锚是怎么让万吨巨轮停下来的(船锚能让百吨巨轮停下来)
锚是怎么让万吨巨轮停下来的(船锚能让百吨巨轮停下来)有史以来最大的船诺克·耐维斯号在满载的时候甚至能够达到恐怖的82.5万吨重,比一座山还重,但是用来固定这百万吨重大船的船锚,却只有36吨重。这么轻的船锚是如何把巨轮停下来的呢?海运100多年前,中国曾经经历过一段时间的闭关锁国,清政府认为中华大地可以自给自足,于是禁止别的商船进入中国,最终导致中国科技落后世界近百年时间。海运是一个国家与国家之间贸易和交流的重中之重。在西班牙、葡萄牙还有英国将海洋占领之后,他们利用强大的坚船利炮,硬生生打开其他国家的大门,将自家的产品倾销的到世界各地,用倾销的方式掠夺全世界的财富。直到现在,海运依旧是跨国贸易的主要运输方式,而且随着科技的发展,现在的海运货船已经能够达到万吨级别的重量。
前言现代社会中,主要的交通方式分为三种:陆运、海运、空运,三种运输方式都有其自身的特点。
陆地运输更加精准,能够准确地送到客户手里,任何货物运输的最后阶段都需要经过陆地;空运速度最快,适合时效性强,小件且昂贵的货物运输;海运的特点最明显,运输速度最慢,安全性好,且运输量最大。
这三种运输方式互相配合使用,让世界上所有的货物流通变得便捷起来,正是因为这种便捷,世界各地的特产才能互通有无,世界的经济才得以蓬勃发展。
交通方式
100多年前,中国曾经经历过一段时间的闭关锁国,清政府认为中华大地可以自给自足,于是禁止别的商船进入中国,最终导致中国科技落后世界近百年时间。
海运是一个国家与国家之间贸易和交流的重中之重。在西班牙、葡萄牙还有英国将海洋占领之后,他们利用强大的坚船利炮,硬生生打开其他国家的大门,将自家的产品倾销的到世界各地,用倾销的方式掠夺全世界的财富。
直到现在,海运依旧是跨国贸易的主要运输方式,而且随着科技的发展,现在的海运货船已经能够达到万吨级别的重量。
海运
有史以来最大的船诺克·耐维斯号在满载的时候甚至能够达到恐怖的82.5万吨重,比一座山还重,但是用来固定这百万吨重大船的船锚,却只有36吨重。这么轻的船锚是如何把巨轮停下来的呢?
神奇的船锚船锚是很早以前就已经存在的一种工具,根据科学家们的研究,船锚最早很可能只是一块用绳子捆绑住的岩石。早在公元前三千年左右,人们刚刚学会炼制青铜器的时代,就已经有人发现能够使用这个方法把船固定住。
如果没有船锚,我们可以自己想象一下,应该如何让船停下来呢?首先我们可以将自己代入到开车或者骑车时的状态,在陆地的交通工具上,只要开始动起来,就会产生比较大的惯性,所以交通工具都不是说停就能停的。
船锚
不管开什么车,让它停下来的方法都很简单,那就是使用刹车将滚动的轮胎减速,然后借助减速后的轮胎与地面的摩擦力,来达到让车停下来的效果。
但船只与地面交通工具最大的不同之处,就在于船只并不是通过轮胎滚动在水面上运动的,实际上船只与水面的摩擦力十分低,所以它是在水面上直接滑动。
我们没办法通过增加水面和船只的摩擦力来达到减速的效果。于是聪明的人类就想到另一种增加摩擦力的方法——锚。
将一块重物与船只连在一起,重物扔进水里,借助水底泥沙的摩擦力,为船只提供减速的力量,这样就能将船停下来了。
船锚工作原理
随着时间的流逝,人们渐渐将扔重物增加摩擦力的减速方法渐渐改良。一直到现在,船锚起码经历了十几次更新换代。
上文所说的史上最大油轮,整整八十多万吨重,却只靠三十六吨重的船锚就能将其停住,两者之间的差距将近两万倍。
这是因为随着科技发展,人们渐渐发现船锚并不是越重越好,而是越能与海底增加摩擦力才是越好。所以现代的船锚基本都不是以重量取胜,而是会被设计成特别容易增加摩擦力的样式。
船锚的常见样式
首先我们需要知道的是海洋的深度有深有浅,在深达一万多米的海面上,肯定是没有办法通过抛锚将船只停下来的,一般情况下在这种海面上也不需要停船,因为深海区域周围肯定是不会出现陆地的,把船只动力关掉,让其自然停下就好。
因此船锚是有深度上限的,毕竟要拉动几十吨重的船锚,就必须有足够坚硬和粗壮的链条,这就意味着链条本身的重量也会十分重,所以链条不可能太长。也因此人们必须寻找深度合适,可以抛锚的地点,而且这些地点也不是单纯深度合适就可以的。
除了看深度还需要海底的物质构成,如果全是礁石,那么一般不会选择在此地抛锚,因为锚除了要用来固定船只,在船只再次开动之后,还需将其收回,在礁石海底中,很容易就会将锚卡住。
船锚卡在礁石里了
一般情况下,如果船锚被卡住,唯一的选项就之后砍掉链条丢弃船锚。因为在海底深处,打捞一块被卡住的几十吨重物,是一件不现实的事情。
而且船锚一点都不便宜,正常情况下,十万吨以上船只配备的船锚造价都在几十万美金左右,所以为了避免损失,人们在选择抛锚地点时,会先想办法勘察海底的深度和海底物质构成。
简单来说,抛锚地点一般称之为锚地,锚地的选择除了能够让船停下来,也让船锚可以回收之外,还会尽量让船只抛锚后能够尽量靠近卸货港口。
锚地一般选港口
现在锚的造型主要分两种,一种是像农民伯伯以前耕地的时候,让大水牛拉动的那种犁。一般将它扔到海里,就会因为其犁一般的造型,在被船只拉拽的情况下迅速嵌入海沙深处,通过增加船锚深度的方式增加船只的摩擦力。
另一种则长得更像猪八戒的九齿钉耙,直接趴在海底,与链条一起,通过增加与海底接触面积的方式增加摩擦力。
船锚如何固定船只很多人可能会无法理解,船锚是如何固定住重量是它两万倍的船只的。原因很简单,那就是拉动八十万吨的船,其实并不需要产生八十万吨的反作用力。从效果上看,其实有点像用绳子牵住牛鼻子,一个十岁的小孩就能轻松牵着几百斤重的牛走。
小孩子牵牛
当然牛被牵动主要是因为鼻子被扯动会不舒服,而船能被固定,其实则是因为船锚实际上对抗的是船运动的惯性和风力的推动。当船只关闭前进的动力时,只要能够持续释放出一个反向作用的力,无论船有多重,最终它也是会停下来的。
这就是为何小小的船锚能够固定住大大的船。当然使用船锚固定船只与我们脑海中“停下”这两个字的意思是有点冲突的。因为抛锚后,船其实也还是会继续动,只不过船只的运动方式会更像一只被绳子拴住的动物,只能以锚点为圆心,以链条为半径,做圆周运动。
这时就有人问,既然抛锚后船只还是会到处晃动,那当我们需要把船只停稳靠岸时又该怎么做?
即便抛锚也会继续运动
其实船只的制动方式当然不能只靠船锚,毕竟船锚最大的作用是限制船只的大概位置,当需要稳稳停住靠岸时,自然需要用到其他手段。
对于大船来说,由于其推进系统都比较大且笨重,因此一边需要拖轮进行协助,拖轮将其拖到港口,然后再下锚,最后用缆绳或链条绑住港口上的一个个铁墩子揽桩,这时大船才算挺稳。
所以一般情况下,船只靠岸后的固定都不会单纯依靠船锚的,还会依靠对船与港口进行相对固定,在多方面固定好的情况下,船只就不会随便浮动或撞上港口。
将船的牵引绳与港口进行相对固定
先进的船只制动系统我们国家有一个海上深海钻井平台,是一个完全不需要船锚的海上工作平台,它属于一种比较特殊的船只,主要的工作任务就是漂浮在海面上,使用钻探工具,挖掘海底的结构物,一般用来挖掘埋藏在海底的石油和天然气。
因为它的工作特殊性,所以船锚的固定方法就会很不适合这个钻井平台,不然的话,钻石油钻到一半,一阵风吹过,平台就飘走了,钻探用的钻头等工具肯定得立刻断裂。
所以为了解决这个问题,科学家们想到一个很好的办法,那就是在深海钻井平台的四个方位都装一个螺旋桨。
深海钻井平台
既然船只无法像汽车刹车那样直接创造摩擦力,那么我们可以换一个思路,直接创造反作用力其实也是可以的嘛。
四个方向都装螺旋桨的操作,其实就相当于在汽车的车头装载一个反向的推进器,当需要汽车停下来的时候,就启动这个推进器,产生于汽车前进惯性相当的反作用力,最终一定可以将其停下来的。
当然现实中没有汽车会做那么傻的事情,因为这样做需要消耗的能量实在太大了。但是在海里就可以这样操作。主要是因为利用水流动的力,就可以产生强大推进力,并不需要消耗太多能量。
螺旋桨产生强大推力
除了产生反向推力的螺旋桨之外,平台还必须具备检测水流方向和风力方向的设备,这样就能在平台移动之前,产生相应的反作用力进行抵消,这就能确保平台相对于海底基本固定了。
为何固定船只那么麻烦其实轮船本身也拥有将螺旋桨的形态转换,可以跟海面平台一样产生反作用力用以刹车,自由控制螺旋桨推进的前进和退后方向。但对于大船来说,必须要将螺旋桨、船锚、缆桩绑定等等方式组合使用才能真正将其固定。
这一切都是因为海上运输的船只太大了,只有足够大才能运输足够多的货物,毕竟跑一次船往往就是几个月的时间,船只的缓慢速度,注定只有一次性运输足够多的货物才能够从中产生利润。
海运载重量较大
所以船只的发展方向永远都是越大越好,现在五十万吨的船只级别已经无限接近钢铁材料的极限了,所以海运船只才无法变得更大。
但是以后一旦材料研究有新成果,出现一种性能更强的材料,相信船只一定会变得更加大,届时只靠船锚等制动手段可能无法有效控制住这个海上巨物,也就是说,我们需要研究出更加高效有用的制动方法才行。
结语海运的优势很明显,那就是运载量特别大,一次能够运输几十万吨的货物,这对任何人来说都是一个天文数字,但是航海事业的发展前景,在未来或许并非一成不变。
航运事业
若是真的有新材料问世,船只有可能会被修建得更大,船只制动技术将随之更新。但现实中技术的进步并不一定是线性的,要解决一个问题并不一定只有升级原有技术的这一种方法。
我们换一个思路,海运存在的主要原因就是各地之间需要运输数量巨大的货物,但如果我们能够实现更低成本运输量更大的运输方式,海运就很有可能会被取消。比如各国之间建造一个大容量的货物交流管道,可以在几天之内就将几万吨的货物运输到大洋彼岸。
科学无止境,一切技术都是为解决问题而服务的,不用永远把自己限制住。
运输方式会随科技改变