万吨巨轮在航行过程中遇到紧急情况,应如何刹车?与想象的不同

汽车想要停下来的话踩一脚刹车就行,那么这水上高速行进的船是怎么停下来的呢?很简单把螺旋桨打到倒挡,让它反转不就行了吗,当年泰坦尼克号不就是这样刹车的吗?但很明显,它不是没刹住嘛!

船到底有没有刹车,它的刹车又在哪里?

《泰坦尼克号》给我们的印象应该是最深了,当瞭望哨发现前方有冰山时,立即通知了舵手全力左转,然后轮机控制直接开始倒挡,当然这有个复杂的过程,先将输入蒸汽减少,气缸停止运动,然后再输入蒸汽在下一个周期实现反转,这需要一个切换过程,曲轴一下子停不下来,等到停止后再重新启动反转,由于泰坦尼克号上的发动机功率太大,这一下倒挡消耗了将近一分钟时间!

结果倒挡启动的螺旋桨仍然没有来得及将高速前进的泰坦尼克减速,它还是无可避免的撞上了冰山,船体右侧钢板被冰山撕开了一道将近90米的口子,因为当年的钢板都是叠层铆接,而且用的是低温下容易发脆的高锰钢,结果可想而知,当年排水量第一的邮轮,2小时之后沉入了波光粼粼的大西洋!

泰坦尼克号的舵、中央螺旋桨和侧翼螺旋桨

也许发动机不反转还是有机会绕过冰山的,毕竟高速下舵机效率更高不是吗?

螺旋桨反转是最有效的一种刹车方式

推进船舶前进的是螺旋桨,当然它能反转无疑是最好的刹车效果,因此从发动机输出到螺旋桨之间增加一组倒挡齿轮即可,不过这种方式会增加复杂程度,也会增加噪音!当然这种结构简单,所有的船舶都可以使用这种方式来获得反转减速的机会!

潜艇的高性能七叶大侧斜螺旋桨

不过现代有很多船舶都是全电推进,此时在主轴上会有一台电机,控制它反转即可,电机反转比蒸汽机反转要快得多!这种方式只适合全电推进的船舶!不过还有很多因为船舶自身灵活转弯的需要,比如在很多半潜工程船中,会有吊舱式全回转电力驱动螺旋桨,这种都是电机驱动,可以很方便的反转实现刹车!

全电推进模组示意图

电力推进吊舱,可以360度旋转的

桨距调节实现反向推进

这种方式不是螺旋桨反转,而是调节桨距让螺旋桨推变成拉,这种不存在反转启动时间,可以直接将高速转动的螺旋桨推进状态变成刹车状态,优点是非常明显的,但缺点是要求螺旋桨的桨距可调,推进效率变差,螺旋桨制造难度增加,维护也更困难!

可以调节桨距的船舶推进螺旋桨

减摇鳍刹车减速

高速船舶中有一种减摇鳍,它有点像鱼的鳍,作用是减少船舶摇晃,但它是可以调节角度,就像飞机的襟翼那样,全开升力也最大,当然阻力也是最大的。

收放式传播减摇鳍

减摇鳍伸出时

最后还有一种办法是左满舵右满舵再左满舵再右满舵,利用船舶舵机的角度来减速,这种模式也能起到部分减速作用!如果在内河航道的话,还有将船舶调整到水流逆向来稳定减速,所以顺流而下船靠岸时船头也朝着上游,就是这个原因!

内河航道逆流靠岸

如果这刹不住车,船还能怎么办?

如果还是刹不住车咋办?自行车刹车失灵,那就脚踩轮胎或者直接将脚拖到地上刹车,汽车上刹车失灵最后就是拉手刹,那么船还有手刹吗?还真有!就是锚机!

航母的双锚

要是所有船舶所有减速方式仍然无法有效减速,那么最后一招就是抛锚!大型船舶的锚可以超过100吨,不过先要说明下啊,如果水深过深抛锚是无效的,毕竟锚链长度有限,即使如尼米兹航母的锚链也不过1500米左右,而在太平洋上平均水深就是4000米,所以很多位置抛锚是没用的!

抛锚

不过锚链丢下去总是有点阻力是吧,而在浅水区效果还是有的,锚沉到海底后会在拖行,这会对船舶减速有很大的作用,不过如果突然卡住的话,估计连整个锚机都可以从船上拔出!

80后的朋友对《生死时速-海上惊情》中有一个情节应该记忆颇深,一艘控制系统包括舵机被锁死的邮轮,高速前进,无法减速,船上工作人员冒险将系缆缠绕螺旋桨失败、使用手动侧向推进将邮轮避开了万吨油轮,但仍然无法阻止它撞向码头,最后只能扔下大铁锚,让铁锚拖行对船舶减速!

尽管效果不咋地,但至少减少了撞击时的速度,所以抛锚后最后一招,就是冲滩,这是很多船舶为了对付触礁使用的最后手段,搁浅在浅滩总比沉没要好是吧!

船舶应急停船试验

紧急停船试验(crash stopping test)也称惯性试验,这是船舶在全速正车到停车,测量出船舶的惯性冲程,轨迹以及滑行时间段试验,属于船舶性能试验,为以后船舶在应急状态下提供各种数据,比如它和码头靠岸与离港时关系很大,因此应急停船性能很多时候可能就是生死!

船舶滑行距离的经验数值为:全速正车→停车的滑行距离为5~7倍船长,半速正车→停车为3~4倍船长,全速正车→全速倒车为4~5倍船长,半速正车→全速倒车为1~2倍船长。

假如泰坦尼克号有如此停车性能的话,估计就不会撞上冰山了哈!

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