驚天工程之世界最大的游輪
世界最大游輪海洋和諧號全長361米，比法國埃菲爾鐵塔還要長出約50米；寬約66米。本集驚天工程介紹該船的建造過程，以及所使用的突破性技術有著怎樣的歷史淵源。
海洋和諧號是第三艘綠洲級船舶，也是最大的一艘。建成之後，海洋和諧號的長度將接近自由女神像高度的八倍，並且比世界上最大航空母艦的兩倍還要重。
人類對船的痴迷有幾千年的歷史了，古埃及人用葦子造船，它們是在尼羅河上巡遊的最佳工具，但葦子的吸水性意味著這種船無法長久使用。
數百年來，木頭都是造船材料的首選；戰爭，引入了金屬的使用，比如鐵，但是鐵質地脆而且易受腐蝕。
鋼是由鐵與多種金屬和元素混合而成，但難於加工。十九世紀，發明家亨利·貝塞麥研發出一種批量生產鋼的辦法，這就是貝塞麥轉爐，不僅容量驚人，而且製造鋼鐵的速度非常快。
多虧了亨利·貝塞麥先生和他革命性的設備，每年全球有超過15億噸鋼材被生產出來。
洋和諧號需要消耗大量的鋼材，大量的鋼板用火車運抵裝配廠，切割為成千上萬個獨立部件，鋼板、主梁以及更小的部件，被焊接成標準化的部分稱作分段。
獨立的部分被連接到一起組成大分段，定製的龍門起重機將每一個大分段運送到干船塢，90個大分段聚到一起組成了世界上最大的客輪，簡單來說可以看成是拼樂高玩具。
這樣的龐然大物可以容納接近九千名乘客和船員，可以說是一座完全自給自足的小島，海洋和諧號是一個小型的城市，包括劇院、餐廳、酒吧和其它吸引人的地方。
如此龐然大物是如何在大海上航行的呢？發動機是船的心臟，工業革命促生了蒸汽能發動機，提高了生產效率，但是需要巨大的鍋爐。工程師打破常規讓新型的發動機燃燒燃料，內燃機成為了工業遊戲規則的改變者。
隨著19世紀尾聲的臨近，機械工程師亨利克·柏克嘉發明了柴油內燃機。哥本哈根的漢斯·奧斯特發電廠，有著迪塞爾先生早期發動機的概念版，高12米，重1400噸，它可以產生驚人的1500萬瓦特的電能。
魯道夫·迪塞爾傑出的設計讓內燃機的效率更高，不需要火花塞，壓燃式發動機產生出優質而高效的動力，不僅使用很多不同的燃料，也可以使用更廉價的燃料。
迪塞爾內燃機無與倫比的動力和燃料利用率給世界航運界帶來了巨大影響，比之前的蒸汽發動機更加緊湊小巧，而且效率為原來的三倍。1912年開始的第一條柴油動力航線改變了海事界，並從此為開闢新的貿易和旅遊航線提供了可能性。
當時漢斯·奧斯特發動機也許是個巨獸，但是海洋和諧號的發動機動力是它的六倍，有六台瓦錫蘭柴油發動機，總輸出功率是9300萬瓦特。
海洋和諧號的巨型身材允許它的設計師做出一些了不起的設計，這艘船有一個分離的上層，意味著中間有一個巨大的開放空間結構，只有綠洲級船舶有這種分開的上層建築，中間區域與真正的公園一樣。
但是為了適應海上航行，船體的形狀需要非常精良的設計，那樣才可以擁有良好的流體動力學船型。
幾個世紀以來，造船工程師對於船體設計有一套通用的理念，有一種通用的船型被認為是最高效的，但卻沒有對它進行過有效的測試。
870年，工程師威廉·弗勞德開創性地建造了一個流體動力學的試驗裝置。弗勞德真正的發現在於他發明了一個公式，就是現在著名的弗勞德數。
弗勞德數被用於將船模數據對應到全尺寸的船隻上。可以算出全尺寸的船隻會受到多大的阻力，這一發現徹底改變了流體力學和整個造船工業。
海洋和諧號的工程師用近十米的巨大船模模擬各種各樣的海況，結果就是超級高效的船首設計。
這一設計還會更上層樓，採用叫做空氣潤滑系統的先進系統，將空氣從船隻底部的特製柵格擠出，產生微細氣泡，當船隻前進時，這層氣墊將沿著船身移動。空氣潤滑技術將使海洋和諧號的效率提高5%。
控制如此巨輪，如同在海上駕駛高樓，看上去是不可能完成的任務，解決之道可以在一項180年前的偶然發現中找到答案。
蒸汽發動機問世不久，明輪艇就誕生了，但是它的效率並不高，在波浪上前進，尤其是惡劣天氣條件下，一側的船槳會從水裡出來。
工程師們在尋找一種可行的替代方案，他們的靈感來源於一項古老的發明創造，阿基米德水泵，從公元前3世紀起，曲柄控制的精巧裝置就被用來將低處的水輸送到灌溉水渠。
1836年，工程師弗蘭西斯·史密斯被授予一項旋轉螺旋的專利，但測試中，史密斯不小心弄斷了這個接近一米長的螺旋，意外地發現縮短的螺旋大大提高了船隻的速度，它就是現代船隻螺旋槳推進器的前身。
為了驅動世界上最大的游輪，海洋和諧號上的三隻青銅螺旋槳，每隻寬度達六米，而且重量接近45噸。
但是這艘巨輪的設計師們不能只讓它跑得快，還要讓它具備在小型港口機動的能力，他們的方案來自於一項上世紀50年代的發明，德國工程師約瑟夫·貝克爾提出舵槳設計，可以為船隻提供動力並掌握方向。
貝克爾概念的現代化版就被安裝到了海洋和諧號上，被稱作吊艙式推進系統，三台全迴轉吊艙推進器，每台功率有2000萬瓦特。
加上利用5.5兆千瓦的船首側推裝置，使得船長對船的控制無與倫比。
保證船上的6000名乘客乘船時的舒適度是頭等大事，這離不開神奇的陀螺儀，陀螺儀的原理是角動力守恆，也就是說 當它旋轉得飛快的時候，它是不願意偏離旋轉方向的，所以一種被稱為幽靈騎士的現象時有發生。
1917年，美國發明家埃爾默·斯佩里第一次將迴轉力應用到大型船舶上，他將兩個巨大的陀螺轉子安裝到美國軍艦亨德森號上，每個轉子重60噸，三米的飛輪在裡面以驚人的每分鐘1100轉的速度旋轉。
今天，我們可以將微型陀螺儀放到電腦晶元的表面，它們被用到方方面面，從行動電話到飛機、甚至是船舶上，海洋和諧號使用一台小的陀螺儀作為感測器。
在波濤洶湧的海面上，用來降低船隻晃動的是穩定鰭，實際上是船體側面露出的鰭片。船隻側面的支腳是隱藏式的，風浪大的時候就會伸出來消除橫搖。
從世界上第一艘游輪啟航到現在已經一個世紀了，通過吸取前人的經驗結合自己的開創性革新，建造海洋和諧號的這些工程師正在創造歷史。
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