引人注目的風帆動力船

顏士州

翻開絢爛多彩的船舶發(fā)展史冊，可以看到興盛數(shù)千年的風帆，它是人類利用風力推動船舶行駛的主要工具。但自從十九世紀初，美國杰出的發(fā)明家羅伯特·富爾頓造出世界上第一艘蒸汽機船之后，歷史上風靡一時的帆船地位陡降。特別是近代采用內燃機、蒸汽輪機和燃氣輪機的艦船相繼問世，帆船這一古老船種就被人們“束之高閣”了。

然而，在科學技術發(fā)展的進程中，常會出現(xiàn)令人意想不到的奇事。由于世界能源危機加劇，石油價格飛漲，先前已進博物館里的帆船，便再度成為許多造船學家和工程師研究的“寵兒”。特別是在造船和航運事業(yè)發(fā)達的歐美、日本等國，一批新穎的風帆動力船設計方案相繼問世。

風帆動力船有什么特點呢？我們不妨先從風帆說起。

最原始的風帆是在船上用木棒撐起一塊獸皮，以后采用繩索編扎竹皮而成，也有的采用竹簾、草席或布匹等織物編扎，后來又發(fā)展成竹條夾襯的布帆。而今風帆動力船的風帆與它的“前輩”迥然不同，沒有傳統(tǒng)的桅桿、篷帆和支索，而是采用強力合成纖維或輕質合金作為材料，帆和桅桿制成一體。目前，比較典型的風帆有動力型、機翼型和卷摺型三種。

動力型風帆，帆面開闊，兩側邊緣呈折角或流線型，并以帆的轉軸為中心左右面積對稱相等，因此受風均衡，受風效率較高，但轉動力距較大。

機翼型風帆，帆形活像飛機翅膀，垂直的一側邊緣是轉軸，另一側邊緣呈折角或流線形，這種帆的轉動力距較小，轉動迅速，靈活。

卷摺（zhé）型風帆，由帆中體和兩個帆翼組成。帆中體與可轉動的桅成一體，兩個帆翼以鉸接等方法連接在帆中體兩邊。不使用時，兩個帆翼向后卷摺，偌大的一張風帆，頓時變成一根形狀奇特的桅桿。這種風帆操作簡便，收卷起來占空間較小，不影響甲板面上的裝卸貨作業(yè)，特別適用于貨船。

動力型、機翼型和卷摺型風帆可裝設在萬噸輪乃至幾十萬噸超級巨輪上；適用于單體船，也適用于雙體船。風帆的數(shù)量則根據(jù)船的特性和要求配置。碩大的風帆完全不用人力操縱，其升降收放和轉動角度，按風力大小，風向以及船的航向要求，由電子計算機自動控制。

2013年美國設計了一種可以穿越大西洋的四萬噸級風帆動力船，專作北美到歐洲航線運輸谷物用。該船長150米，寬24.4米，吃水12.2米。采用10張高達63米的機翼型輕合金質風帆，帆的總面積達8000平方米。帆能按風向自動調節(jié)，使用簡便。俄羅斯在現(xiàn)有的“卓婭”號礦砂船基礎上改裝設計一種五萬噸級風帆動力礦砂船。它裝設7張大帆，帆的最大面積達14000平方米，還裝設一臺6100馬力柴油機作為輔助動力推進裝置。

在研究、設計、建造風帆動力船方面，日本起步慢，但進展快，走在歐美發(fā)達國家前面。該國從七十年代制訂了發(fā)展風帆動力商船的研究計劃，并成功地設計、建造了世界上第一艘現(xiàn)代化風帆動力船——石油制品運輸船“新愛德”號。它既可單獨使用柴油機航行，又可單獨使用風帆航行，還可同時使用機、帆航行。船上自動化程度極高，裝設兩臺微型電子計算機。一臺根據(jù)風向計、風速計提供的數(shù)據(jù)和航行條件，自動把兩組風帆控制在最有效利用風力的位置上；另一臺根據(jù)風帆獲得的動力大小，自動控制柴油機輸出功率，使之在最經濟的條件下運轉。“新愛德”號經過試航試驗，已投入營運40多年，比同級常規(guī)動力船節(jié)約一半燃料。2013年6月日本在以前的基礎上又建造了6艘最先進的風帆動力礦砂船。

自從“新愛德”號問世以來，使用和推廣風帆動力船的經濟效果是極為可觀的。而且它還具有振動、噪音和污染都比較小的特點，因而深受世界航運界、造船界和能源界的歡迎。2009年我國成功設計了風帆動力郵輪。許多國家設計出各種各樣的風帆商船。2013年11月，英國倫敦召開專題學術會議，研討風帆動力船的發(fā)展，風帆動力散裝貨船，風帆動力集箱船、風帆動力油船、風帆動力雙體貨船、風帆動力雙體客船等設計方案爭芳斗艷。

這些引人矚目的船舶新秀，將為人類航運事業(yè)增添異彩?？梢灶A料，人類進入現(xiàn)代化的帆船時代，指日可待。