七君
今年3月24號,一艘名為“長賜號”的巨型集裝箱船在蘇伊士運河擱淺,超過200艘輪船被卡在了河道里,6天6夜后才再次通行。
比利時根特大學(xué)海洋技術(shù)系系主任Evert Lataire認為,“長賜號”擱淺可能與岸壁效應(yīng)這個經(jīng)典的物理現(xiàn)象有關(guān)。
“長賜號”長400米,高60米,橫過來就可以把蘇伊士運河堵住。在這樣狹窄的水道里,大船運行時尾部很容易被水岸吸住,這就是岸壁效應(yīng)。
當船在狹窄的水道中前進時,船頭的水位總是比船身和船尾的高,因此,當水流從船頭沿船身流向船尾時,就會從一個較寬的通道進入一個狹窄的區(qū)域。而當液體經(jīng)過一個狹窄區(qū)域時流速增加,壓強降低。這就意味著,和船頭相比,船體附近是低壓區(qū)。如果船靠水岸或其他船只太近,就容易被吸住,造成岸壁效應(yīng)。
根據(jù)岸壁效應(yīng)可知,當船頭開始轉(zhuǎn)向時,更靠近水岸一邊的船身易被水岸吸住。因此,大船經(jīng)過狹窄的水道時,要特別留心避免讓船體與水岸或其他船只靠得太近,且速度不能太快,要盡量走水道中心線。
歷史上曾出現(xiàn)過因岸壁效應(yīng)而造成的事故。1934年1月,英國納爾遜級戰(zhàn)列艦以每秒4.6米的速度離開英國樸次茅斯港,結(jié)果就因為岸壁效應(yīng)擱淺。
從行駛記錄來看,“長賜號”可能也發(fā)生了類似的事。
在當?shù)貢r間3月23日早上7 :30,“長賜號”剛進入蘇伊士運河不久就遇到了沙塵暴。蘇伊士運河管理局在3月26號表示,相關(guān)人員是在“長賜號”遇到了強風(fēng)和沙塵暴后才無法掌舵的。
根據(jù)船舶自動追蹤網(wǎng)站VesselFinder對當時“長賜號”航行姿勢的跟蹤記錄,當“長賜號”遇到強勁的西風(fēng)時,相關(guān)人員曾試圖向西面操舵對抗風(fēng)力,如此一來就陷入了岸壁效應(yīng)的困局,最終船身順時針旋轉(zhuǎn),船頭扎入了東岸。
不過,狹窄水道中“邪門”的物理現(xiàn)象并不只有岸壁效應(yīng),大船過小道還要注意艉坐效應(yīng)。
實際上,岸壁效應(yīng)的物理原理也適用于船底的情況,因為水流從船頭流到船底時要經(jīng)過更狹窄的通道。如此一來,船底也會被河床吸引,也就是說船尾容易在淺水區(qū)下沉,這就是艉坐效應(yīng)。
艉坐效應(yīng)主要和水深以及船速有關(guān)。船速更大時,船尾更容易被河床吸引,而水深不足吃水深度的2.5倍時艉坐效應(yīng)非常明顯。因為艉坐效應(yīng),大船在淺水區(qū)時人們很難操舵,導(dǎo)致船很容易跟著水底地形運動,或在淺水中打轉(zhuǎn)。
艉坐效應(yīng)也曾造成不少事故。
1992年7月8日,“伊麗莎白女王二號”遠洋郵輪在美國馬塞諸塞州的卡蒂杭克島附近的沙洲上擱淺。美國國家運輸安全委員會后來的調(diào)查指出,船員們不清楚水底地形,因此低估了船速過高造成的艉坐效應(yīng),直接導(dǎo)致了事故的發(fā)生。
2000年,Tecam Sea號和Federal Fuji號散貨船在加拿大魁北克的索雷爾·特雷西港口相撞,后來的事故分析報告指出,艉坐效應(yīng)也是肇事因素。
甚至還有輪船利用艉坐效應(yīng)強行降低“身高”,以避免超過最大安全通航高度的奇怪操作。
2009年11月1日,世界第三大游輪、高出水面72米的“海洋綠洲號”為了能通過丹麥的大貝爾特橋,在過橋時加速至每小時37千米,成功讓大船多入水30厘米,最終以小于最大安全通航高度4厘米的距離驚險過橋。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2021年8期