引人注目的风帆动力船

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  翻开绚烂多彩的船舶发展史册,可以看到兴盛数千年的风帆,它是人类利用风力推动船舶行驶的主要工具。但自从十九世纪初,美国杰出的发明家罗伯特·富尔顿造出世界上第一艘蒸汽机船之后,历史上风靡一时的帆船地位陡降。特别是近代采用内燃机、蒸汽轮机和燃气轮机的舰船相继问世,帆船这一古老船种就被人们“束之高阁”了。
  然而,在科学技术发展的进程中,常会出现令人意想不到的奇事。由于世界能源危机加剧,石油价格飞涨,先前已进博物馆里的帆船,便再度成为许多造船学家和工程师研究的“宠儿”。特别是在造船和航运事业发达的欧美、日本等国,一批新颖的风帆动力船设计方案相继问世。
  风帆动力船有什么特点呢?我们不妨先从风帆说起。
  最原始的风帆是在船上用木棒撑起一块兽皮,以后采用绳索编扎竹皮而成,也有的采用竹帘、草席或布匹等织物编扎,后来又发展成竹条夹衬的布帆。而今风帆动力船的风帆与它的“前辈”迥然不同,没有传统的桅杆、篷帆和支索,而是采用强力合成纤维或轻质合金作为材料,帆和桅杆制成一体。目前,比较典型的风帆有动力型、机翼型和卷摺型三种。
  动力型风帆,帆面开阔,两侧边缘呈折角或流线型,并以帆的转轴为中心左右面积对称相等,因此受风均衡,受风效率较高,但转动力距较大。
  机翼型风帆,帆形活像飞机翅膀,垂直的一侧边缘是转轴,另一侧边缘呈折角或流线形,这种帆的转动力距较小,转动迅速,灵活。
  卷摺(zhé)型风帆,由帆中体和两个帆翼组成。帆中体与可转动的桅成一体,两个帆翼以铰接等方法连接在帆中体两边。不使用时,两个帆翼向后卷摺,偌大的一张风帆,顿时变成一根形状奇特的桅杆。这种风帆操作简便,收卷起来占空间较小,不影响甲板面上的装卸货作业,特别适用于货船。
  动力型、机翼型和卷摺型风帆可装设在万吨轮乃至几十万吨超级巨轮上;适用于单体船,也适用于双体船。风帆的数量则根据船的特性和要求配置。硕大的风帆完全不用人力操纵,其升降收放和转动角度,按风力大小,风向以及船的航向要求,由电子计算机自动控制。
  2013年美国设计了一种可以穿越大西洋的四万吨级风帆动力船,专作北美到欧洲航线运输谷物用。该船长150米,宽24.4米,吃水12.2米。采用10张高达63米的机翼型轻合金质风帆,帆的总面积达8000平方米。帆能按风向自动调节,使用简便。俄罗斯在现有的“卓娅”号矿砂船基础上改装设计一种五万吨级风帆动力矿砂船。它装设7张大帆,帆的最大面积达14000平方米,还装设一台6100马力柴油机作为辅助动力推进装置。
  在研究、设计、建造风帆动力船方面,日本起步慢,但进展快,走在欧美发达国家前面。该国从七十年代制订了发展风帆动力商船的研究计划,并成功地设计、建造了世界上第一艘现代化风帆动力船——石油制品运输船“新爱德”号。它既可单独使用柴油机航行,又可单独使用风帆航行,还可同时使用机、帆航行。船上自动化程度极高,装设两台微型电子计算机。一台根据风向计、风速计提供的数据和航行条件,自动把两组风帆控制在最有效利用风力的位置上;另一台根据风帆获得的动力大小,自动控制柴油机输出功率,使之在最经济的条件下运转。“新爱德”号经过试航试验,已投入营运40多年,比同级常规动力船节约一半燃料。2013年6月日本在以前的基础上又建造了6艘最先进的风帆动力矿砂船。
  自从“新爱德”号问世以来,使用和推广风帆动力船的经济效果是极为可观的。而且它还具有振动、噪音和污染都比较小的特点,因而深受世界航运界、造船界和能源界的欢迎。2009年我国成功设计了风帆动力邮轮。许多国家设计出各种各样的风帆商船。2013年11月,英国伦敦召开专题学术会议,研讨风帆动力船的发展,风帆动力散装货船,风帆动力集箱船、风帆动力油船、风帆动力双体货船、风帆动力双体客船等设计方案争芳斗艳。
  这些引人瞩目的船舶新秀,将为人类航运事业增添异彩。可以预料,人类进入现代化的帆船时代,指日可待。
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