跨江大桥碍航么?你怎么忘记了?
这里正要说到此。
低矮型远洋货轮
人类制造的船舶最初都是很简单的造型,即只需要船舱就够了,外加两条桨或一只橹。虽然帆船时代延续了很久,但机动船又使人类的船舶取下了高大的风帆,人类的船舶又可以造得很矮,外形又可以很简单。
造得最低最矮的船舶当然要数潜艇了,潜艇不仅算不上高大,甚至能够低矮到海平面以下的水域中去!
潜艇的外形简单至极,——一只有着流体力学特征的大长罐子而已。这个大长罐子本质上就是船舱。
潜艇很小么?
不!
前苏联台风级潜艇排水量已经达到2.65万吨,接近中国长江中游水面常年通行最大轮船排水量10倍!
空气阻力小,水阻力大,潜艇全部没于水中,是否比水面船舶受到的航行阻力更大?也即是在航行中需要消耗更多的能源?
并非如此!
假若不考虑流体力学设计带来的差异,所有船舶的水阻力都是由排水量决定的,而非该船舶是否露出水面!或有多大体积露出水面!严格地说,一艘船最重要的部分是在水面以下排水的那部分,载重量也是由排水量决定的,水面上的任何露出都不必须!
金属材质的水面设置如果太多,一定会增加船舶重量,也即是需要增加船舶的排水量,因而会导致水阻力增加。水面部分重量增加,载重量必然相对减小。
世界上谁规定大吨位货运船舶必须拥有高船舷高瞭望塔?没有!谁有理由作出这样的规定?谁又有资格作出这样的规定?
世界大吨位船舶外形高大基本源于造船者的惯性思维,这种惯性思维当然有理性支持:大型远洋船舶船舷高容易抵抗海上巨浪,驾驶舱高容易让驾船人看清前方更远处航道,瞭望台高容易让船上的瞭望者看清周围更大范围的海况以及相邻船舶的动静或发出的信号,所谓站得高望得远嘛!无线电发射塔高当然有利于通信畅通!整艘船被建造得高大雄伟,船上的旅客和水手视野更开阔,心情可能更舒畅,购船者视觉被“震撼”后当然也更愿意掏钱。
但是,船型高大并不是让船舶获得上述功能的唯一方式!
海上的狂狼最高可达30米,很多大型轮船的船舷并没有30米高,高出海面20多米的船舷仍然阻止不了海浪溅上甲板!如果船舱上部被密封,即使船舷只高出海面10米,船内的人员和货物同样不会被海水淋湿,更不会有大量的海水涌进船舱。
至于海上风暴,事实上,船型低矮的大吨位船舶更有优势!因为这种船舶船舷低矮,水平方向受风面较小,也即是船身受到的横向风力相对较小,更兼低矮船舶重心低,无论船舶怎样摇晃其重心都不会晃出船舶底部平面,也就是说不会被暴风巨浪倾覆!船身高大的船舶受到狂风巨浪的冲击力也大,加上这种船舶重心高,倾角过大重心便会甩出底平面,造成船舶倾覆。自高大雄伟的远洋巨轮诞生以来,狂风巨浪造成的严重海难已发生多起!
简言之,高大雄伟的船舶在恶劣海况中更容易倾覆沉没!
本来,高大雄伟的船舶可以“永不沉没”,假如像太空飞船上的人类生活舱那样将水面部分完全密封!但这会增加造价,船上的人也会生活不便,没有人认为这是必须的,世界上好像也没有哪艘水面船舶这么做过。
所有船舶的驾驶舱也不必太高,原因很简单,巨型远洋轮船比潜艇更晚出现,潜艇隐藏在水面之下都能够在世界各大洋航行,要去哪里便能去哪里,只有浅水区和陆地才能阻挡它们,海洋中的任何地方,包括暴风区、狂浪区、厚冰区、冰山密集区、桥梁密集区对于它们来说都是坦途!随着潜望镜、摄影机、无线电、超声波、雷达、激光探测仪、电子计算机、GPS、飞机、导弹、无人飞行器等技术的发展,人类何须站得高才能望得远?何须站在高处才能望个明白?排水量达5.2万吨的泰坦尼克号驾驶舱和瞭望塔已经够高了吧,驾驶员和瞭望者的视线也没有受到大雾和雨幕的阻碍,还不是撞上冰山断为两截沉在了冰冷的海底?人类肉眼的探测和瞭望并不完全可靠!
通讯塔的确越高越好,但是,水下航行的潜艇也能够发出通信信号,又有什么自然阻障能够屏蔽水面船舶的通信呢?
豪华游轮上的乘客的确需要站的高,这样才能在辽阔的海洋上获得最佳的视觉享受,他们本来就是为了享受才乘船嘛!船员就未必,船员常年航行在海上,什么海景没有看够?所以,高大雄伟的船型对于船员来说并不必须,也许航行安全对他们更为重要!大型货轮上没有观光客,只有船员,高大雄伟的船型对于大型货轮而言并不必须!
上层建筑对于大型货轮而言并不必须!高大雄伟的船型以及大型货轮的上层建筑增加了船舶自重,增加了船舶造价,增加了不必要的排水量,增加了水阻力乃至船舶在逆风航行时的风阻力,也增加了船舶在狂风巨浪中航行的风险。
希腊、荷兰、英国、挪威、日本、韩国等世界造船大国没有制造低矮船型的大吨位远洋货轮是可以理解的,因为这些国家基本上是半岛型或海岛型国家,没有大型河流,大型船舶主要是在海洋中行驶,海洋中没有桥梁阻隔,他们无需低矮船型的远洋轮船!
我永远不能理解低矮船型的大型货轮(包括远洋轮船)为何没有在中国诞生!
中国是全世界唯一的半内陆型大国,因为每万平方公里领土所拥有的海岸线太少,因为西部是高接云天的雪域高原,西北是沙漠广布的亚欧大陆中心,北部是满眼戈壁荒漠的蒙古高原,西方、北方、西北、西南、东北都没有出海口,中国地理对于四通八达的宽阔世界而言是何等的封闭?因为这一劣势,中国在近代历史和现代历史中吃过多少亏?幸而,中国拥有无与伦比的长江!幸而,中国长江在长达半年的时间内拥有豪壮的水量和惊人的水深!然而,中国造船人竟然将这世界罕见的极其珍贵的深水航运资源置之不理!这究竟是为什么?
中国的造船人啊,你们没有了解过世界大国的兴衰史吗?你们没有听说过马权的制海论吗?你们不知道水运乃至海运对于一个大国的重要性吗?你们不知道世界远洋轮船的大型化趋势吗?
假若你们连这些都不知道,你们还造什么船?
很显然,中国长江上已建的众多跨江大桥限制不了潜艇的进入,也限制不了低矮船型的远洋巨轮的进入。
长350米,宽36米,舷高(或满载后水面高度)16米,吃水12.5米的低矮型远洋货轮排水量可达15万吨!现在,这样的大型船舶就可以在长江中下游航行半年之久!
由于船舷水面高度只有16米,船舶没有上层建筑,或者某些舷上设施可以临时收缩到船舷以下,而长江大桥梁底净空高度一般都有24米,所有的跨江大桥都不能阻挡这种低矮型远洋轮船的运行。
低矮型轮船卸下货物后,水面高度有可能显著增加,无法通过大部分长江大桥,怎么办?
这容易解决,装入新的货物或注入压舱水即可。
远洋巨轮的水面高度一般都有几十米,海洋中巨浪的浪高有10-20米,狂狼的浪高有20-30米,如果舱船的水面高度只有16米,巨浪或狂狼打过来,岂不会把舱船打到水里面去了?
船舶能否被巨浪或狂狼击沉与其水面高度没有直接关系,而是与其浮力有关!泰坦尼克号水面高度有三十多米,因被冰山撞破船体逐渐失去浮力沉入大西洋海底,潜艇水面高度是负值,无论海面上的浪有多高,只要它的浮力尚在,它都不会被海浪击沉。20-30米高的狂狼有可能将舱船压进水里面去一些,但这个幅度并不大。如果舱船吃水12.5米,水面高度10米,假设为了抵御暴雨侵袭,船顶甲板密封程度很高,那么,它的最大排水量(也即是最大浮力)是正常排水量的1.8倍!海洋中涌起的狂狼上半部分毕竟以浪花为主,质量和动能都不大,整艘船被压入水中的可能性几乎没有!即使没入水中又有何妨?就像轻质木头一样,它还是会迅速浮起来,而不会继续向海底下沉。
船舶航行需要动力,柴油机、燃气轮机都需要空气,舱船甲板封的太死,发动机需要的空气从何而来?
世界上有柴油机驱动的潜艇,不知这类潜艇是怎么解决这个问题?舱船虽然会被巨浪和狂狼拍打,但上半部分基本上会浮在水面,很多技术都可以让舱船获得足够多的新鲜空气,譬如:船后侧进气口可安装档浪栅栏,即使海浪打在上面,也只有少量海水进入船内集水箱,箱内海水可以被抽水机即时抽出。
很多大型船舶都有高高的烟囱,舱船的船舷与甲板太低,上部平顶被密封,何处排放烟气?即使能设置烟道口,烟道口位置太低会不会有不良影响?
大家知道,人类最早的机动车是蒸汽机带动的,蒸汽机的烟囱也比较高,燃烧汽油的汽车比蒸汽机车更为先进,汽车发动机的排气管已经被设置在车底盘下面了!柴油机潜艇没有高高的烟囱,高高的烟囱对于船舶来说并不必需。
烟道口位置太低肯定有不利之处,譬如发动机排气口处气压有可能比高烟囱船舶高,致使功率有所下降(相差幅度应该不大),发动机中没有完全燃烧的油烟有刺鼻气味,对人身体不好,如果烟道口方向朝后,顺风行驶时部分烟气还是有可能进入船体内部的。这也不是解决不了的问题,烧柴油的高级轿车就很少排放没有充分燃烧的油烟!用江水或海水冷却烟道可降低烟道内的气压。烟道口朝天、烟道口附近船体密封性能提高有利于减少烟道口排出的废气进入船体内部。
世界上已经有人主张用潜艇式货船进行远洋运输,理由之一是这种货船的航行完全不受恶劣海况的影响,之二是可以在冰下航行(这对于开发和高度利用北冰洋航线、高纬度海上航线与内河航线是何等重要)。无论这样的潜航式货船是否被建造出来,潜艇在海洋深处航行却有着不短的历史!只要与潜艇参照,舱船的研制还有什么难以攻克的困难?
如果长江深水航道上航行的舱船是中国自己生产的,那么,1-10万吨级舱船的设计就有可能兼顾到怎样乘斜面升船机跨越高坝!或者说怎样以更低的代价跨越高坝!有了身子骨特别结实的船舶,斜面升船系统的承船厢可能只需盛入更少的水,甚至无需盛水!这样,升船系统的总重量有可能被减轻。
由于低矮型大吨位远洋轮船外形十分简单,就像只有船舱一样,为了便于记忆和传播,我将这种特型船舶称为舱船。
内置式推进系统
如果舱船为中国制造,因舱船需要在长江等内河航行,有必要研制“内置式推进系统”,即螺旋桨不暴露在船体之外,推进系统格式进水口截面积小,普通鱼类不能进入。
我不知道“内置式推进系统”有没有被船舶工程师发明出来,普通船舶没有这种推进系统,潜艇也没有!但我知道这种船舶推进系统保护长江鱼类(包括海洋生物)一定非常有效,并且不难制造。
就像某些型号的战斗机安装内置式推进系统那样,将船舶推进器螺旋桨装进一个类似拉伐尔喷管的金属管道(推进道)内,推进道与船体后端流线型衔接,衔接口处留下格式进水口,格式进水口每个小格子长度和宽度都很小,不是太小的鱼根本不能进入,但进水口“格子”数量足够多,总进水面积能够保障推进器正常发力!这样,螺旋桨就不会与长江鱼类直接接触(太小的鱼除开。很多珍贵鱼类幼小期数量很大,大部分小鱼被其它鱼类吃掉了,所以,推进器击伤击死小鱼并不会危及该鱼类种群的安全!也不会危及水产资源。事实上,小鱼即使进入推进道内部,被击死击伤的概率也不是很大,因为小鱼有可能从螺旋桨的间隙中溜走),也不会被水草渔网缠住。
“内置式推进系统”是否更耗能?未必!
从飞机推进系统由螺旋桨活塞发动机演变成涡扇发动机看,存在着“内置式推进系统”推进效率更高的可能性。
与普通的船舶推进系统(推进器外部只有螺旋桨)相比,“内置式推进系统”增加了船舶的重量和造价(总体上增加幅度很小),这是人类保护鱼类必须付出的代价!推进道外壳可用铝合金制造,这样做主要不是为了减轻推进道重量,而是防止推进道锈蚀!钢质推进道内部如果生了铁锈,我相信铁锈很难被清除。铝合金推进道并不容易被损坏,因为船体的后端最不容易受到撞击。
我不知道大型轮船是怎么操纵的,我见过轮船原处转向,这种灵活的转向不像是方向舵使然。假如普通船舶的螺旋桨也能转向,而且这种功能十分必要,与船体后端衔接的推进道不可能发生转动,“内置式推进系统”的构想岂不泡了汤?
未必!在船后端的适宜位置再安装一个内置式推进器就行了,转向用的推进器轴向与船舶的主推进器轴向垂直,推进道两端有可以移动的密封板,舱船正常航行时两端密封板闭合,基本上不增加船体在水中前行时的阻力,需要原处转向时密封板打开,由于密封板内外水压相近,移动密封板并不困难。转向螺旋桨轴向不可能与发动机轴向相同,汽车的垂直传动轴可以解决这个问题。
我不敢说舱船是人类大吨位货轮的演变方向,但是,“内置式推进系统”的确有替代目前的外露式船舶推进器的可能,就像飞机上涡扇发动机已经基本取代螺旋桨活塞发动机那样,因为爱护海洋动物、保护海洋鱼类、保护内河鱼类是全世界人民的共同愿望!
舱船产业
北美、南美、欧洲、东南亚、印度次大陆、非洲大陆也有一些航运大河,这些大河全部存在桥梁碍航的情形,也大都可以采用工程技术浚深航道,低矮型远洋轮船可能拥有较为广阔的国际市场。
世界上所有优秀文明都有很强的传播力,技术资料保险柜和保密法都未必能封锁住,假如低矮型远洋货轮的确存在很多比较优势,即使中国主观上不愿意向国外输出该技术,国外依然会有同类船舶出现,这一点毋庸置疑。
中国造船厂可能是全世界最适合研发低矮型远洋轮船的造船企业,因为中国钢产量占全世界一半,而建造船舶的主要材料便是钢材!因为中国是全世界第一制造大国(指制造量而非产值),对通江达海的经济运力有着刚性的需求!还因为中国是半内陆型国家,需要通过开发内河深水航道及低矮型远洋船舶优化中国的经济地理!中国已经是世界造船大国,能够自行建造大吨位货轮和军用潜艇,也能建造多种特型船舶,研发能力强,研制先进的低矮型远洋轮船没有遏止性障碍。
长江流域不少船厂深居内陆,尝够了不能建造大吨位船舶的滋味,在世界远洋船舶大型化的时代,长江流域居于内陆的船厂发展前景堪忧!希望长江中下游船厂能够认识低矮型大吨位远洋轮船对中国国民经济能够产生有益影响的重大价值,从低矮型大吨位远洋轮船的研发中看到“柳暗花明又一村”的美好前景,利用长江中下游沿岸有多家大型企业、特大型企业需要这种特型船舶的有利条件,利用临近钢材生产基地的有利条件,担当研发和建造世界最先进低矮型远洋轮船的重任!
希望长江流域出现世界第一的低矮型远洋轮船制造商!希望中国相关的军工专家为中国低矮型远洋轮船制造商提供技术援助。
研制低矮型远洋轮船的技术并不是太复杂,长江流域大型船厂的技术系统在军工专家的支持下完全能够胜任,但是,研制世界上性能最优、科技含量最高的低矮型远洋轮船就没那么简单!因为“优”与“高”是没有止境的。