轮船

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       轮船一词始于中国唐代,它的出现与船的动力改革有关。南北朝时期的中国人,已发明了轮船。以船侧轮子的转动代替划桨,以轮激水前进。古称为“车船”、“车轮轲”。在这里,轮成为以连续运动代替间歇运动的机械。

简介

  不用风帆而用蒸汽轮机做前进动力的船叫蒸汽船。蒸汽船使用的燃料是,蒸汽船外面有一个大轮子,所以也叫“轮船”。

中国古代轮船

古代轮船图
古代轮船图
  南北朝时期的中国人,已发明了轮船。以船侧轮子的转动代替划桨,以轮激水前进。古称为「车船」、「车轮轲」。在这里,轮成为以连续运动代替间歇运动的机械。
   史载,祖冲之发明「千里船」,在建康 (南京) 新亭江试航,「日行百余里」。可惜,该记载未明确指出,祖冲之是否以轮代桨作为动力机械。
    唐代李皋发明了“桨轮船”。他在船的舷侧或艉部装上带有桨叶的桨轮,靠人力踩动桨轮轴,使轮周上的桨叶拨水推动船体前进。因为这种船的桨轮下半部浸入水中,上半部露出水面,所以称为“明轮船”或“轮船”,以便和人工划桨的木船、风力推动的帆船相区别。
    至宋代,火药与轮船,已成为两项最重要的军事武器。宋将韩世忠在 1129 年镇江黄天荡战役中「用飞轮八楫,踏车蹈回江面」,有力打击金人完颜亮;在采石矶战役中,宋将虞允文的轮船战舰使金兵「相顾骇愕」等史事,都是明证。随轮船制造技术的提高,船中桨轮数量也从 2 轮发展到 4 轮、 8 轮、 20 轮,甚至 32 轮。
    后来螺旋桨推进器取代了桨轮,“明轮船”被淘汰了。因为称呼上的通俗和习惯,用螺旋桨推进的船仍称为“轮船”,并沿袭至今。
   公元782~785年,杭州知府李皋在船的舷侧或艉部装上带有桨叶的桨轮,靠人力踩动桨轮轴,使轮轴上的桨叶拨水推动船体前进。在19世纪以前,船舶主要靠人工摇橹和风帆推进。

轮船的发展

轮船
轮船
  1690年,法国的德尼·巴班提出用蒸汽机作动力推动船舶的想法,但当时还没有可供实用的蒸汽机,故设想无法实现。
   1769年,法国发明家乔弗莱把蒸汽机装上了船。但所装的蒸汽机既简陋又笨重,而且带动的又是一组普通木桨,航速很慢,未能显示出机动船的优越性。
   1783年乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号,但是航行30分钟后,船上蒸汽锅炉发生爆炸。
   1790年美国的约翰·菲奇用蒸汽机带动桨划水,其效率极低,菲奇的发明没有受到人们的重视。
   1802年,英国人威廉·西明顿采用瓦特改进的蒸汽机制造成世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号,在苏格兰的福斯——克莱德运河下水,试航成功。这是一艘30英尺长的木壳船,船中央装上西明顿设计的蒸汽机,推动一个尾部明轮。轮船的出现对拖船业主们是一个打击,他们以汽轮船产生较大的波浪为由,拼命反对。第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。
   美国的约翰·史蒂芬森于1804年建成具有世界上最早有螺旋桨的轮船。由于推动螺旋桨的蒸汽机转速太低,所以他当时认为推进器还是轮桨较好。
   1807年,他建造了带轮桨的“菲尼克斯号” 轮船。“菲尼克斯号”从纽约沿海岸驶向费城进行试航,途中遇到风暴。但经过13天的航行还是平安地到达费城,这是世界上轮船首次在海上航行。

现代轮船

现代轮船
现代轮船
  被人们称为“轮船之父” 的罗伯特·富尔顿是美国机械工程师。1807年7月他设计出排水量为100吨、长45.72米、宽9.14米的汽轮船“克莱蒙特”号。船的动力是由72马力的瓦特蒸汽机带动车轮拨水。8月17日,载有40名乘客的“克莱蒙特号” 从纽约出发,沿着哈德逊河逆水而上,31小时后,驶进240公里以外的奥尔巴尼港,平均时速7.74公里,从此揭开了轮船时代的帷幕。此后它在哈德逊河上定期航行,成为世界上第一艘蒸汽轮船,奠定了轮船不容摇撼的地位。
   1829年,奥地利人约瑟夫·莱塞尔发明了可实用的船舶螺旋桨,克服了明轮推进效率低、易受风浪损坏的缺点。此后螺旋桨推进器逐渐取代了明轮。
   蒸汽机船发明后,用蒸汽机为动力代替人力带动桨轮,沿用了100多年之久。
   用明轮驱动的最大船只是1855年的“大东方”号。长200多米,可惜经营不善,没什么乘客。
   1884年,英国发明家帕森斯(C.Parsons,1854-1931)设计出了以燃油为燃料的汽轮机。此后,汽轮机成为轮船的主要动力装置。
   轮船的发明和不断改进,使水上运输发生了革命性的变化。第二次世界大战之后,世界海运量年平均每10年翻一番。据统计,2004年世界海上货运量达到了654200万吨。

轮船的分类

轮船
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  按不同的标准,则有不同的分类:
   1. 按民用运输可分为客船、货船、渡船、驳船;
   2. 按航行区域可分为海船、内河船和港湾船;
   3. 按航行状态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、冲翼艇;
   4. 按动力装置可分为蒸汽动力装置船、内燃机动力装置船、核动力船、电力推进船;
   5. 按推进器形式分:螺旋桨船、平旋推进器船、喷水推进器船、喷气推进器船、螺杆艇、明轮船。
   在诸多船舶中,最常见的是钢质船、内燃机动力船、螺旋桨推进船等。轮船发展至今,战略用船已经越来越选进,其中包括各类战略舰船、巡洋舰等。

轮船的作用

  轮船促成了人类生活的改变,造成人类以往连做梦也没想到的世界各国相互依存的关系。今天,现代化的轮船,其中有客轮、货轮和油轮,正在从事着各种关系到人类命运的全球性商业航运。如世界上最大的发达国家美国,在20世纪70年代初期,每年海运进口货物超过3亿吨,总值超过300亿美元。其中一些奢侈品如瑞士钟表、俄国毛皮、苏格兰威士忌酒、意大利鞋、丹麦家具、法国葡萄酒,只不过占进口货物总值的一小部分;主要的进口货物是原料,包括4亿桶以上的原油、4000万吨铁矿石、1500多万吨铝土矿石以及国民生活不可缺少的其他物品。

轮船的构造

轮船
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  构造 船舶由许多部分构成,按作用和用途可分为以下几部分。
   ①船体。又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,由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形关的空心体,是保证船舶具所需浮力、航海性能和船体强度的关键部分,一般用于布置动力装置、装载货物、储存燃料和淡水,以及布置其他各种舱室。上层建筑位于上甲板围成、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)。体结构为由板材和型材组合的板架结构,可分为纵骨架式结构和横骨架式结构以及混合骨架式结构。
   ②船舶动力装置。又可分为推进装置和辅助装置。推进装置是提供推进动力的成套动力设备,由主机(如蒸汽机、汽轮机、柴油机、汽油机、燃汽轮机等)、主锅炉、传动装置、轴系、推进器、各种仪表和辅助设备等组成。辅助装置是为船舶的正常运行、作业、生活杂用等提供各种能量的成套动力设备,一般由船舶电站、辅助锅炉和废气锅炉装置以及其他辅助装置等组成。
   ③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、门窗、梯、栏杆、桅杆、舱口盖等。
   ④其他装备。如锚与系泊设备、舵与操舵设备、救生与消防设备、通信与导航设备、照明与信号设备、通风与空调和冷藏设备、压载水系统、舱底水疏干系统、液体舱的测深和透气系统、海水和生活用淡水系统、船舶电气设备等。构成船舶的零件有成千上万种,所用材料品种多、数量大,而以钢材用量最大。其中船体结构用的材料主要是碳素钢和低合金高强度钢。船舶的主要技术特征有船舶排水量、船舶主尺度(如船长、型宽和型深等)、船体系数、舱容和登记吨位、船体型线图和结构图、船舶总布置图及主要设备的规格等。

轮船的动力来源

轮船
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  可以来自两种不同的机器:涡轮机和蒸汽机。
   蒸汽机由三个部分组成:蒸汽炉、汽缸和冷凝器。在蒸汽炉中,通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间。蒸汽在汽缸内推动活塞做功,冷却的蒸汽通过管到被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。今年新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机,从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。
   现代轮船的蒸汽机还有其它提高其效率的机构。往往有多个汽缸连在一起。蒸汽从一个汽缸出来后还被输入下一个汽缸。这些汽缸的直径一个比上一个大。这样虽然蒸汽的压力在每通过一个汽缸后不断减小,但它对每个活塞施加的总的力却是相同的。
   渐渐地轮船取代了过去的帆船。轮船最主要的优点是它们不依靠风和比帆船快。它们比较可靠,到达一个港口的时间也一般与天气无关。轮船的燃料有、煤球、重油和木头。

载重线

轮船
轮船
  大轮船要在各种各样的大海里航行,不同的海洋在不同的季节,比重是不同的。夏天,海水温度升高,体积膨胀,比重就减少。冬天,比重又会增加,不同的海洋在不同的季节的风浪也不相同。在各个海洋里,海水含盐的多少也不一样,印度洋的海水含盐少一些,比重自然小;北大西洋海水含盐多,比重就大。
   满载货物的大轮船在大海中航行,就要考虑到海水的不同比重。比如说,一艘在比重比较大的海水里航行的轮船,装载的货物很多,吃水很深,一旦航行到比重小的海里,它受到的浮水小些,就会加深吃水量,倘若再遇到大风浪,就可能发生危险。
   为了保证安全,各种轮船上都有船舶载重的标志,俗话叫做“吃水线”。下面说的是我国船舶检验局规定的船舶载重标志。标志上分别注明的意思是: R(T)表示热带载重线。
   注:[R是“热”的汉语拼音首字头,括弧里的T为英语hot(热)一词的词尾。]
   X(S)表示夏季载重线;
   D(W)表示冬季载重线;
   BDD(WNA)表示北大西洋冬季载重线;
   Q(F)表示淡水载重线;
   RQ(TF)表示热带淡水载重线。
   现在有一艘万吨轮,计划要经过不同季节的几个航区,冬跨北大西洋。那么,就只能按最低吃水线“BDD(WNA)”即北大西洋冬季载重线来装货。因为北大西洋冬季特别冷,海水比重大,同时,风浪又特别大,要求船舶适当地少装货物,保留多余的浮力,以利安全。

轶事

帆船
帆船
  1963年4月30日下午,我国第一艘自己制造的1.5万吨的“跃进”号大型货轮,装载着万吨玉米和3000 多吨矿产及杂货,驶离青岛港,开往日本门司港。5月1日中午,当“跃进号”航行到朝鲜 济州岛附近的苏岩礁海域时,突然向国内发出了“我船受损严重”的电报,下午2时10分,交通部收到了“跃进”号第一次发出的“SOS”国际求救信号。下午2时左右,跃进号沉没于黄海中。
   2005年3月8日,“华凌”号巨型货轮在黄海连云港附近海域行驶,与同航道行驶的德国籍船舶“地中海克利斯提娜”(MSCChristina)轮发生碰撞,“华凌”轮严重受损,船体断裂,尾部近三分之一沉没海底,剩余部分漂流至大丰斗龙港正东约50海里处沉没,所幸的是船上28名船员被“地中海克利斯提娜”轮救起,没有造成人员伤亡。当时,“地中海克里斯提娜”轮也受到一定程度的损伤,部分船舱进水。