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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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颠覆传统的船舵

2018-05-14 22:58:00

  科学考察船有一个特点,就是它们能够在大洋中长时间停留,在一个固定地方进行综合考察。无论风吹浪打、洋流冲击,它们始终不偏离作业点。过去科学考察船在定点工作时要抛锚,但是在水深达数百米甚至数千米的大洋里,再长的锚链也无济于事。此时就必须依靠机器设备来帮助定位了。有的船在船头装了小型螺旋桨作为辅助舵,但是采用这种方法使船保持原地不动是很难的。

  芬兰和俄罗斯两国的科技人员,合作设计了一种新型的科学考察船。这艘被称为“姆斯季斯拉夫·克尔德什院士”号的工程地质与科学考察船上装有一套新型定点装置——螺旋桨舵柱,它兼有螺旋桨和舵的双重作用,专家称之为“海上定位能手”。

  一般的轮船在转弯的时候,船长需要一面向舵手发出具体命令,一面向轮机手发出相应速度的指令。装置了螺旋桨舵以后,船长不需要借他人之手,只要自己做一个简单的动作就行了:把操纵台上的操纵杆向前上方一推,装在船底环形框架中的螺旋桨转速便加快;如果同时把操纵杆水平向左(右)推,螺旋桨舵组便转动一定的角度,使船体转向相应的方向。船长可以通过驾驶室操纵台上的显示器来监视螺旋桨舵组的方向是否满足需要。

  第一代螺旋桨舵曾在铁路和公路跨海渡轮上进行过试验。实验要求渡轮能迅速、准确地靠向码头,使甲板上的铁轨与码头上的轨道正好对接,同时把停靠时间减少到最低限度。但是渡轮要在拥挤不堪的港域内克服水流和风浪的干扰,并在低速行驶、转弯不灵活的情况下做到准确对接,着实不易。

  而芬兰霍尔明格公司的专家为英国人设计的短而宽的渡轮,在四个“角”分别装上一部螺旋桨舵,船头和船尾设有相同的驾驶台。这艘船进退自如,转弯灵活,靠岸的动作很快,用不着转来转去浪费时间。

  该公司为赫尔辛基港制造了一艘渡轮。当港内结冰时,渡轮冲向冰层,船头的两部螺旋桨舵交替运转,船身轻轻地左右摇晃,即可把冰挤碎并压在船下。

  人们又把螺旋桨舵装在拖轮上。近几十年来,油轮的体积越来越大,排水量20~30万吨,长25O米的大油轮已经不足为奇。但是港口却没能相应地扩大。被装在老式拖轮船尾的螺旋桨很难在拥挤不堪的港城内移动那些海洋巨怪。后来港口配备了装有可调节螺旋浆、船头辅助舵和双舵的调度拖轮,但仍然无济于事。新的装备只能使调度船的结构更复杂,造价更贵,它们的机动性仍然不能令人满意。

  后来,人们在拖轮的后半部分两侧各装2部螺旋桨舵,结果不但牵引力大大提高,而且操纵性和机动性也有很大改善。它既能把索缆系在船头或船尾上,拖着船只前进,又能把船舷直接靠在别的船上,把它推到码头边。把螺旋桨舵装在浮吊上,效果也不差。这样的浮吊可以进行360度转弯,不但能够前进、后退,而且能够左右侧移。整个操作过程不用船长指挥,直接由起重机手独自来完成。坐在操纵室里的他可以看清整个工作面,便于更准确地完成作业。

  几乎每种工程船都要具备一些特殊性能。如挖泥船工作时要停在原处不动,海底电缆敷缆船和测量船要在低速行驶的情况下准确地保持航线。而这些对螺旋桨舵装置来说都不在话下。

  螺旋桨舵还可以用到内河柴油机船上。在弯弯曲曲的河流或狭窄的运河上行驶,尤其是在通过闸门时,传统的柴油机船会遇到不少麻烦。一般柴油机船的螺旋推进器都装在船尾,由船中央的发动机通过一套长长的传动轴来驱动。这套系统占用空间庞大,势必挤占船舱的容积,如果要加大船身的尺寸,船只的适用水域就会受到限制。而螺旋桨舵却可以灵活转向,船的有效载重量增加,体积缩小,更能使船在狭窄的水道或闸门处顺利通过,必要时可以侧身“蹭”过去。

  木材运输船上的螺旋桨舵的环形框架要用格栅罩起来,以免流送木材时被半沉半浮的“沉底材”碰坏。

  螺旋桨舵的试验阶段即将完成。专家们设计了四种基本的框架,在此基础上选出了各种不同功率、不同用途的螺旋桨舵。YC型装在船底,其环形框架可作360度旋转;YD型在浅水还可以收缩在船身的舵舱中;AT型的圆筒框架可以倾斜,变成普通的螺旋推进器;AL型最复杂,既能挺起,又能倾斜,具有其他几种螺旋桨舵的所有特性。这些新型装置并非要取代现有的螺旋桨或者喷水推进器,而是要用在后者力不能及的地方。

  最早的装在驳船上的螺旋桨舵功率不超过50马力。2008年设计出1000马力的大型螺旋桨舵,而现在制造6000马力的重型螺旋桨舵已经不成问题。

本文来自《科学24小时》

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