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千吨重的水泥船为何不会沉?中国江河湖海中原来到处都是,为何如今消失了?
水泥造的船为什么不会沉?水泥在干燥状态下密度一般在3.0~3.15 g/ cm³左右,这明显大于水的密度,为什么水泥做成的船却不会沉呢?
其实大家可以换个角度来想,现在全世界的轮船基本都是用钢铁打造,而钢的密度是7.85 g/ cm³,它比水泥的密度还要大,但用钢铁造的船不照样在水面上漂的好好的。
阿基米德原理告诉我们,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。也就是说,如果一艘船下水后,能够在它下沉之前排开同体积的水,那它就会漂浮。
那么如何让船在下沉之前能够排开同体积的水呢?除了下窄上宽的船身设计,还要保证船只的空心结构,让船体内部空间保留足够的空气,使船体的平均密度小于水的密度。只要保证了这个条件,不管是水泥造的船还是钢铁造的船,甚至是密度更大的材料造的船,都能够稳稳的漂浮在水面之上。
为什么要用水泥造船呢?用水泥造船主要流行于一战时期。当时战争严重消耗了欧美各国的钢材,深感钢产量不足的各国便开始采用水泥船来替代钢制船,比较知名的有日本的“桃”级水泥驱逐舰,还有美国载重4500吨的巨型水泥货轮。
日本“桃”级水泥驱逐舰
我国在建国初期,钢材产量严重不足,当时全世界的钢产量约18960万吨,而中国只有60万吨,只占全球钢产量的0.3%。巧妇难为无米之炊,缺少钢材,要怎么造船呢?于是人们就想到了制造简单又价格便宜的水泥。
1958年,中国自行研制的40马力水泥船成功下水,激发了各地造船业“灵感”,纷纷开始上马水泥船项目。到了第二年,小到5吨重的小水泥船,大到420吨重的水泥驳船,就已经广泛航行在了全国各航道水系中,我国甚至在1974年还建造出了当时世界最大的水泥货船“古田号”。
那时的河道里到处是这种舢板水泥船
为什么如今水泥船消失了?既然水泥船在当时那么火,为什么现在一艘都见不到了呢?其实和传统钢材船对比一下就知道了。
水泥的密度比钢铁要低,一立方的水泥重量在1.5吨到2.3吨之间,而同样一立方米的钢铁,重量则高达8吨,要超出水泥好几倍。这本是优势,但奈何水泥的坚固性远远不如钢铁,一旦在航行时碰上暗礁,轻易就会分崩瓦解。
为了使船体更加坚固,人们又不得不用更多的水泥来加固,这就导致了水泥船体积增加,重量也随之加大,而运载能力反而降低。就以古田号为例,它的自重为3000吨,最大排水量5773吨,可载重3024吨。而在同等情况下,一艘自重为2000吨左右,最大排水量3931吨的钢材船就可以达到载重3024吨,这二者之间的差距不可谓不大。
这艘世界最大的水泥货船古田号,也仅仅只在1974年试航了一次,就被停放在了福州的海边,永久退出了历史舞台。在此次试航中,水泥船的弊病显露无遗,同样的载重量却需要更大的自重,这对内燃发动机是个巨大考验,毕竟重量越大,发动机压力就越大,燃料消耗也会增高。“烧”燃料的同时,不仅损耗发动机性能,更“烧”的是大笔的成本,即使水泥再便宜,这性价比还是很不值得的。
算来算去,如此耗费巨大的水泥船,只能在内河航道跑跑运输,远达不到最初近海航行的设计目的。再加上后来我国逐渐开始解决钢铁不足的困境,久而久之,水泥船便渐渐淡出了人们的视野了。
世界最长水泥浮桥然而水泥船虽然淡出了人们的视野,但水泥这种经济实惠的材料依旧在我们的日常生活中发挥着重要作用,就比如这条与水泥船有异曲同工之妙的水泥浮桥。
美国有一条名为SR-520的公路大桥,位于美国华盛顿湖的上方,长达2350米,是世界上最长的浮桥。与众不同的是,这座桥用上万吨水泥打造,而且不需要桥墩和吊索,可以直接悬浮在水面上。
它利用了77个巨大混凝土浮舟来支撑桥面,其中包括54个稳固桥体的辅助浮舟,及21个支撑桥面的纵向浮舟,还有浮桥两端的2个横向浮舟。每个浮舟都装置有检测系统,一旦损坏或者进水,检测系统就会立刻报告。
这座水泥浮桥的桥体是通过数根直径1米粗的钢缆,与重量高达450吨的58个巨型锚相连,这些巨型锚被牢牢固定在湖底,保证了这个长达2.3千米的水泥浮桥可以稳稳的悬浮在湖面上。
参考资料:
“成也萧何败也萧何”的水泥船——人民资讯
古田号“航母”无容身之所 恐难逃被拆命运——中国新闻网
美国SR520公路大桥:全长2350米,使用77个巨大的空气箱作为支撑——搜狐网