輪船(Steamship),簡稱“輪”,以動力機械推進的船的總稱。因過去的船曾用明輪作推進器,故名。因蒸汽機在船上應用最早,故輪船也曾稱“汽船”,俗稱“黑船”“火輪”。輪船已由蒸汽機作動力發展到柴油機、汽輪機、燃氣輪機和電力等作動力。
現代輪船指用機械發動機推動的船只,多用鋼鐵制造。原始的輪船是以人力踩踏木輪推進,近代輪船是以蒸汽推動外部明輪輪槳的蒸汽船,現代輪船多用渦輪發動機。
18世紀末,英國人詹姆斯·瓦特發明了蒸汽機,為輪船的誕生奠定了基礎。1807年8月17日,美國人富爾頓發明并建造的“克萊蒙特”號輪船進行試航,該船從紐約沿哈德遜河航行240千米,用時32小時到達奧爾伯尼,而普通的帆船航行這段航程需要四天四夜。這證明了蒸汽輪船可以進入商業領域,為世界運輸業帶來了新的契機。19世紀蒸汽輪船技術不斷完善,船體結構、動力系統、導航設備等方面都取得了重大突破,蒸汽輪船成為世界各國主要的交通工具,推動了全球貿易的發展。 20世紀初,內燃機的發明使得內燃機輪船具有更高的熱效率、更快的航速和更遠的續航能力,內燃機輪船又逐漸取代蒸汽輪船,成為主流船型。 1956年,美國人馬爾康·馬克林發明了集裝箱,這極大地提高了貨物裝卸效率,大型集裝箱船應運而生,并成為國際航運的主力軍。
隨著環保意識的增強,節能環保型輪船成為發展趨勢。液化天然氣(LNG)輪船、風能輪船、太陽能輪船等新型環保船只相繼問世,為航運業綠色發展注入新動力。
基本概念
不用風帆而用蒸汽輪機做前進動力的船叫蒸汽船。蒸汽船使用的燃料是煤,蒸汽船外面有一個大輪子,所以 也叫“輪船”,它是由富爾頓發明的。
在漢語中,輪船一般有狹義和廣義兩種用法,廣義的輪船泛指所有大的,機動推進的船只,這篇文章主要描寫狹義的輪船定義。狹義地輪船是指用汽輪機推進的船只,輪船的推進有兩種方式,一種是原始的以人力踩踏木輪推進,一種是現代的以機械化螺旋漿推進。
第一次使用蒸汽機的輪船是1783年在英國下水的。1807年羅伯特·富爾頓建造了一種在河流上使用的輪船,這種船還帶有帆,它的最高速度是4.5節(8.3千米/小時)。它在紐約和奧爾巴尼之間用為擺渡船。
發展歷史
人力踩踏木輪驅動的明輪船。公元782~785年,杭州知府李皋在船的舷側或艉[wěi]部裝上帶有槳葉的槳輪,靠 人力踩動槳輪軸,使輪軸上的槳葉撥水推動船體前進。因為這種船的槳輪下半部浸入水中,上半部露出水面,所以稱為“明輪船”或“輪船”。在19世紀以前,船舶主要靠人工搖櫓和風帆推進。
1690年,法國的德尼·巴班提出用蒸汽機作動力推動船舶的想法,但當時還沒有可供實用的蒸汽機,故設想 無法實現。
1769年,法國發明家喬弗萊把蒸汽機裝上了船。但所裝的蒸汽機既簡陋又笨重,而且帶動的又是一組普通木槳,航速很慢,未能顯示出機動船的優越性。
1783年喬弗萊又建成了世界上最早的蒸汽輪船“波羅斯卡菲”號,因蒸汽鍋爐爆炸,發明擱淺。
1790年美國的約翰·菲奇用蒸汽機帶動槳劃水,其效率極低,菲奇的發明沒有受到人們的重視。
1802年,英國人威廉·西明頓采用瓦特改進的蒸汽機制造成世界上第一艘蒸汽動力明輪船“夏洛蒂·鄧達斯”號,在蘇格蘭的福斯——克萊德運河下水,試航成功。這是一艘30英尺長的木殼船,船中央裝上西明頓設計的蒸汽機,推動一個尾部明輪。輪船的出現對拖船業主們是一個打擊,他們以汽輪船產生較大的波浪為由,拼命反對。第一艘汽輪船被扼殺在搖籃里。
美國的約翰·史蒂芬森于1804年建成具有世界上最早有螺旋槳的輪船。由于推動螺旋槳的蒸汽機轉速太低,所以他當時認為推進器還是輪槳較好。
1807年,他建造了帶輪槳的“菲尼克斯號”輪船。“菲尼克斯號”從紐約沿海岸駛向費城進行試航,途中遇到風暴。但經過13天的航行還是平安地到達費城,這是世界上輪船首次在海上航行。
1807年,美國機械工程師富爾頓(R.Fulton,1765-1815)設計出蒸汽機帶動車輪撥水的“克萊蒙特”輪船。該船性能可靠,執行了世界上最早的輪船定期航班,奠定了輪船不容搖撼的地位,因此富爾頓被稱為“輪船之父”。
1829年,奧地利人約瑟夫·萊塞爾發明了可實用的船舶螺旋槳,克服了明輪推進效率低、易受風浪損壞的缺點。此后螺旋槳推進器逐漸取代了明輪。
1884年,英國發明家帕森斯(C.Parsons,1854-1931)設計出了以燃油為燃料的汽輪機。此后,汽輪機成為輪船的主要動力裝置。
輪船的發明和不斷改進,使水上運輸發生了革命性的變化。歷史上輪船曾作為推動歷史進程的重要因素,1912年泰坦尼克號事件促成了國際海上人命安全公約的誕生;1915年盧西塔尼亞號的遇襲間接推動了美國的參加第一次世界大戰。第二次世界大戰之后,世界海運量年平均每10年翻一番。據統計,2004年世界海上貨運量達到了654200萬噸。
分類
按不同的標準,有不同的分類
3. 按航行狀態可分為排水量船、滑行艇、水翼船、氣墊船、地效航空母艦;
4. 按動力裝置可分為蒸汽動力裝置船、內燃機動力裝置船、核動力船、電力推進船;
5. 按推進器形式分:螺旋槳船、平旋推進器船、噴水推進器船、噴氣推進器船、螺桿艇、明輪船。
在諸多船舶中,最常見的是鋼質船、內燃機動力船、螺旋槳推進船等。輪船發展至今,戰略用船已經越來越先進,其中包括各類戰略艦船、巡洋艦等。
作用
集裝箱船促成了人類生活的改變,造成人類以往連做夢也沒想到的世界各國相互依存 的關系。今天,現代化的輪船,其中有客輪、貨輪和油輪,正在從事著各種關系到人類命運的全球性商業航運。如世界上最大的發達國家美國,在20世紀70年代初期,每年海運進口貨物超過3億噸,總值超過300億美元。其中一些奢侈品如瑞士鐘表、俄羅斯毛皮、蘇格蘭威士忌酒、意大利鞋、丹麥家具、法國葡萄酒,只不過占進口貨物總值的一小部分;主要的進口貨物是原料,包括4億桶以上的原油、4000萬噸鐵礦石、1500多萬噸鋁土礦石以及國民生活不可缺少的其他物品。
構造
構造船舶由許多部分構成,按作用和用途可分為以下幾部分。
①船體。又可分為主體部分和上層建筑部分。主體部分一般指上甲板以下的部分,由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體,是保證船舶具所需浮力、航海性能和船體強度的關鍵部分,一般用于布置動力裝置、裝載貨物、儲存燃料和淡水,以及布置其他各種艙室。上層建筑位于上甲板圍成、主要用于布置各種用途的艙室(如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設 備艙室等)。船體結構為由板材和型材組合的板架結構,可分為縱骨架式結構和橫骨架式結構以及混合骨架式結構。
②船舶動力裝置。又可分為推進裝置和輔助裝置。推進裝置是提供推進動力的成套動力設備,由主機(如蒸汽機、汽輪機、柴油機、汽油機、燃汽輪機等)、主鍋爐、傳動裝置、軸系、推進器、各種儀表和輔助設備等組成。輔助裝置是為船舶的正常運行、作業、生活雜用等提供各種能量的成套動力設備,一般由船舶電站、輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置以及其他輔助裝置等組成。
③船舶舾裝。包括艙室內裝結構(內壁、天花板、地板等)、家具和生活設施、門窗、梯、欄桿、桅桿、艙口蓋等。
④其他裝備。如錨與系泊設備、舵與操舵設備、救生與消防設備、通信與導航設備、照明與信號設備、通風與空調和冷藏設備、壓載水系統、艙底水疏干系統、液體艙的測深和透氣系統、海水和生活用淡水系統、船舶電氣設備等。構成船舶的零件有成千上萬種,所用材料品種多、數量大,而以鋼材用量最大。其中船體結構用的材料主要是碳鋼和低合金高強度鋼。船舶的主要技術特征有船舶排水量、船舶主尺度(如船長、型寬和型深等)、船體系數、艙容和登記噸位、船體型線圖和結構圖、船舶總布置圖及主要設備的規格等。
動力來源
現代輪船可以來自兩種不同的機器:渦輪機和蒸汽機。
蒸汽機由三個部分組成:蒸汽爐、汽缸和冷凝器。在蒸汽爐中,通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽 被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達汽缸的時間。蒸汽在汽缸內推動活塞做功,冷卻的蒸汽通過管到被引入冷凝器重新凝結為水。這個過程在蒸汽機運動時不斷重復。一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉化為船軸的旋轉運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機,從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的余熱在推動這個渦輪機來提高整個驅動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋槳軸相連。
現代輪船的蒸汽機還有其它提高其效率的機構。往往有多個汽缸連在一起。蒸汽從一個汽缸出來后還被輸入下一個汽缸。這些汽缸的直徑一個比上一個大。這樣雖然蒸汽的壓力在每通過一個汽缸后不斷減小,但它對每個活塞施加的總的力卻是相同的。
漸漸地輪船取代了過去的帆船。輪船最主要的優點是它們不依靠風和比帆船快。它們比較可靠,到達一個港口的時間也一般與天氣無關。輪船的燃料有煤、煤球、重油和木頭。
載重線
大輪船要在各種各樣的大海里航行,不同的海洋在不同的季節,比重是不同的。夏天,海水溫度升高,體積膨脹,比重就減少。冬天,比重又會增加,不同的海洋在不同的季節的風浪也不相同。在各個海洋里,海水含鹽的多少也不一樣,印度洋的海水含鹽少一些,比重自然小;北大西洋海水含鹽多,比重就大。
滿載貨物的大輪船在大海中航行,就要考慮到海水的不同 比重。比如說,一艘在比重比較大的海水里航行的輪船,裝載的貨物很多,吃水很深,一旦航行到比重小的海里,它受到的浮水小些,就會加深吃水量,倘若再遇到大風浪,就可能發生危險。
為了保證安全,各種輪船上都有船舶載重的標志,俗話叫做“吃水線”。下面說的是我國船舶檢驗局規定的船舶載重標志。標志上分別注明的意思是: R(T)表示熱帶載重線。
注:R是“熱”的漢語拼音首字頭,括弧里的T為英語hot(熱)一詞的詞尾。
X(S)表示夏季載重線;
D(W)表示冬季載重線;
BDD(WNA)表示北大西洋冬季載重線;
Q(F)表示淡水載重線;
RQ(TF)表示熱帶淡水載重線。
現在有一艘萬噸輪,計劃要經過不同季節的幾個航區,冬跨北大西洋。那么,就只能按最低吃水線“BDD(WNA)”即北大西洋冬季載重線來裝貨。因為北大西洋冬季特別冷,海水比重大,同時,風浪又特別大,要求船舶適當地少裝貨物,保留多余的浮力,以利安全。
輪船事件
1909年3月31日,"泰坦尼克號"開始建造于北愛爾蘭的最大城市貝爾法斯特的哈南德·沃爾夫造船廠。船體于1911年5月31日下水。全部工程于次年的3月31日完成。Titanic的意思可以分成兩部分:“Titan \ ic”,“Titan”是希臘神話中的泰坦神的名字,"ic"是英國白星航運公司慣用的船名后綴。也許英國人的意思就是為了表明這艘船是絕不會沉沒的。所以泰坦尼克號的官方名稱是RMS Titanic.1912年4月14日,星期天晚上,一個風平浪靜的夜晚撞冰山沉沒,當時引起了西方社會的極大震動。1912年泰坦尼克號事件促成了國際海上人命安全公約的誕生。
1963年4月30日下午,我國第一艘自己制造的1.5萬噸的“躍進”號大型貨輪,裝載著萬噸玉米和3000 多噸礦產及雜貨,駛離青島港,開往日本門司港。5月1日中午,當“躍進號貨輪”航行到朝鮮濟州島附近的蘇巖礁海域時,突然向國內發出了“我船受損嚴重”的電報,下午2時10分,交通部收到了“躍進”號第一次發出的“SOS”國際求救信號。下午2時左右,躍進號沉沒于黃海中。
2005年3月8日,“華凌”號巨型貨輪在黃海連云港市附近海域行駛,與同航道行駛的德國籍船舶“地中海克利斯提娜”(MSCChristina)輪發生碰撞,“華凌”輪嚴重受損,船體斷裂,尾部近三分之一沉沒海底,剩余部分漂流至大豐斗龍港正東約50海里處沉沒,所幸的是船上28名船員被“地中海克利斯提娜”輪救起,沒有造成人員傷亡。當時,“地中海克里斯提娜”輪也受到一定程度的損傷,部分船艙進水。
參考資料 >
輪船.漢語詞典.2024-10-19
1807年08月17日—開啟輪船時代的“克萊蒙特”號第一次試航成功.人民資訊百家號.2024-09-18
輪船.辭海.2024-09-18
干勇院士:海洋交通用鋼鐵材料及其冶金制備技術的發展現狀與趨勢.中國腐蝕與防護網.2024-09-18
豪華郵輪.中國船舶工業貿易有限公司.2024-09-18
長江記憶 | 風帆時代(下).長江航運微信公眾號.2024-09-18
創新與變革丨當金融遇上工業革命.新浪財經.2024-09-18
朱鋒:海洋強國的歷史鏡鑒及中國的現實選擇.清華大學戰略與安全研究中心.2024-09-18
上海港的歷史和使命.中華航運網.2024-09-18
開辟逐夢“深藍”綠色智能新航運——我國航海裝備業迎來新跨越.新華網.2024-09-18
LNG船發展新趨勢:節能、安全、創新.中國船東協會.2024-09-18