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【航海科普】要準備多少油,一艘船才能遠航?

發佈時間:2023-12-29 14:23:26  |  來源:中國網科學  |  作者:張志友  |  責任編輯:科學頻道

作者:張志友(海軍大連艦艇學院航海系)

常言道,兵馬未動,糧草先行。

如果説輪機是船的心臟,那心臟起搏的能量來自哪?來自燃油。燃油就是輪機的“糧草”。要航海,“油”是最基礎的保障之一。

一艘船要準備多少油才能起航?

那要先看看這船的耗油有多大。

一、輪船耗油有多大?

我們在評價一輛汽車的性能時,少不了看一個重要參數,那就是排量,也就是各個氣缸活塞行程體積的總和。比如,一輛四缸汽車,每個氣缸排量大概是0.4L,那麼這輛車的排量就是1.6L。一般來説,排量越大,動力越足。

船的性能也一樣,要看排量。以一條接近兩萬噸的集裝箱船為例,主機是蘇爾壽傳統機型“SULZER 8 RTA 52U”,意味著是八個缸柴油機,每個缸的排量大概是400L,8個缸總排量就是3200L。

這種船與車的排量對比之懸殊,僅從氣缸的尺寸也能略窺一二。一般來説,汽車發動機也就一個小西瓜大小,而船用柴油機上,一個氣缸的高度就有一層樓那麼高。由此也可以想見,一艘萬噸級的船,需要消耗的油量也是數字驚人的。

在船上,一般通過流量表來計算燃油消耗量。船的主機和發電機燃油消耗都有一個流量表,記錄它們消耗燃油的體積,再乘以燃油的相對密度,就會得到燃油消耗量。

舉個例子,如果一艘船的百公里油耗體積是5500升(也就是5.5m3),船用燃油相對密度在0.7~0.9kg/m3之間,取個平均值0.8kg/m3,就意味著它每行駛100公里,大約需要消耗5500L×0.8kg/m3也就是4.4噸左右燃油,再加上發電機的消耗,油耗數字會更高。

另外,這個數字也非絕對不變,而是會受很多狀況的影響,比如船舶載重,海上的海況等,載重越多,海況越糟糕,船舶油耗就越大,這和汽車行駛很相似,路途顛簸、車上坐的人多,油耗相應就高一些。當然,對於不同的船,或者相同的船以不同航速行進,油耗相差也會很大。

一艘船到底能有多耗油?我們來算算:船用柴油機油耗為0.2kg/kw.h左右,這意味著,船要獲得1000瓦特的功率,一小時會消耗200克柴油。而船用主機功率差異較大,根據船型不同,功率範圍可從3-5千瓦到30-60兆瓦(1兆瓦=1000千瓦)不等。

船型越大,耗油量越多。對於一些大型的集裝箱船,連續航行一天消耗十幾噸或幾十噸甚至上百噸柴油都有可能。這個耗油量,想加滿一次油往往需要十多個小時左右。要知道,地面上一個小型加油站可儲存的油量也就100到200噸,所以説,一艘大船一天的耗油量相當於一個加油站,這話一點兒也不為過。

二、船用什麼油?

生活中,我們去加油站時,工作人員常會問:“加幾號油?”不同的標號代表不同成分比例的汽油。作為車的動力來源,油的選擇自有其講究。

那船呢,船要加什麼油?

船的燃料油一般有兩種:柴油和重油。它們都來自石油,一般通過蒸餾、熱裂化、催化裂化和加氫裂化等加工工藝提煉而成,為船舶提供動能和電能。不同的是,柴油是一種輕質燃料油;重油則是殘渣燃料油,也就是提煉完輕柴油和汽油之後剩下來的殘留物,屬於重質燃料油,簡稱“重油”。

圖片説明:石油提煉過程:左邊的石油(原油)經過蒸餾塔,層層分離出不同沸點的石油産品,這些産品和人類的生活息息相關

柴油作為一種輕質燃料油,相對重油易燃燒,而且單位品質(或體積)的燃料完全燃燒時所放出的熱量高,但是價格貴,主要應用在高速柴油機及中速柴油機中,一般是為短距離航行的中小型船舶提供動力,例如在長江、運河航行的運沙土船、漁船、幹散貨船等等,或用於船舶的輔機發電使用等。

重油比較黏稠,流動性差,稍微遇冷就凝結成塊,有點像鋪柏油路的瀝青,往往需要加熱到120℃左右才能有很好的流動性,而且單位品質(或體積)的燃料完全燃燒時所放出的熱量低。但重油的好處是價格便宜,所以一般用於大功率中低速柴油機、蒸汽輪機等,在國際運輸船舶以及在沿海、沿江運輸的較大型船上使用,因為這些船的發動機馬力大,要求油料的粘度高。民用大型船舶一般使用重油,主要是考慮經濟性,因為重油便宜,價格差不多相當於輕柴油的三分之一。

另外,根據燃油不同,儲存也要區分對待。船用燃油一般都儲存在左、右舷雙層底油艙內,根據油品不同進行分艙儲存。另外,劣質重油最好不要長期存放,否則容易氧化變質。

三、誰給艦船加油?

話説回來,如此龐大的耗油量,是要帶足了油才能去遠航嗎?

一般情況下,船舶確實會在航行之前根據航線的實際情況,把所需要的油量加滿,並且還會準備好備用的燃油。但是,萬一途中出現“沒油了”的情況,還是有辦法加油的。

比如,有一種方法是輪船沒油後進行錨泊,然後等待海上駁油船來補給燃油,但這種方法有個前提,就是輪船不能離海岸太遠。還有一種方法是在輪船快沒油的時候,提前靠港加油,如果實在沒油了,就讓遠洋拖輪給拉回港。

不管是錨泊等待還是回港加油,都需要花費不少時間,同時也受到位置限制,需要船離海岸和港口不太遠。但艦艇編隊一齣海就是幾個月,往往幾天需要補給一次,如果不斷返港加油,顯然會浪費時間,若是戰爭期間,還會貽誤戰機。

這就需要綜合補給艦出場了。海軍部隊為了讓艦船安心遠航,不擔心油料供應,還設置有移動的“海上後勤倉庫”——綜合補給艦。補給艦既保障作戰又保障生活,艦隊遠航所需要的,幾乎應有盡有,除了加油和彈藥,還可以加淡水和補充食品。

綜合補給艦的特點是噸位較大、專業艙室多、所帶物資齊全、補給設施配套,既有淡水、糧食、蔬菜、水果等生活物資,也有柴油、航空燃油、彈藥等作戰物資,還有各種用於應急搶修的備品、備件。它能在短時間內“吞吐”大量物資,對各類艦艇進行快速補給,還可以通過橫向、縱向及垂直等方式,一邊伴隨艦艇航行一邊進行補給。

圖片説明:南海艦隊在我國南海進行綜合補給訓練 /南海艦隊

現在,規模較小的艦艇編隊遠航時通常只帶一艘補給艦,大多為綜合補給艦,所裝物資能在一定程度上滿足艦隊赴遠海作戰的需求。如果是規模較大的艦艇編隊遠航,需要的補給艦就不止一艘,而且,不僅需要有跟隨編隊航行的綜合補給艦,還需要有專門的岸基補給艦向海上編隊補給艦進行補給,這樣編隊裏的補給艦就不必花費時間返港補充物資,提高編隊海上支援保障的效率。

我國海軍艦艇編隊的遠航行動,總少不了補給艦的身影。不過,當出海的艦艇編隊中包含補給艦,往往意味著更遠的航程,也意味著更全的體系和更強的戰力。特別是在航母編隊中,補給艦更是不可或缺,還有網友戲稱補給艦為“航母的最佳伴侶”甚至“航母奶媽”——

比起“航母奶媽”,對於補給艦來説,“航母最佳伴侶”或許是更貼切的稱謂。因為奶媽的陪伴是暫時的,而且往往陪伴的只是你最初那段年幼、弱小且幾乎沒有選擇權的時光。但對於強大威武、叱吒海上的航母編隊來説,補給艦不僅默默提供了全程的貼身保障,更提供了可長期執行任務、可連續作戰的底氣和信心。

話説回來,不管是航母編隊還是其他艦船,想要遠航的話,要準備的除了油還有很多。就像人們出差或旅行一趟都需要準備瑣瑣碎碎的行李物件,出海遠航要準備的就更多了,大到船用的燃油、人需要的食物淡水,小到應急搶修的小備件。這其中,需要補給船的保障,也需要遠航前就做好合理的規劃,就像有伴侶的支援,也要自己首先做好準備,才能更穩妥地出發,更穩健地前行。(作者:張志友,海軍大連艦艇學院航海系教師,科普基地負責人,曾獲全軍科普講解比賽第一名)

作者:張志友

編輯:麥芽楊