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從“哥德堡”號沉船啓示談仿造“二千料鄭和寶船”的結構



  [葉慶球,中國造船工程學會船史研究學術委員會委員,新興船舶環保技術發展公司(香港)船舶設計建造師。]

  當今在造船界的熱門話題是瑞典政府撥款以民間形式投資三千萬美元復原仿造“哥德堡”號木質機帆船一事。在我國鄭和研究學者和海内外民間有對鄭和寶船研究的人士都紛紛要求復原仿建“鄭和寶船”,在這呼聲中,作爲一名古木船的設計建造者來説,陷入了深思:爲什麽“哥德堡”號會在距離哥德堡海岸僅900米的地方沉没?爲什麽香港的一艘木質拖網漁船“海參威”號在外海觸礁却没有沉没,并且能自航返回香港?

  筆者有幸從瑞典哥德堡得到比較詳細的“哥德堡”號復原仿造的一些實船照片和資料,並就以上兩艘木質船觸礁的案例做一些分析,以便日後在“鄭和寶船”的仿造中能吸取教訓避免“哥德堡”號的歷史悲劇重演。

  一、“哥德堡”號在設計建造中的問題

  1.没有充分考慮到木材的特性

  “哥德堡”號:重530噸,長58米,寬11米、高(含桅杆)47米,艏部綫型用VU型横剖面、艏柱近乎垂直、水綫面前體非常飽滿,這種設計可以令有限的主尺度内取得最大的排水量和使用空間。但事物是有利必有害的,就木船建造而言,筆者不主張用非常飽滿的弧度去設計艏艉水綫面上下的外殻,來增大排水量和使用空間,原因是原木板在大弧度彎曲的過程中需要運用加温和强大的壓力方能屈曲成型,在此過程中木質纖維組織已受到不同程度的損害,較輕的會出現縱向裂痕,嚴重的會横向斷裂,經驗豐富的造船師傅有辦法使木板不斷裂,但並不能確保木質纖維不受損害,中國古代和近代的木質船在處理艏艉外殻時並不采用增大水綫弧度去增加排水量和空間是明智的(中國木船多用方艏、方艉結構),這能確保木質能保持天然分子結構具有抗撞力,因爲木板一旦經熱處理彎曲後便會定型并且變脆,彈性、抗扭力便會大幅减弱;另一方面大弧度的水綫角度還會産生較大的興波阻力。

  2.雙層結構的搆造不利於維護保養

  “哥德堡”號的船體結構及外形都設計得非常嚴謹,用材也科學,應粗則粗、應薄則薄,但有些地方耗工、耗料、耗時,必然大幅度增加建造成本和建造週期,例如艏部肋骨太密、桅杆、蓬帆、繚索非常繁複等。横剖面圖所見是雙層木質外板結構。筆者從事木質船設計建造數十年除學習前輩的造船技術之外也努力學習外國的造船技術以補給之不足,覺得歐洲的木質船建造工藝很好,但對雙層外板模式和大弧度彎曲木板的做法有所保留。原因是雙層外板的搆造對木質船舶日後維修保養非常不利,换言之外板與内板之間只有一次油漆的機會,空氣也不流通,要知道木材没有油漆的保護是容易腐蝕的,除非是一些非常堅實的各種木材,例如坤甸、鐵梨木、荔枝木,但是外板極少能用以上木材,因此筆者相信“哥德堡”號當年的船體外板(橡木)因過度的彎曲喪失了抗撞的彈性和得不到油漆保養,已受到腐蝕而不能承受撞擊。

  另外,相信當年造船規範中的“一艙不沉”規範尚未普及應用所致的。

  促使寫本文更重要的原因是基於30多年前拆木船的經驗:20世紀70年代初木材供應非常缺乏,船廠没有木材建造新木船,有一些船東買一些香港的舊木船回來整體拆卸下來再重新建造新型的運輸船,發現凡屬單層外板采用東南亞地區木材建造的舊漁船(15-20年船齡)其外板、肋骨、龍骨再次使用率奇高,而其中一艘在國内建造采用雙層板結構外貿出口貨船,除了龍骨可以使用外,其他雙層内外板都不同程度腐爛不能用。另外發現凡是原來經火力彎曲率比較大的船殻外板也無法再度使用,因爲用鐵鎚和木楔撞擊即出現縱向和横向散裂現象,只能作柴火用途。用舊船材料再造的木船由筆者設計建造的有四艘(60-120:載重量)其後使用年期都有十幾年,這樣計算東南亞木材建造的單層外板木船其壽命應長達30年以上。而根據資料記録,外國大型風帆船的遠航使用期約是7年,這説明香港及廣東兩地的單層外板結構木船使用壽命年期是比較長的。

  二、“海參威”號拖網漁船觸礁不沉實例

  “海參威”號,1984年在廣東省第九漁船修造廠(深圳市蛇口漁船修造廠)建造及下水,是香港登泰隆船務漁業貿易有限公司以來料加工形式與國内船廠合作的産品。船廠32米、船寬6.7米、船深3.7米、滿載排水量320噸、單機馬力680匹、導管螺旋槳、航速11.8節、艏部横剖面綫型采用UV混合型、前傾式艏柱、巡洋艦艉、單層木質外板結構、整體綫型流暢。

  此船在1987年奔赴南海漁場中,因夜航時采用衛星導航系統領航,舵手過分相信了它的作用,疏於監控,而使船偏離了航道而觸礁。由於航速快、衝力大的原因,船竟然冲上了暗礁上面,呈中拱狀態擱在礁石上。消息經無綫電傳回香港,漁業界立即流傳這艘“海參威”  號“玩完了”。但此船的木料優良、結構非常堅固,雖然經過一天一夜讓海浪、暗涌、礁石上下拍擊,但在第二天夜裏漲潮時被施救船拖回海中並未發現漏水現象,爲慎重起見返航回香港的船廠拖上船臺做檢查,發現船底僅是在龍骨底部和舯部底板(杪木)讓礁石磨花了,其他構件全無損害,外板的捻縫並無裂縫漏水,於是僅局部補掃了油漆便繼續出海捕魚了。

  後來,香港漁業界傳了一種説法,説該船設計用料不重,所以没有壓壞船體。

  此船之所以觸礁脱險是與船的用材優良、結搆合理、施工質量好分不開的。然而出現了以上兩種説法,也屬正常,公道自在人心,事隔半年左右,有一位在越南從事木材貿易的商人,在香港漁民的介紹下,要求購買此船的設計圖紙到越南建造漁船,香港、澳門的一些造船廠老闆也邀請筆者和他們一起合作造船,讓筆者在實踐中積累了不少木船建造的經驗。

  三、“二千料鄭和寶船”的設計基本思想

  以上兩個例子説明瞭兩個問題:一是木質船外型設計的彎曲弧度不宜太大,以免損害木質纖維,影響抗撞力;二是單層外板比較雙層外板安全和耐用。把内板的木料轉變爲加厚的縱向龍筋,用螺栓及錨釘固定在肋骨上,這樣既不會减弱縱向、横向强度,又能使船的外板内側能得到油漆的保養,并且解决了透氣的問題,以上兩點是木質船安全耐用的保证。

  因此,仿建“鄭和寶船”應選用單層外板的設計,且無盲目跟隨外國的雙層板建造法。我們目前涉及“二千料鄭和寶船”是采用傳統的中國古代和近代造船技術相結合的木結構,外板是加厚的單層結構,肋骨内是用加厚的厚板做縱向力材,便於維修保養,以延長船舶的使用年限,這種結構近50年來在廣東和香港兩地廣泛地應用證實是可靠的。

  四、結 語

  南京正在籌建“鄭和寶船”,争取在2008年作奥運會的友誼大使之用,期望有關部門能嚴格把關,把能代表我國古代造船文化的優良工藝技術承傳下來,採衆家之長,建造出安全、實用的明代海船出來,弘揚中華古船文化,成爲友誼的使者。
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