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从“哥德堡”号沉船启示谈仿造“二千料郑和宝船”的结构



  [叶庆球,中国造船工程学会船史研究学术委员会委员,新兴船舶环保技术发展公司(香港)船舶设计建造师。]

  当今在造船界的热门话题是瑞典政府拨款以民间形式投资三千万美元复原仿造“哥德堡”号木质机帆船一事。在我国郑和研究学者和海内外民间有对郑和宝船研究的人士都纷纷要求复原仿建“郑和宝船”,在这呼声中,作为一名古木船的设计建造者来说,陷入了深思:为什么“哥德堡”号会在距离哥德堡海岸仅900米的地方沉没?为什么香港的一艘木质拖网渔船“海参威”号在外海触礁却没有沉没,幷且能自航返回香港?

  笔者有幸从瑞典哥德堡得到比较详细的“哥德堡”号复原仿造的一些实船照片和资料,并就以上两艘木质船触礁的案例做一些分析,以便日后在“郑和宝船”的仿造中能吸取教训避免“哥德堡”号的历史悲剧重演。

  一、“哥德堡”号在设计建造中的问题

  1.没有充分考虑到木材的特性

  “哥德堡”号:重530吨,长58米,宽11米、高(含桅杆)47米,艏部线型用VU型横剖面、艏柱近乎垂直、水线面前体非常饱满,这种设计可以令有限的主尺度内取得最大的排水量和使用空间。但事物是有利必有害的,就木船建造而言,笔者不主张用非常饱满的弧度去设计艏艉水线面上下的外殻,来增大排水量和使用空间,原因是原木板在大弧度弯曲的过程中需要运用加温和强大的压力方能屈曲成型,在此过程中木质纤维组织已受到不同程度的损害,较轻的会出现纵向裂痕,严重的会横向断裂,经验丰富的造船师傅有办法使木板不断裂,但并不能确保木质纤维不受损害,中国古代和近代的木质船在处理艏艉外殻时并不采用增大水线弧度去增加排水量和空间是明智的(中国木船多用方艏、方艉结构),这能确保木质能保持天然分子结构具有抗撞力,因为木板一旦经热处理弯曲后便会定型幷且变脆,弹性、抗扭力便会大幅减弱;另一方面大弧度的水线角度还会产生较大的兴波阻力。

  2.双层结构的构造不利于维护保养

  “哥德堡”号的船体结构及外形都设计得非常严谨,用材也科学,应粗则粗、应薄则薄,但有些地方耗工、耗料、耗时,必然大幅度增加建造成本和建造周期,例如艏部肋骨太密、桅杆、蓬帆、缭索非常繁复等。横剖面图所见是双层木质外板结构。笔者从事木质船设计建造数十年除学习前辈的造船技术之外也努力学习外国的造船技术以补给之不足,觉得欧洲的木质船建造工艺很好,但对双层外板模式和大弧度弯曲木板的做法有所保留。原因是双层外板的构造对木质船舶日后维修保养非常不利,换言之外板与内板之间只有一次油漆的机会,空气也不流通,要知道木材没有油漆的保护是容易腐蚀的,除非是一些非常坚实的各种木材,例如坤甸、铁梨木、荔枝木,但是外板极少能用以上木材,因此笔者相信“哥德堡”号当年的船体外板(橡木)因过度的弯曲丧失了抗撞的弹性和得不到油漆保养,已受到腐蚀而不能承受撞击。

  另外,相信当年造船规范中的“一舱不沉”规范尚未普及应用所致的。

  促使写本文更重要的原因是基于30多年前拆木船的经验:20世纪70年代初木材供应非常缺乏,船厂没有木材建造新木船,有一些船东买一些香港的旧木船回来整体拆卸下来再重新建造新型的运输船,发现凡属单层外板采用东南亚地区木材建造的旧渔船(15-20年船龄)其外板、肋骨、龙骨再次使用率奇高,而其中一艘在国内建造采用双层板结构外贸出口货船,除了龙骨可以使用外,其他双层内外板都不同程度腐烂不能用。另外发现凡是原来经火力弯曲率比较大的船殻外板也无法再度使用,因为用铁锤和木楔撞击即出现纵向和横向散裂现象,只能作柴火用途。用旧船材料再造的木船由笔者设计建造的有四艘(60-120:载重量)其后使用年期都有十几年,这样计算东南亚木材建造的单层外板木船其寿命应长达30年以上。而根据资料记録,外国大型风帆船的远航使用期约是7年,这说明香港及广东两地的单层外板结构木船使用寿命年期是比较长的。

  二、“海参威”号拖网渔船触礁不沉实例

  “海参威”号,1984年在广东省第九渔船修造厂(深圳市蛇口渔船修造厂)建造及下水,是香港登泰隆船务渔业贸易有限公司以来料加工形式与国内船厂合作的产品。船厂32米、船宽6.7米、船深3.7米、满载排水量320吨、单机马力680匹、导管螺旋桨、航速11.8节、艏部横剖面线型采用UV混合型、前倾式艏柱、巡洋舰艉、单层木质外板结构、整体线型流畅。

  此船在1987年奔赴南海渔场中,因夜航时采用卫星导航系统领航,舵手过分相信了它的作用,疏于监控,而使船偏离了航道而触礁。由于航速快、冲力大的原因,船竟然冲上了暗礁上面,呈中拱状态搁在礁石上。消息经无线电传回香港,渔业界立即流传这艘“海参威”  号“玩完了”。但此船的木料优良、结构非常坚固,虽然经过一天一夜让海浪、暗涌、礁石上下拍击,但在第二天夜里涨潮时被施救船拖回海中并未发现漏水现象,为慎重起见返航回香港的船厂拖上船台做检查,发现船底仅是在龙骨底部和舯部底板(杪木)让礁石磨花了,其他构件全无损害,外板的拈缝并无裂缝漏水,于是仅局部补扫了油漆便继续出海捕鱼了。

  后来,香港渔业界传了一种说法,说该船设计用料不重,所以没有压坏船体。

  此船之所以触礁脱险是与船的用材优良、结构合理、施工质量好分不开的。然而出现了以上两种说法,也属正常,公道自在人心,事隔半年左右,有一位在越南从事木材贸易的商人,在香港渔民的介绍下,要求购买此船的设计图纸到越南建造渔船,香港、澳门的一些造船厂老板也邀请笔者和他们一起合作造船,让笔者在实践中积累了不少木船建造的经验。

  三、“二千料郑和宝船”的设计基本思想

  以上两个例子说明瞭两个问题:一是木质船外型设计的弯曲弧度不宜太大,以免损害木质纤维,影响抗撞力;二是单层外板比较双层外板安全和耐用。把内板的木料转变为加厚的纵向龙筋,用螺栓及锚钉固定在肋骨上,这样既不会减弱纵向、横向强度,又能使船的外板内侧能得到油漆的保养,幷且解决了透气的问题,以上两点是木质船安全耐用的保证。

  因此,仿建“郑和宝船”应选用单层外板的设计,且无盲目跟随外国的双层板建造法。我们目前涉及“二千料郑和宝船”是采用传统的中国古代和近代造船技术相结合的木结构,外板是加厚的单层结构,肋骨内是用加厚的厚板做纵向力材,便于维修保养,以延长船舶的使用年限,这种结构近50年来在广东和香港两地广泛地应用证实是可靠的。

  四、结 语

  南京正在筹建“郑和宝船”,争取在2008年作奥运会的友谊大使之用,期望有关部门能严格把关,把能代表我国古代造船文化的优良工艺技术承传下来,采众家之长,建造出安全、实用的明代海船出来,弘扬中华古船文化,成为友谊的使者。
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