数字不会说谎:船只的长宽极限

云脑智库 2021-11-18 00:00


来源 | 悦智网

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长宽比仍然有实际的限制。

与摩尔定律比起来,非硅世界的发展似乎相当缓慢。确实,有些木质或金属的设计产品在几代人之前就达到了其功能极限。
大型远洋轮船的长宽比(LBR)就是这种技术成熟的一个非常好的例子。LBR即船只长度和宽度的比值,其中长度和宽度测量的都是吃水线以上数值;可以简单地把它视为船舶流线性的表达。高LBR意味着船舶行驶速度快,但会限制船舶的机动性以及货舱和船舱设计。这些考量因素加上造船厂的材料特性,使大型船舶的LBR被限制在个位数。
使用粗糙的柳条作为架构,外面裹上厚实的动物皮,就能造出一艘一人大小的圆形或略呈椭圆形的小圆舟。这是一种从古代起,从威尔士到西藏都一直在使用的河船或湖船。这种船只的LBR接近1,因此不能作为横跨大洋的船舶,但1974年,有一名冒险家就划着这样的船穿越了英吉利海峡。
使用木头,人们能够建造更具流线性的船舶,但也只能达到一定程度上的流线型。古代和中世纪商用木质帆船的LBR提高得很缓慢。将小麦从埃及运往意大利的罗马船舶的LBR约为3;海盗船的LBR通常为3.4到4.5,这种船舶的干舷(船只的吃水线和主甲板之间的距离)更低且运载容量要小得多,因此其舒适性更差。
1492年,克里斯托弗•哥伦布驾驶的圣玛利亚号小型帆船的LBR为3.45。有些小型帆船的船首和船尾较高,因此其外形近乎呈半圆形。随后两个世纪里,用于欧洲探索之旅的轻快帆船的尺寸与小型帆船类似,但多甲板西班牙大帆船的造型更具流线性:1577年到1580年间,弗兰西斯•德雷克(Francis Drake)用于环航地球的金鹿号的LBR为5.1。
在接下来的250年里,船舶的LBR发生的变化很小。美国内战前,在欧洲向美国移民的过程中,人们使用的主流船舶是集装帆船,其LBR不到4。1851年,唐纳德•麦凯(Donald McKay)设计出了外形流畅的飞剪船,飞云号的下水使其职业生涯声名鹊起,飞云号的LBR为5.4,这一比例达到了非强化木材的实际极限,如果超过这一极限,船舶的外壳就会很容易破裂。
不过此时,木质船体即将被淘汰。1845年,大不列颠号蒸汽轮船是第一艘横穿大西洋的铁质船,其LBR为6.4。该船由伊桑巴德•金德姆•布鲁内尔(Isambard Kingdom Brunel)设计,他是当时该国最著名的工程师。随后,得益于贝塞麦转炉炼钢法的出现,人们有了价格低廉的钢可以使用,因此,1877年,伦敦劳埃德船舶保险公司接受将其作为可保险的材料使用。1881年,康科德线的赛维娅号是第一艘横跨大西洋的钢壳邮轮,其LBR为9.9。后来的钢壳邮轮的尺寸一直围绕着这个比例:1912年下水的泰坦尼克号的LBR为9.6;美国号(1951年)的LBR为9.3;法国号的LBR为8.9(1960年,即波音707迅速淘汰跨大西洋客船的两年后)。
巨型集装箱船是当今最重要的商业船舶,为了容纳一排排的标准钢集装箱单元,这种船舶的LBR相对较低。2019年下水的地中海古尔松号是世界上最大的集装箱船,其容量为23756集装箱单元,长1312英尺(399.9米),宽202英尺(61.5米),LBR仅为6.5。海洋交响乐号(2018)是世界上最大的游轮,其长度只比前者短10%,但它的船身更窄,因此其LBR为7.6。

当然,也有造型更流畅的船只,但这些船只的设计是为了提高航行速度,而不是为了装载大量货物或乘客。双体船的每个片体的LBR约为1012,三体船的中心船体不具备固有稳定性,而是依靠稳定支撑部件保持稳定,其LBR可以超过17

作者:VaclavSmil

- The End

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