本帖最后由 xbq1013 于 2023-12-23 09:54 编辑
; {2 [$ u/ A+ W+ m& y0 D( g$ |6 ]! U
估计许多朋友会好奇，为什么现在全世界的轮船基本都是用钢铁打造的，而不是其它材料。% T3 y m5 B: Q6 A- Q# \7 T
8 S3 t, T! s! K' ]9 {, I$ k
其实这个原因很简单，因为钢铁打造的船既坚固又耐用，而且钢铁的可塑性还特别强，想做成什么样就做成什么样。
, x$ ^% s& V! V- H/ C7 Z; A. t
( {& Q& [1 P8 h# X7 R: C9 z8 l另外，虽然钢铁相对来说比较贵，但它是可以回收的，而且回炉重造之后，它的性能基本不会变差。
9 q! j8 \$ \1 D1 _5 k* O" f
H: G" H1 W' Y9 \' A2 ~ r所有这些让钢铁成为造船业的不二之选，然而它并不是没有缺点，其中最大的缺点就是它真的很重，无论是运载能力，还是所需的动力，这都不是特别好。$ q9 W4 T. e1 F x3 h& r& \
) c* c( v4 C- v0 [% u7 z7 J& B不过，有一种材料正好可以弥补钢铁的这个缺点，那就是水泥。+ C2 \# m k, ~! O( d
0 ?7 z3 Q+ b7 h6 @ m! K! L1 _
这种材料和钢铁一样可塑性很强，而且它不用像钢铁那样熔融之后在浇筑，水泥在常温下就能完成浇筑。
0 D1 S- q' u# ^7 z7 [# B% F# Q1 M% X& w
水泥同样非常坚固，虽然它不像钢铁那样耐用，但它非常便宜，而且抗盐水腐蚀的能力还比钢铁强，最重要的是它的密度比钢铁真的低很多，这意味着它更轻。
8 n0 A8 b& g, K2 Z" a, X) ~9 u . C5 J. Q0 ^% y) o9 f1 w+ W
图源：Ted Silveira/Flickr
: `6 l5 Y4 y- s/ a9 m' |( `# O
( x+ |: ^% Z1 |+ z( S5 s5 _% A$ v那么问题就来了，为什么水泥没有被使用呢？& V+ B7 t( }5 s; M1 F: V
. |* O+ M) u }* g A/ ^
很多人小时候可能都会有这样的疑问，钢铁在水中会轻易的下沉，为什么钢铁造船却不会下沉？& W% Y7 U0 z) k
0 p b1 m7 `, l4 ~根据阿基米德原理，流体中的物体受到的向上的力等于该物体排开的流体的重量， 1吨重的船下水后，只要在它下沉之前能够排开1吨的水，那么它就会漂浮。, ?2 n1 L/ S% @* i
5 P3 A) X! W1 l& s: \3 `' r) l$ B工程师要用钢铁设计一艘不下沉的船其实是非常简单的，只要让它的内部空间保留足够的空气就好了。
' i7 y3 Z$ @ @) E3 ?9 f) Q" \9 D
' S* I' q: E+ `+ V$ _简单地说，虽然船是由钢铁打造，但是由于它充满了空气，所以它的实际平均密度确实比水小很多，所以不会下沉。6 s1 J- D$ p2 V5 p; A& ]; v( ^
' Q, i/ r; o3 B钢铁可以轻松浮在水面上，水泥自然也不会是问题，但水泥的问题在于它远没有像钢铁那样坚固。
" l7 e- J) }3 P' J- m' {! G1 Y: R
因此，工程师用水泥设计船只的时候，需要非常厚的甲板才能确保船只安全出行，这导致水泥船实际上在相同运载能力下，它的重量比钢铁船重许多。
3 |+ M- Q2 k& H! y8 p6 x4 d
0 w: ^3 k3 G* L , x; r8 @4 Z9 j, ~( m) d
5 v6 k- H7 |) D+ t& A
h9 K' x {7 `8 H6 |
4 u+ u2 M! I1 n( P$ k; [% I5 F就建筑材料而言，水泥确实相当轻，这也是为什么它是高楼大厦的主要材料之一，每立方水泥在1.5吨到2.3吨之间，相比之下，每立方米的钢铁将近8吨。
: b0 e1 @* s4 x3 _* R- _6 F- F9 h9 N& O& R A) c# H2 W2 v1 l
但是，同等轻船重量（船自身重量）的水泥船和钢铁船，它们的运载能力差距比想象得要大许多。
+ m* \: e7 r( @. G! b9 K1 i1 Z+ P; Y( S
根据设计的不同，水泥货轮的总载重量（能够载重的总量，包括燃料）和最大排水量（总载重量加上轻船重量）比值达到1比2左右，而钢铁货轮的这个比值是1比1.3左右。8 l5 x: v! E8 }, g9 @$ v' ^& Z( p
9 N9 P% T7 U: I9 \, D0 f/ r8 P* z* J这意味着，如果你要设计出同等载重量的水泥船和钢铁船，那么水泥船的轻船重量实际上将远远超过钢铁船——它并不会因为水泥的密度更低而船更轻。
# Y, G8 _$ Z6 J' ~/ @
3 I5 `3 Y) ?. U, J9 }1 k8 j更重的船体意味着它燃料运输的货物效率就越低，按照前文提到水泥船1比2的总载重量和最大排水量的比值计算，差不多就是你每运送一吨的货就要同时运输一吨的船体，这是非常不划算的。
& b/ L/ n" k$ [4 _$ e
4 ]1 x9 ~! }# P其实，除了浪费燃料之外，水泥船还存在一个非常大的安全隐患，由于水泥船很重，导致它的船体很厚，它非常容易撞到暗礁。6 u, U/ {6 g2 @4 H
. s3 Q+ i/ V! D1 \
当然，另外一个隐患就是水泥船确实不如钢铁船来得牢固。7 x/ o8 G/ f1 A8 u. Q3 Q8 D. @
2 Z% e8 g2 G! X5 N0 w6 c: W世界最大的水泥船
" O8 @ q+ f* z& H3 O4 H
* v3 r0 E v: T& Z9 P* p不过，即便如此，水泥船在过去非常受欢迎，全世界都试图设计出真正实用的水泥船，以替代钢铁，毕竟这种材料造船是真的便宜。9 |0 X, L3 y8 K( p T- n# @8 o
. E* m+ D, R# I- X& n8 [% G
' E+ c4 T" Z! w: L]图：古田号
2 B) ~5 f. T: c2 f4 r) a* z4 B 0 [+ X4 n0 e" {) |1 W
咱们国家也是一样的，咱们甚至设计出了一艘超大型的水泥船，只是这艘水泥船总共就航行了一次，就宣布退役了，这艘水泥船被称为古田号。. E3 y+ H6 v u% g8 I
2 @5 k; ^% o# ?+ w1 y( `
古田号经常被人称为是世界上最大的水泥船，但我简单查阅了一下资料，这个更准确地说法可能是最大总载重量的水泥船。
8 `' J% p* k, v9 k8 U' I
3 Y/ r( p5 d4 f; J: K# r3 h$ t这艘水泥船是咱们国家从1970年开始设计和建造的，足足历时3年时间，才建造出来，它的总载重量达到3024吨，最大排水量是5773吨，两者比值不到1比2。
, w" e7 _0 h. c& W6 r/ h% d' z: h4 K2 X1 I, B4 a6 h
: W+ w* m4 c( _% Z: e8 r& M图：旱在马尾江滨东路中洲村的古田号
/ \' h! X, @9 q/ J3 R 1 T3 K5 ~( \% h/ b- m2 S1 K
1974年，古田号运输了一些沙子和木材，从福州起锚开往上海试航，然后再从上海装载了麦子回到福州港口，然后它就再也没有启航过了，直到2012年被拆解。
. O k- w% Q/ D6 E/ f4 n6 t
7 G6 E& j0 t* }历时3年开发的古田号只航行了一次就废弃多少有点浪费，不过关于其中的原因，国家交通部和国家建材总局都是有明确指出的，主要就是它太笨重了，不是经济的交通工具。
$ p/ G+ L# f9 T9 Z( k# [% x& {$ c( N, H& @4 c( k T
其实，无论是船体的尺寸，还是轻船重量，都有比古田号更大的水泥船，但我确实没有找到一艘比它总载重量更大的水泥船。
2 h7 k f6 B/ U3 E4 j. K) h3 ^
5 a5 @' W' E: Y. H; `4 l
% K* g4 g& r5 r$ n图：佩拉尔塔号+ b, f3 H; n$ Q! x7 m
1 w5 B1 z1 ?& h世界最大水泥船的吉尼斯世界纪录保持者其实是加拿大的佩拉尔塔号，这艘水泥打造的货轮最大排水量达到6144吨，但是它的轻船重量有3696吨，总载重量和最大排水量的比值超过1比2。
* k, u/ d1 N& G0 b' J3 z8 \ X+ X6 `. }- D! t
佩拉尔塔号是1921年下水的，它至今还漂浮在水上——作为一个港口的屏障，这说明水泥船还是比较耐用的。
/ U7 X7 K7 a: { A2 ]6 K" _# T; _7 Q4 u5 P
无论哪个国家，水泥船的出现都并不是空穴来风，水泥确实有作为船只材料的可能性的，但是它确实不是一个特别理想的材料。 V7 [! H# _; Z X) ^
, m& D$ O$ h$ ~, h) c2 }全世界开发水泥船的背景其实也都是一样的，那就是在严重缺乏钢铁的情况下，才会破例想办法开发水泥船，古田号也是在这种背景下研发的。
6 d" d8 W7 h+ T; ^0 F3 F0 D$ L: _
( t# r5 p1 n* X8 x: Y4 ? | 
发表于 2023-12-23 09:52:49