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【航海科普】要准备多少油,一艘船才能远航?

发布时间:2023-12-29 14:23:26  |  来源:中国网科学  |  作者:张志友  |  责任编辑:科学频道

作者:张志友(海军大连舰艇学院航海系)

常言道,兵马未动,粮草先行。

如果说轮机是船的心脏,那心脏起搏的能量来自哪里?来自燃油。燃油就是轮机的“粮草”。要航海,“油”是最基础的保障之一。

一艘船要准备多少油才能起航?

那要先看看这船的耗油有多大。

一、轮船耗油有多大?

我们在评价一辆汽车的性能时,少不了看一个重要参数,那就是排量,也就是各个气缸活塞行程体积的总和。比如,一辆四缸汽车,每个气缸排量大概是0.4L,那么这辆车的排量就是1.6L。一般来说,排量越大,动力越足。

船的性能也一样,要看排量。以一条接近两万吨的集装箱船为例,主机是苏尔寿传统机型“SULZER 8 RTA 52U”,意味着是八个缸柴油机,每个缸的排量大概是400L,8个缸总排量就是3200L。

这种船与车的排量对比之悬殊,仅从气缸的尺寸也能略窥一二。一般来说,汽车发动机也就一个小西瓜大小,而船用柴油机上,一个气缸的高度就有一层楼那么高。由此也可以想见,一艘万吨级的船,需要消耗的油量也是数字惊人的。

在船上,一般通过流量表来计算燃油消耗量。船的主机和发电机燃油消耗都有一个流量表,记录它们消耗燃油的体积,再乘以燃油的相对密度,就会得到燃油消耗量。

举个例子,如果一艘船的百公里油耗体积是5500升(也就是5.5m3),船用燃油相对密度在0.7~0.9kg/m3之间,取个平均值0.8kg/m3,就意味着它每行驶100公里,大约需要消耗5500L×0.8kg/m3也就是4.4吨左右燃油,再加上发电机的消耗,油耗数字会更高。

另外,这个数字也非绝对不变,而是会受很多状况的影响,比如船舶载重,海上的海况等,载重越多,海况越糟糕,船舶油耗就越大,这和汽车行驶很相似,路途颠簸、车上坐的人多,油耗相应就高一些。当然,对于不同的船,或者相同的船以不同航速行进,油耗相差也会很大。

一艘船到底能有多耗油?我们来算算:船用柴油机油耗为0.2kg/kw.h左右,这意味着,船要获得1000瓦特的功率,一小时会消耗200克柴油。而船用主机功率差异较大,根据船型不同,功率范围可从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。对于一些大型的集装箱船,连续航行一天消耗十几吨或几十吨甚至上百吨柴油都有可能。这个耗油量,想加满一次油往往需要十多个小时左右。要知道,地面上一个小型加油站可储存的油量也就100到200吨,所以说,一艘大船一天的耗油量相当于一个加油站,这话一点儿也不为过。

二、船用什么油?

生活中,我们去加油站时,工作人员常会问:“加几号油?”不同的标号代表不同成分比例的汽油。作为车的动力来源,油的选择自有其讲究。

那船呢,船要加什么油?

船的燃料油一般有两种:柴油和重油。它们都来自石油,一般通过蒸馏、热裂化、催化裂化和加氢裂化等加工工艺提炼而成,为船舶提供动能和电能。不同的是,柴油是一种轻质燃料油;重油则是残渣燃料油,也就是提炼完轻柴油和汽油之后剩下来的残留物,属于重质燃料油,简称“重油”。

图片说明:石油提炼过程:左边的石油(原油)经过蒸馏塔,层层分离出不同沸点的石油产品,这些产品和人类的生活息息相关

柴油作为一种轻质燃料油,相对重油易燃烧,而且单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量高,但是价格贵,主要应用在高速柴油机及中速柴油机中,一般是为短距离航行的中小型船舶提供动力,例如在长江、运河航行的运沙土船、渔船、干散货船等等,或用于船舶的辅机发电使用等。

重油比较黏稠,流动性差,稍微遇冷就凝结成块,有点像铺柏油路的沥青,往往需要加热到120℃左右才能有很好的流动性,而且单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量低。但重油的好处是价格便宜,所以一般用于大功率中低速柴油机、蒸汽轮机等,在国际运输船舶以及在沿海、沿江运输的较大型船上使用,因为这些船的发动机马力大,要求油料的粘度高。民用大型船舶一般使用重油,主要是考虑经济性,因为重油便宜,价格差不多相当于轻柴油的三分之一。

另外,根据燃油不同,储存也要区分对待。船用燃油一般都储存在左、右舷双层底油舱内,根据油品不同进行分舱储存。另外,劣质重油最好不要长期存放,否则容易氧化变质。

三、谁给舰船加油?

话说回来,如此庞大的耗油量,是要带足了油才能去远航吗?

一般情况下,船舶确实会在航行之前根据航线的实际情况,把所需要的油量加满,并且还会准备好备用的燃油。但是,万一途中出现“没油了”的情况,还是有办法加油的。

比如,有一种方法是轮船没油后进行锚泊,然后等待海上驳油船来补给燃油,但这种方法有个前提,就是轮船不能离海岸太远。还有一种方法是在轮船快没油的时候,提前靠港加油,如果实在没油了,就让远洋拖轮给拉回港。

不管是锚泊等待还是回港加油,都需要花费不少时间,同时也受到位置限制,需要船离海岸和港口不太远。但舰艇编队一出海就是几个月,往往几天需要补给一次,如果不断返港加油,显然会浪费时间,若是战争期间,还会贻误战机。

这就需要综合补给舰出场了。海军部队为了让舰船安心远航,不担心油料供应,还设置有移动的“海上后勤仓库”——综合补给舰。补给舰既保障作战又保障生活,舰队远航所需要的,几乎应有尽有,除了加油和弹药,还可以加淡水和补充食品。

综合补给舰的特点是吨位较大、专业舱室多、所带物资齐全、补给设施配套,既有淡水、粮食、蔬菜、水果等生活物资,也有柴油、航空燃油、弹药等作战物资,还有各种用于应急抢修的备品、备件。它能在短时间内“吞吐”大量物资,对各类舰艇进行快速补给,还可以通过横向、纵向及垂直等方式,一边伴随舰艇航行一边进行补给。

图片说明:南海舰队在我国南海进行综合补给训练 /南海舰队

现在,规模较小的舰艇编队远航时通常只带一艘补给舰,大多为综合补给舰,所装物资能在一定程度上满足舰队赴远海作战的需求。如果是规模较大的舰艇编队远航,需要的补给舰就不止一艘,而且,不仅需要有跟随编队航行的综合补给舰,还需要有专门的岸基补给舰向海上编队补给舰进行补给,这样编队里的补给舰就不必花费时间返港补充物资,提高编队海上支援保障的效率。

我国海军舰艇编队的远航行动,总少不了补给舰的身影。不过,当出海的舰艇编队中包含补给舰,往往意味着更远的航程,也意味着更全的体系和更强的战力。特别是在航母编队中,补给舰更是不可或缺,还有网友戏称补给舰为“航母的最佳伴侣”甚至“航母奶妈”——

比起“航母奶妈”,对于补给舰来说,“航母最佳伴侣”或许是更贴切的称谓。因为奶妈的陪伴是暂时的,而且往往陪伴的只是你最初那段年幼、弱小且几乎没有选择权的时光。但对于强大威武、叱咤海上的航母编队来说,补给舰不仅默默提供了全程的贴身保障,更提供了可长期执行任务、可连续作战的底气和信心。

话说回来,不管是航母编队还是其他舰船,想要远航的话,要准备的除了油还有很多。就像人们出差或旅行一趟都需要准备琐琐碎碎的行李物件,出海远航要准备的就更多了,大到船用的燃油、人需要的食物淡水,小到应急抢修的小备件。这其中,需要补给船的保障,也需要远航前就做好合理的规划,就像有伴侣的支持,也要自己首先做好准备,才能更稳妥地出发,更稳健地前行。(作者:张志友,海军大连舰艇学院航海系教师,科普基地负责人,曾获全军科普讲解比赛第一名)

作者:张志友

编辑:麦芽杨