本帖最后由 xbq1013 于 2023-12-23 09:54 編輯 + K/ c. c2 k! M+ |' E. o
. \, b+ f3 r( j! ?+ ?估計許多朋友會好奇，為什么現在全世界的輪船基本都是用鋼鐵打造的，而不是其它材料。) R7 y3 x& G6 ]+ i
0 N+ U. V9 J E# K6 E7 ?5 N8 B其實這個原因很簡單，因為鋼鐵打造的船既堅固又耐用，而且鋼鐵的可塑性還特別強，想做成什么樣就做成什么樣。
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# h# E5 A4 O0 X0 h, g0 v另外，雖然鋼鐵相對來說比較貴，但它是可以回收的，而且回爐重造之后，它的性能基本不會變差。
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所有這些讓鋼鐵成為造船業的不二之選，然而它并不是沒有缺點，其中最大的缺點就是它真的很重，無論是運載能力，還是所需的動力，這都不是特別好。# h3 S% F9 X6 t
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不過，有一種材料正好可以彌補鋼鐵的這個缺點，那就是水泥。& u B t8 h1 ?
/ {; L4 z8 e+ O; y7 |: E3 c這種材料和鋼鐵一樣可塑性很強，而且它不用像鋼鐵那樣熔融之后在澆筑，水泥在常溫下就能完成澆筑。. G, _/ ?5 U+ n l; d
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水泥同樣非常堅固，雖然它不像鋼鐵那樣耐用，但它非常便宜，而且抗鹽水腐蝕的能力還比鋼鐵強，最重要的是它的密度比鋼鐵真的低很多，這意味著它更輕。
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圖源：Ted Silveira/Flickr+ r) n- @* y5 [. {% k" L7 Z+ f
0 P; g- W8 q3 f# b* g那么問題就來了，為什么水泥沒有被使用呢？1 J- r0 T+ Q- Q- G
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很多人小時候可能都會有這樣的疑問，鋼鐵在水中會輕易的下沉，為什么鋼鐵造船卻不會下沉？( G- h- k: Z' I; `% l
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根據阿基米德原理，流體中的物體受到的向上的力等于該物體排開的流體的重量， 1噸重的船下水后，只要在它下沉之前能夠排開1噸的水，那么它就會漂浮。$ ^5 s/ G. H9 Y& b% t# R3 u
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工程師要用鋼鐵設計一艘不下沉的船其實是非常簡單的，只要讓它的內部空間保留足夠的空氣就好了。* e/ j4 f. e& }. Z7 a6 Y0 C- e
8 P: A$ C; x9 x+ V4 _2 p簡單地說，雖然船是由鋼鐵打造，但是由于它充滿了空氣，所以它的實際平均密度確實比水小很多，所以不會下沉。
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: U( V( k( A; j; D0 y鋼鐵可以輕松浮在水面上，水泥自然也不會是問題，但水泥的問題在于它遠沒有像鋼鐵那樣堅固。
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4 j6 U, Q* u/ A8 Y% F因此，工程師用水泥設計船只的時候，需要非常厚的甲板才能確保船只安全出行，這導致水泥船實際上在相同運載能力下，它的重量比鋼鐵船重許多。
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就建筑材料而言，水泥確實相當輕，這也是為什么它是高樓大廈的主要材料之一，每立方水泥在1.5噸到2.3噸之間，相比之下，每立方米的鋼鐵將近8噸。' H1 e8 M- e' Y3 d' Y% Y2 {
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但是，同等輕船重量（船自身重量）的水泥船和鋼鐵船，它們的運載能力差距比想象得要大許多。6 _. r& Z9 H" Z% _
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根據設計的不同，水泥貨輪的總載重量（能夠載重的總量，包括燃料）和最大排水量（總載重量加上輕船重量）比值達到1比2左右，而鋼鐵貨輪的這個比值是1比1.3左右。
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這意味著，如果你要設計出同等載重量的水泥船和鋼鐵船，那么水泥船的輕船重量實際上將遠遠超過鋼鐵船——它并不會因為水泥的密度更低而船更輕。
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更重的船體意味著它燃料運輸的貨物效率就越低，按照前文提到水泥船1比2的總載重量和最大排水量的比值計算，差不多就是你每運送一噸的貨就要同時運輸一噸的船體，這是非常不劃算的。
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其實，除了浪費燃料之外，水泥船還存在一個非常大的安全隱患，由于水泥船很重，導致它的船體很厚，它非常容易撞到暗礁。
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當然，另外一個隱患就是水泥船確實不如鋼鐵船來得牢固。; }( S+ }; e9 B, D
; Y. E2 c" l @! A: S; `0 S世界最大的水泥船
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不過，即便如此，水泥船在過去非常受歡迎，全世界都試圖設計出真正實用的水泥船，以替代鋼鐵，畢竟這種材料造船是真的便宜。
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5 x6 f' n# n, m; H]圖：古田號0 t7 M% G Z# N- c0 B9 ?& P; {3 Q
7 g* B# e8 c, i3 h5 j& N咱們國家也是一樣的，咱們甚至設計出了一艘超大型的水泥船，只是這艘水泥船總共就航行了一次，就宣布退役了，這艘水泥船被稱為古田號。# G) C" R/ u" V& ]
: m. r& X- r2 n: H8 j; A" s# u; t古田號經常被人稱為是世界上最大的水泥船，但我簡單查閱了一下資料，這個更準確地說法可能是最大總載重量的水泥船。2 K) @7 u# a( I% v5 k
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這艘水泥船是咱們國家從1970年開始設計和建造的，足足歷時3年時間，才建造出來，它的總載重量達到3024噸，最大排水量是5773噸，兩者比值不到1比2。" ?' `0 P) k7 Z1 I& {# P! y
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. i: H. }2 I6 K8 H2 L8 G& W圖：旱在馬尾江濱東路中洲村的古田號! E2 }! e/ C4 k9 m( l( L9 o
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1974年，古田號運輸了一些沙子和木材，從福州起錨開往上海試航，然后再從上海裝載了麥子回到福州港口，然后它就再也沒有啟航過了，直到2012年被拆解。7 Y/ P0 [/ M- K; D4 c
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歷時3年開發的古田號只航行了一次就廢棄多少有點浪費，不過關于其中的原因，國家交通部和國家建材總局都是有明確指出的，主要就是它太笨重了，不是經濟的交通工具。
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其實，無論是船體的尺寸，還是輕船重量，都有比古田號更大的水泥船，但我確實沒有找到一艘比它總載重量更大的水泥船。; ]9 N$ W4 t# x9 }& O, I3 Y
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; G% Y" M# D3 A8 ^% G圖：佩拉爾塔號/ W. v0 e( k" z+ E7 B$ `/ Y B6 [2 q
1 Q) A/ d1 |+ [6 C' }2 |世界最大水泥船的吉尼斯世界紀錄保持者其實是加拿大的佩拉爾塔號，這艘水泥打造的貨輪最大排水量達到6144噸，但是它的輕船重量有3696噸，總載重量和最大排水量的比值超過1比2。6 c4 z) \+ h6 x/ u: r# C1 B2 [0 v
1 o* _" h/ _- E2 K8 Q佩拉爾塔號是1921年下水的，它至今還漂浮在水上——作為一個港口的屏障，這說明水泥船還是比較耐用的。
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無論哪個國家，水泥船的出現都并不是空穴來風，水泥確實有作為船只材料的可能性的，但是它確實不是一個特別理想的材料。
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全世界開發水泥船的背景其實也都是一樣的，那就是在嚴重缺乏鋼鐵的情況下，才會破例想辦法開發水泥船，古田號也是在這種背景下研發的。' f" A' ]% [, G$ a6 e
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發表于 2023-12-23 09:52:49
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