集裝箱前身技術-現(xiàn)代航海知識

1.序

地球的表面70%是藍色的海洋，地球上的生物約有80%在海洋之中。海洋為人類的生存和發(fā)展提供了豐富的寶藏和無窮的資源。航海是人類認識、利用、開發(fā)海洋的基礎和前提。不論是從事海洋捕撈和養(yǎng)殖，還是在海上從事旅客與貨物運輸，在海洋中開展國防和軍事活動，對海洋進行科學考察，開發(fā)海底石油和礦藏等資源，在海上進行體育運動和休閑活動,從古到今，人類在海洋中的一切活動都離不開航海，即人駕駛船在海上航行、停泊和作業(yè)。在我國正式開始舉辦紀念我國偉大的航海家鄭和下西洋600周年系列活動之際，回顧中國航海歷史的發(fā)展和航?？茖W技術的進步，展示中國航海和航?？茖W技術的現(xiàn)狀和前景，弘揚愛國主義和科學精神，激勵我們?yōu)橹袊鴱暮Ｑ蟠髧?、航海大國、海運大國轉變?yōu)楹Ｑ髲妵?、航海強國、海運強國而努力奮斗，有其重要的現(xiàn)實意義。

2.航海歷史的發(fā)展中國航海歷史悠久。

早在距今7000年前的新石器時代晚期，中華民族的祖先已能用火與石斧“刳木為舟，剡木為楫”。到春秋戰(zhàn)國時期，隨著木帆船的逐步誕生，出現(xiàn)了較大規(guī)模的海上運輸與海上戰(zhàn)爭。到秦漢時代，出現(xiàn)了秦代徐福船隊東渡日本和西漢海船遠航印度洋的壯舉。在三國、兩晉、南北朝時期，東吳船隊巡航臺灣和南洋，法顯從印度航海歸國，中國船隊遠航到了波斯灣。從隨唐五代到宋元時期，中國航海業(yè)全面繁榮、海上絲綢之路遠屆紅海與東非之濱。由于以羅盤導航為標志的航海技術取得重大突破，中國領先西方進入“定量航海”時期。到明代永樂至宣德年間，偉大的中國航海家鄭和率領遠洋船隊，先后七次下西洋，遍訪亞非各國。這一航海盛舉，不但將中國古代航海業(yè)推向頂峰，而且在整個人類航海史上，豎起了一座永垂史冊的豐碑。然而，隨著中國晚期封建主義逐漸保守與僵化，嚴重阻礙了中國航海業(yè)的進一步發(fā)展和航?？茖W技術的不斷進步，中國航海業(yè)從而進入由盛轉衰的時期。雖有晚清搞洋務運動，于1865年創(chuàng)設江南制造局以發(fā)展民族造船業(yè)，于1873年成立輪船招商局以發(fā)展民族航運業(yè)，于1909年在高等實業(yè)學堂設立船政科以培養(yǎng)民族高級航海專門人才，終難成大勢。

回顧世界的航海史，早在公元前2500年以前，古埃及就有人駕駛帆槳船沿地中海東航至黎巴嫩，古希臘人畢菲在公元前4世紀在海上探險中發(fā)現(xiàn)了不列顛群島。中國發(fā)明的羅盤（指南針）在14世紀前后，分別由阿拉伯人和埃及人傳入歐洲，歐洲海洋國家的航?；顒尤〉昧藗ゴ蟮某晒?。在鄭和下西洋之后87年、92年、114年，1492年意大利人哥倫布橫渡大西洋到達美洲，1497年葡萄牙人達?伽馬繞過好望角遠航印度，1519年葡萄牙人麥哲倫向西作環(huán)球航行，也載入世界航海史冊。

3、航海科學技術的進步中國古代航海史的輝煌依賴于中國古代航?？茖W技術的進步。

據(jù)《漢書?堯文志》介紹，西漢時的導航占星書籍已有《海中星占驗》等136卷，表明天文導航術已有發(fā)展。北宋宣和元年（1119年）《萍州可談》中說：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針?！?，這比1180年英國《論物質本性》中提到航海者利用水浮磁針指北，要早61年。明代《海道經(jīng)》中保存了一卷據(jù)元人底稿而繪成的《海道指南圖》，這是迄今所能見到的中國當代航海圖中最早的一幅。到了明初，鄭和七下西洋是中國古代先進航?？茖W技術之集大成。鄭和航海術，主要記錄在《鄭和航海圖》中。該圖原名《自寶船廠開船從龍江關出水直抵外國諸番圖》，一部最早的遠洋航用航圖。其中圖文記載反映了當時處于世界先進水平的中國地文航海和天文航?？茖W技術。據(jù)航海史學者研究表明，鄭和船隊中的大型海船叫“寶船”，其“大者長四十四丈四尺，闊一十八丈”；有九桅，張十二帆；足見中國明代造船業(yè)的強盛。

在人類社會發(fā)展的進程中，歐洲國家率先從封建主義時代進入資本主義時代，各門類科學技術取得突飛猛進的發(fā)展。新的材料、機械、電氣、電子、控制、信息技術逐步應用于航海，形成了近代和現(xiàn)代航?？茖W技術。18世紀煉鐵業(yè)的發(fā)展導致1787年制造出第一艘鐵木船，1841年建造出第一艘鐵質船；1858年出現(xiàn)了鋼，1866年開始用鋼造船。就船舶動力而言，1769年研制成雙向蒸汽機，1783年則制成蒸汽動力明輪船；1876年研制成功內燃機，1903年則制成內燃機船。18世紀機械制造業(yè)發(fā)展與天文學結合，致使1730年發(fā)明航用六分儀，1888年發(fā)現(xiàn)電磁波，1895年發(fā)明無線電報，爾后船舶采用無線電通信；1935年發(fā)明雷達，隨即于1937年開始用于船舶探測目標、定位、導航與避碰；1957年發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，1964年就研制出衛(wèi)星導航系統(tǒng)，航?？茖W技術的不斷進步，使航海從技藝逐步發(fā)展成為科學技術，從帆船時代進入機動船時代，從地文航海和天文航海時代進入電子航海時代。

在近代和現(xiàn)代史中，中國航?？茖W技術落后于西方發(fā)達國家。新中國成立后，特別是改革開放以來，航海事業(yè)有了很大的發(fā)展。然而，在航海科學技術方面，則主要是學習、借鑒、引進、消化、吸收西方發(fā)達國家的航?？茖W技術成果，為我所用。我國原創(chuàng)性的航海科技成果較少，這一狀況與我國海洋運輸業(yè)和船舶制造業(yè)在規(guī)模上名列世界前列的狀況還不相適應。鄧小平同志指出“科學技術是第一生產(chǎn)力”。江澤民同志指出“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力”，因此，我們要深刻認識到，擁有自主發(fā)展的先進航?？茖W技術，中國才能真正成為世界航海強國。

4、當代航?？茖W技術

20世紀下半葉，伴隨整個科學技術的迅猛發(fā)展，航?？茖W技術的進步日新月異，其重要標志如下。

船舶大型化

在20世紀60年代，1萬載重噸的船就可稱為“萬噸巨輪”，2000年末世界上擁有10萬載重噸的超大型油輪（VLCC）數(shù)百艘，還有50萬載重噸的特大型（ULCC）油輪。目前最大的散貨船為30多萬載重噸。集裝箱船近年來也越來越大，從幾百到1000、3000、5000標準箱的集裝箱船已有許多；我國已有8500標準箱的集裝箱船投入運營，而1萬標準箱（TEU）左右的超大型集裝箱船正在開發(fā)建造中。大型豪華客輪達到14萬總噸級。

2) 船舶專業(yè)化

過去的海洋運輸船舶主要是客船、普通貨船和油船。近20年來，集裝箱船、滾裝船（Roll-Roll）、液化氣船（LNG、LPG）等專業(yè)化特種船舶迅速增多。

3) 船舶高速化

為了與高速公路、高速鐵路運輸競爭，近20年來，30節(jié)（1節(jié)為每小時航行1海里，1海里等于1.852公里）以上的小型高速氣墊船、水翼船、水動力船、噴氣推進船快速研制并大量投入使用。當前的集裝箱船速度可達25-30節(jié)，大約比過去的普通貨船快一倍。

4) 船舶自動化

20世紀70年代計算機在船上廣泛應用，從船舶在機艙設置集中控制室到出現(xiàn)無人值班機艙和駕駛臺對主機遙控遙測，船舶機艙自動化成為趨勢。隨后駕駛臺的自動化儀器設備不斷研發(fā)和應用近10年來建造的新型船舶基本上都可稱之為駕機合一的自動化船舶，其中一部分自動化程度高的船舶被稱之為“高技術船舶”。

5) 導航定位電子化

當前，傳統(tǒng)的陸標定位、天文定位方法已成為特殊情況下的補充手段，無線電導航定位方法經(jīng)過了無線電測向儀（1921）、雷達（1935）、羅蘭A（1943）、羅蘭C（1958）、衛(wèi)星導航系統(tǒng)（1964）、全球定位系統(tǒng)（1993）的發(fā)展歷程，進入高精度衛(wèi)星導航定位時代。全球定位系統(tǒng)(GPS)可在全球范圍內全天候為海上、陸上、空中和空間用戶提供連續(xù)的、高精度的三維定位、速度和時間信息，使船舶、飛機和汽車等運載工具的導航與定位發(fā)生了劃時代的變革。

6) 避碰自動化

為在能見度不良情況下發(fā)現(xiàn)來船而進行避碰，船用雷達發(fā)揮很大作用。20世紀70年代研制出的自動雷達標繪裝置（APPA）和雷達的結合被稱之為自動避碰系統(tǒng)。該系統(tǒng)可自動采取和跟蹤目標，以及自動顯示來船的位置、航向、航速、相對運動和碰撞危險數(shù)據(jù)。避碰自動化進一步得到發(fā)展是20世紀末開發(fā)了船舶自動識別系統(tǒng)（AIS），可連續(xù)向其他船舶傳送船舶自身數(shù)據(jù)，并可連續(xù)接收其他船舶的數(shù)據(jù)，有利于減少因船舶識別和避碰決策失誤引起的船舶碰撞事故。

7) 海圖電子化

傳統(tǒng)的紙質印刷海圖已不適應船舶自動化和航海智能化的發(fā)展要求，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)在近十幾年研發(fā)成功并不斷完善。該系統(tǒng)不但能很好地提供紙質印刷海圖的有用信息，而且取代了傳統(tǒng)的手工海圖作業(yè)，綜合了GPS、APPA、AIS等各種現(xiàn)代化的導航設備所獲得的信息，成為一種集成式的航海信息系統(tǒng)，被稱為是航海領域的一場技術革命。

8) 航海資料數(shù)字化

航海所需的各種圖書資料原都采用紙質印刷形式。隨著計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，航海通告潮汐表、燈標表等出現(xiàn)了電子版和網(wǎng)絡版。海員可購買光盤或在網(wǎng)上查詢與下載。這有利于航海圖書資料中內容的迅速更新，避免了海員對紙質圖書資料的手工更正，使用也更加方便。

9) 通信自動化

無線電報、無線電話、電傳和傳真在船上采用，比船舶采用手旗與燈光進行通信已是很大的進步。1957年第一顆人造衛(wèi)星升空，拉開了衛(wèi)星通信的序幕。1979年國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）宣告成立，1982年開始提供全球海事衛(wèi)星通信服務，Inmarsat可以為海陸空提供電話、電傳、傳真、數(shù)據(jù)、國際互聯(lián)網(wǎng)及多媒體通信業(yè)務。船舶通信自動化的另一重要標志是船舶使用了全球海上遇險與安全系統(tǒng)（GMDSS），使船與船、船與岸臺全方位和全天候即時溝通信息。一旦發(fā)生海上事故時，岸上搜救當局及遇難船或其附近船舶能夠迅速地獲得報警，GMDSS還能提供緊急與安全通信業(yè)務和海上安全信息的播發(fā)，以及進行常規(guī)通信。GDMSS在船上的使用導致了駕駛與通信合一，傳統(tǒng)的船舶報務員已被取消。

10) 航行記錄自動化

為了在船舶發(fā)生海上事故后查明事故原因，從中吸取教訓，采取針對性防范措施，原由海員手工記錄的航海日志、車鐘記錄簿等，現(xiàn)正被俗稱為船舶“黑匣子”的航行數(shù)據(jù)記錄儀（Voyage Data Recorder，VDR）代替。VDR系統(tǒng)由主機、傳感器、數(shù)據(jù)存儲器、專用備用電源和回放再現(xiàn)系統(tǒng)等構成。船上有了VDR，就大大有利于海上事故原因分析。

5、航海服務與支持系統(tǒng)自從無線電報開始用于船岸之間的通信，船公司、岸基航海服務機構和管理部門就開始通過無線電通信影響、協(xié)助和控制船舶的航海活動。

1) 無線電航行警告系統(tǒng)

航行警告系統(tǒng)和航行通告，是將有關海區(qū)和水域內發(fā)生的或將要發(fā)生的，可能影響航行和作業(yè)安全的任何情況變化，及時準確地通知所有船舶，使之采取適當措施或保持戒備，以確保船舶航行和作業(yè)安全。各國海上安全主管部門專設的海岸電臺用無線電發(fā)布這類公告稱為無線電航行警告。1977年國際海事組織（IMO）正式建立了世界無線電航行警告系統(tǒng)。該系統(tǒng)將全球分成16個播發(fā)航行警告的區(qū)域。每個區(qū)域由一個國家作為協(xié)調人，負責將搜集到的資料進行核對、整理和編輯，再播整個區(qū)域的航行警告。

2) 船舶定線制（Ship Routing）

在過去上千年的航海實踐中，船舶的航行路線都是由船長自行確定的。為防止船舶在霧中碰撞，1859年世界上實行了第一個分道通航制，1875年又采用了躲避浮冰的船舶定線制。到目前全世界已有100多個船舶定線制。定線制旨在減少海難事故的單航路或多航路和或定線措施，它包括分道通航制、雙向航路、推薦航線、避航區(qū)、沿岸通航帶、環(huán)行道、警戒區(qū)和深水航路，這些定線措施可根據(jù)實際情況結合起來使用。

3) 船舶報告系統(tǒng)（Ship Report System）

全球性的船舶動態(tài)報告制度是在18世紀初由英國勞埃德首先在全球重要地點建立的通訊網(wǎng)，搜集船舶動態(tài)資料。自1930年起，有些船公司規(guī)定，出海船舶必須定時向公司報告其船位、航向和航速。1958年美國海岸警衛(wèi)隊發(fā)起建立商船自動報告制以改進船舶搜尋和救助?，F(xiàn)行的船舶報告系統(tǒng)是由IMO采用的，要求船舶通過無線電報告提供、搜集或交換信息，用于搜救、交通服務、天氣預報和防止海上污染等目的。

4) 船舶交通服務（Vessel Traffic Services）

船舶交通服務（VTS）是負責增進海上交通安全、提高交通效率及保護海洋環(huán)境的主管機關所實施的服務系統(tǒng)，其范圍從向船舶提供簡單的信息到廣泛管理一個港口或水道的船舶交通，其功能包括數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)評估、信息服務、協(xié)助航行、組織交通和支持聯(lián)合行動等。

6、海上人命安全與防止船舶污染海洋

由于海洋氣象和海況惡劣，航行環(huán)境復雜與船舶條件受限，加上海員疏忽和失誤，海難事故頻繁發(fā)生，往往造成海上人命和財產(chǎn)重大損失以及海洋環(huán)境嚴重污染。就20世紀發(fā)生的特大海難事故來說，眾所周知的是1912年4月15日英國泰坦尼克（Titanic）號豪華客輪在北大西洋撞上冰山后沉沒，1500多人遇難。在20世紀，導致1000人以上喪生的海難事故還有十余起。從20世紀中葉起，海上運輸石油和化學品的船舶數(shù)目越來越多，尺度越來越大，發(fā)生海難而嚴重污染海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的事件逐漸增多。1978年3月利比里亞籍超大型油輪Amoco Cadiz號在英吉利海峽靠法國一側航行時遇強風偏航導致觸礁沉沒，泄漏23萬噸石油而污染整個海面和法國海岸事故，引起全世界嚴重關注。

專門負責海上技術事務的聯(lián)合國機構--國際海事組織（IMO）的宗旨和工作目標是 “航運更安全、海洋更清潔（Safer Shiping，Cleaner Ocean）”。該組織通過制定國際法規(guī)和技術標準以及采取各種措施，在增進海上安全的同時，致力于防止船舶污染海洋。最主要的國際公約有國際海上人命安全公約（SOLAS）、國際海上避碰規(guī)則公約（COLREG）、國際載重線公約（LL）、海員培訓、發(fā)證和值班標準國際公約（STCW）、國際搜尋和救助公約（SAR），以及為防止船舶污染海洋而主持制定的國際防止船舶造成污染公約（MARPOL）、國際油污防備、反應和合作公約（OPRC）等。

7、今日中國航海事業(yè)享譽全球

自我國實行改革開放政策以來，航海事業(yè)迅速發(fā)展，在運輸航海、漁業(yè)航海、科學考察航海、軍事航海等各方面都取得了振奮人心、享譽全球的發(fā)展成就。

在海運方面，到2003年底，我國商船隊總運力在世界各國船隊中排名第四，集裝箱船隊總量居世界第五位。作為中國遠洋運輸“航空母艦”的中國遠洋運輸集團（COSCO）自有船舶465艘，總運力1955萬載重噸。中國海運集團（China Shipping）成立6年來發(fā)展迅速，現(xiàn)擁有船舶335艘，總運力955萬載重噸。中遠集團和中海集團的集裝箱船隊按2003年全球班輪公司排名，分列第9位和第11位。2003年我國港口集裝箱吞吐量列世界第一。在2003年全球集裝箱港吞吐量排名中，上海港和深圳港分列第3和第4。中國現(xiàn)已位居世界第三造船大國。中國16年來連續(xù)8次被選為IMO A類理事國，在國際海事界發(fā)揮越來越重要的作用。

在漁業(yè)航海方面，自從國務院于80年代初提出“盡快組建我國的遠洋漁業(yè)船隊，放眼世界漁業(yè)資源，發(fā)展遠洋漁業(yè)”的要求后，中國漁船隊從沿海走向遠洋。中國遠洋捕魚船和漁業(yè)加工船配備較先進的航海儀器設備，航行到歐洲、美洲、非洲附近海域和太平洋、印度洋、大西洋作業(yè)，為中國漁業(yè)早日躋身于世界先進漁業(yè)國家做出了貢獻。中國水產(chǎn)總量和水產(chǎn)總值多年來一直名列世界之首。

在科學考察航海方面，1984年底我國“向陽紅10號”和“J121”船首航南極考察。1989－1991年首次對全國海島進行多學科綜合調查后，又大力進行海上油氣田勘探和金屬結核礦調查。在我國極地考察船“極地”號于1986年－1987年順利完成首次環(huán)球海洋科學考察航行后，2003年我國“雪龍”號極地考察船勝利完成了第二次北極考察?！把垺碧栐诒北罂疾熳鳂I(yè)航程6853海里，深入北緯80°開展現(xiàn)場調查，創(chuàng)造了我國航海史上最北的記錄。

在軍事航海方面，我國人民海軍艦艇為執(zhí)行海上國防、保障海洋科學考察和試驗、護航護漁、海上搜救等任務，航行在祖國萬里海疆和大洋，在維護我國“海洋國土”權益和保障世界和平方面發(fā)揮越來越大的作用。

在航海安全保障方面，中華人民共和國海事局（MSA）在維護國家權益，保障海上安全和防止船舶污染海洋環(huán)境中發(fā)揮了重要作用。中國船級社（CCS）在制定船舶規(guī)范與技術標準、驗船和發(fā)證方面達到了國際先進水平，成為世界上著名的船級社。為加強我國海上救助能力，交通部在所屬的北海、東海、南海三大救助局，配備了先進的救助船舶和直升飛機，中國立體化海上救助系統(tǒng)正在形成。

在航海科學研究和技術開發(fā)方面，各科研院校、高等院校與航運企業(yè)、海軍等有關部門密切合作，在借鑒和引進國外先進航?？茖W技術和裝備系統(tǒng)的基礎上，努力加快自主研究和開發(fā)，取得了較大的進展。高等航海院校成功地研發(fā)了具有世界先進水平的大屏幕船舶操縱模擬器和基于虛擬技術的輪機模擬器，受到國外專家和同行的贊揚。中國航海學會團結和組織全國海運、漁業(yè)、海洋和海軍系統(tǒng)的廣大航?？萍脊ぷ髡叻e極從事航海學術活動，在國際和國內航海學術界頗有影響。

在航海專門人才培養(yǎng)方面，中國航海專門人才培養(yǎng)數(shù)量列世界第一，質量也基本達到世界先進水平，為航運事業(yè)、海洋漁業(yè)、海洋科學考察和海軍的發(fā)展做出了突出的貢獻。被稱之為中國“航海家搖籃”的大連海事大學，在90年代被國際海事組織認定為世界上少數(shù)“享有國際盛譽”的航海院校之一，正朝著江澤民同志視察該校題詞所確定 “建設世界第一流的高等航海學府” 的目標前進。被稱為中國“海軍軍官搖籃”的大連艦艇學院培養(yǎng)出一批又一批高素質的軍事航海專門人才。

8、結束語

21世紀是海洋世紀，海洋已成為人類第二大生存和發(fā)展空間。世界各國未來的競爭也將在海洋上競爭。充分開發(fā)和綜合利用海洋資源是世界各國進一步發(fā)展的必然要求。國際貿(mào)易和大宗貨物運輸?shù)闹魍ǖ乐荒苁呛Ｑ?。未來維護國家權益和安全的領域將主要是海洋?！吨袊Ｑ?1世紀議程》已經(jīng)制定，為了在2020年實現(xiàn)全面建設小康社會的目標，為了在本世紀中葉建設成世界中等發(fā)達水平的國家，堅持全面協(xié)調可持續(xù)的科學發(fā)展觀，創(chuàng)新航?？茖W技術，發(fā)展海洋生產(chǎn)力日益重要。在我們紀念鄭和下西洋600周年之際，要大力弘揚愛國主義，開拓進取，崇尚科學的精神，要鼓勵更多的勇敢者獻身航海事業(yè)，進一步開發(fā)和利用海洋，為中華民族的振興和國家的富強做出更大的貢獻。