sponsored links

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

美國海軍研究實驗室不會放棄與海上部隊中最頑強、最長久的敵人之一--藤壺--的戰鬥。
對於水手來說,藤壺是一種古老的禍害。即使在今天,它們仍然花費了海軍數十億美元,並繼續給科學家帶來一個棘手的問題。

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”


尼米茲級航空母艦“約翰·C·斯坦尼斯號”(CVN-74)上,一名水手在一艘硬殼充氣船上刮藤壺。

藤壺具有很強的吸附能力,它不僅能附著在礁石上,還能附著在船體上,任憑不能被風浪衝走。它是海洋汙染生物之一,具有很強的吸附能力,附著密度高,對海防、海上運輸、工業和漁業都是有害的。例如,當他們附著在船底時,船的航行阻力顯著增加,速度降低、油耗增大。此外,藤壺對海洋水產養殖也有嚴重影響,例如,藤壺與魚、蝦、貝類等海洋生物競爭飼料,堵塞養殖網孔,嚴重影響海洋生物的生長。

藤壺、貽貝和細菌在船身上的積聚被稱之為“生物淤積”或者“生物汙損”。藤壺能夠產生超級強悍的不可溶黏合劑,是最可怕的生物淤積製造者。研究發現,藤壺的存在能夠讓船隻的燃油消耗量增加40%。18世紀,英國海軍開始用銅皮包裹船身,讓艦艇對藤壺和船蛆免疫(船蛆可對木船造成巨大傷害)。在水下,銅皮上形成一種有毒薄膜,阻止任何海洋動物入侵。

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

船蛆之所以得名,是因為它們會鑽到木頭裡為生,對木質船隻造成很大的破壞。藤壺、貽貝和藻類是生物汙垢的主要來源,它們正在尋找安頓下來的地方。他們會試著粘住任何東西,包括船底。



附著在船隻發動機上的藤壺

海軍研究實驗室的化學家和材料科學家、美國海軍研究局塗層和生物汙垢專案官員凱瑟琳·瓦爾說,海軍想讓藤壺感覺自己“不受歡迎”。藤壺最主要的問題是,會減慢船速,增加燃油消耗。即使是最新的船或最近清洗過的船體,從它進入水的那一刻起也會受到生物汙垢的影響。除非有防汙塗層保護,否則在短短兩週內,它們的存在就足以造成阻力,而且它們開始變得很難清除。

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”


甚至連海龜都跑不掉——筆者為了大家的觀感,已經選得比較溫和的圖片了

在短短六個月內,導彈驅逐艦的航速將降低兩節,除非清理船底,而且這種影響在較暖的水中增長得更快。它需要時間和資源來刮掉它們,並使船隻脫離部隊去維護,遠離它們的作業職責。這就是為什麼海軍想要在對抗這些水下害蟲時佔據上風。

日俄對馬海戰時,龐大的俄太平洋艦隊從歐洲長途跋涉,行駛了很長時間,才到達亞洲海戰場,而日海軍聯合艦隊卻以逸待勞,設下伏擊圈沉重打擊了俄艦隊。俄艦隊失敗果然有戰術、指揮等原因,但俄艦員長途奔波身心疲憊,包括艦體附著了大量水生物,影響了俄主力艦的戰鬥航速,也是俄艦隊敗於日艦隊的一個重要原因。

最好的辦法就是一開始就不讓它們上船。瓦爾談到藤壺時說:“它們的成功很大程度上歸功於透過分泌一層薄薄的粘附層來附著在不同的物體上,隨著有機體的生長和擴大,粘附層就會沉積下來。”藤壺就像貽貝和管蟲一樣,會分泌極強的膠水,可以在水下粘合。貽貝可以在膠裡製造20多種蛋白質;科學家們已經發現並開始在藤壺粘合介面中識別出50多種蛋白質。每次蛻皮後,藤壺都會分泌出一圈粘性原膠,其中含有許多生化成分和強大的粘附力,使他們牢牢地附著在載體上。藤壺的這種奇特粘附力引起了人們的注意,一旦成功被開發出來,這種“藤壺”粘合劑將在水下救援和洩漏修復工作中顯示出巨大的威力。不過到目前為止,似乎還沒有研發出來。

該實驗室的研究人員正在研究這種膠水的化學成分,它是如何製成的,以及它是如何應用於表面的。他們還在研究藤壺外殼的形狀和設計是如何使其難以從表面移除的。藤壺的外殼起到了盔甲的作用。

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

鏟藤壺需要專門的工具,然後還要做好防護,藤壺的外殼非常堅硬,能夠輕易劃傷人體
“我們正在努力更好地瞭解藤壺是如何附著在表面上的,並透過這一點為生產有毒油漆和表面處理的替代品提供新的方法。”我們的一些研究材料在這一領域顯示出希望,”瓦爾說。

她說,海軍已經確定了藤壺粘結的一些有趣的方面,這些方面可以幫助開發打擊汙垢的新戰略。研究人員正試圖開發一種防汙塗層,這種塗層可以更容易地釋放藤壺(就是黏不上去),並在不使用毒素的情況下防止它們在表面生長。她說:“瞭解藤壺及其與表面處理中活性化學物質的相互作用是我們探索這些機會的一種方式。”

海軍研究辦公室的塗層和生物汙垢專案經理保羅·阿米斯特德表示,防汙塗層主要有兩種--燒蝕塗層和自拋光塗層。它們透過釋放一種毒素來阻止汙垢。國際海事組織關於防汙塗料的規定變得更加嚴格。三丁基錫,或稱TBT,曾經是首選的殺菌劑,可以有效地防止藻類、藤壺和其他海洋生物的生長。但TBT也殺死了其他海洋生物,隨後被國際禁止。今天,油漆對海洋環境變得更加友好。

在海軍從木船過渡到更堅固的鋼船之後,銅皮的存在導致鋼材更快腐蝕。人們在使用基於銅的塗料的基礎上,也曾嘗試其他塗料,利用砷、汞、馬錢子鹼、氰化物、三丁基錫等有毒物質。但對其他海洋生物有害,在導致歐洲的牡蠣養殖場遭受浩劫之後,三丁基錫被禁用。

整個20世紀70年代末至80年代,歐洲牡蠣幼仔附著失敗現象瀰漫。導致貝類產業經濟損失巨大。後來發現是由於三丁基錫造成的。

自拋光塗層通常需要在船體上有穩定的水流,例如大部分時間都在航行並以相當恆定的速度行駛的商船。

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”


商船常用自拋光船體

海軍艦艇一次可以在港口停靠幾天,或者正在高速航行,燒蝕塗層可以幫助剝離已經棲息的海洋生物。(新的)防汙塗料以有機矽樹脂為基礎。“這些不是自我拋光,也不含殺菌劑。它們不能阻止汙垢,但表面非常光滑,這使得它們(指藤壺和船體)很難粘在上面。“阿米斯特德說。塗層的能力正在提高。“使用較舊的防汙塗層,藤壺在20節的速度下脫落。對於較新的,藤壺在每小時10節的速度下就脫落了。”他說。

另外,美國海軍曾經宣佈研製一種水下機器人,用於清理船體上的藤壺。這種四輪機器人名為“全自動船體仿生水下清理系統”。美國海軍方面表示:“從某種程度上說,它的任務與家用地板清掃機器人、割草機或者一些先進的泳池清理機器人類似。在設計上,這種機器人無需使用系索,具有自治能力和很長的續航時間,利用一塊電池完成任務。”

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

美國海軍的“天敵”,已花費數十億美元,依然難以根除的“藤壺”

類似的清理機器人民用已經有了,中外都有應用

分類: 軍事
時間: 2021-06-23

相關文章

近期高發!有醫院已接診數十例!千萬注意

近期高發!有醫院已接診數十例!千萬注意
近來天氣轉涼.晝夜溫差大,醫院裡發熱.腹瀉的患兒較平時增加了不少.家住浙江杭州鄞州區2歲的樂樂(化名)就是其中一個. 9月13日一早,吃完早餐後,孩子突然出現腹痛.高熱的症狀,1天腹瀉十多次,部分大便 ...

通用:無需新建電動汽車工廠,改造現有工廠將節省數十億美元
來源:蓋世汽車 星雲 據外媒報道,隨著通用開始向純電動汽車過渡,其生產理念已經很明確:充分利用已有的資產. 通用全球製造和可持續發展執行副總裁Gerald Johnson表示,該公司將改造其現有的裝配 ...

數十年未用過的廚房裡飄來雞湯的香味

數十年未用過的廚房裡飄來雞湯的香味
數十年未用過的廚房裡飄來雞湯的香味 誰能想到,在全世界資訊科技最發達的地方--美國加州矽谷,竟隱藏著一座令人毛骨悚然的"鬼屋". 矽谷中的"鬼屋" 在美國加州著 ...

這是最成功的入侵魚類,在國內繁衍數十年,居然沒幾個人知道

這是最成功的入侵魚類,在國內繁衍數十年,居然沒幾個人知道
說到羅非魚.清道夫,我相信南方釣友都熟悉不過了,都知道它們是外來物種,它們繁殖能力驚人,現在有水的地方就有它們存在,不管江河,還是水庫,哪怕是魚塘都"逃不過"它們的入侵,它們是成功 ...

菜百股份:以北京為核心,深耕行業數十年,國資控股黃金珠寶龍頭

菜百股份:以北京為核心,深耕行業數十年,國資控股黃金珠寶龍頭
獲取本報告PDF版請見文末 出品方/分析師:天風證券 劉章明 1.公司概況:國資控股華北黃金珠寶龍頭 1.1. 深耕行業數十年,以北京為核心的華北地區黃金珠寶龍頭 經過數十年的發展,菜百股份目前是北京 ...

人生已過三十載
事實上,我們原本就一無所知,不知情由的逆來順受著,渾渾噩噩的度過了一生,這便是生靈之宿命. --<山月記> 人生已過三十載,別人都三十而立了,我還不知道自己改去幹什麼,起初高考過後只是想逃 ...

慈禧西逃,只帶了數十人,為何沒有人“挾天子以令諸侯”?

慈禧西逃,只帶了數十人,為何沒有人“挾天子以令諸侯”?
自古亂世紛擾不止,在東漢末年時期,三分天下的局面下,各路諸侯一同崛起,以曹魏.蜀漢和東吳政權為主,在這個亂世下,誕生了無數英雄,也出現了無數歷史偉績,曹操與董卓,都上演了挾天子以令諸侯的好戲,最終唯有 ...

外媒:阿富汗北部一清真寺發生爆炸 數十人傷亡
中新網10月8日電 據法新社報道,當地時間8日,阿富汗北部昆都士省一座清真寺發生爆炸,造成數十人傷亡. 據報道,塔利班發言人穆賈希德表示,"8日下午,昆都士省首府的一座什葉派清真寺發生爆炸, ...

田家英女兒不懂事捉弄毛主席,數十年後,卻成為她唯一的遺憾

田家英女兒不懂事捉弄毛主席,數十年後,卻成為她唯一的遺憾
毛澤東和田家英 前言 田家英作為毛主席的秘書,在毛主席的身邊工作了18個年頭,也曾參與了黨和國家許多重要檔案的起草工作.而毛主席在許多場合隨口講出的話,也都是經田家英記錄成文字,整理成文章的. 可以說 ...

中國巡航導彈發展史,一億美元的導彈美國要用二十億美元導彈來擋

中國巡航導彈發展史,一億美元的導彈美國要用二十億美元導彈來擋
前言:自海灣戰爭起,BGM-109C/D"戰斧"巡航導彈就一直是美國海軍的主要對地攻擊武器,中國對巡航導彈的興趣可以追溯到上世紀70年代,根據當時的情報,美國和蘇聯正在研製遠端精確 ...

波音公司將建造美國海軍最新款無人機,投資2億美元

波音公司將建造美國海軍最新款無人機,投資2億美元
據美聯社18日報道,總部位於芝加哥的航空航天巨頭波音公司週五表示,該公司將投資2億美元,在中美聖路易斯機場(MidAmerica St. Louis Airport)開始製造美國海軍最新款無人機.該專 ...

梅羅爭霸數十年餘暉下,誰是世界第三人?

梅羅爭霸數十年餘暉下,誰是世界第三人?
梅羅的儲君,有毒的王冠.世界第三,不但是超巨的敲門磚,更是一頂格外沉重.充滿詛咒的王冠. "老大老二打架,結果老三死了"--商界屢見不鮮的競爭法則,在足壇同樣適用.2008年至今統 ...

羅哲為黨犧牲,毛主席尋他數十年,得知他妻子還活著,寄上300元

羅哲為黨犧牲,毛主席尋他數十年,得知他妻子還活著,寄上300元
羅哲 前言 毛主席一向重感情,對於為革命做出貢獻的英雄,更是銘記心中,不忘關心他們的家人. 在眾多為革命獻出生命的英雄中,有一位曾深得毛主席賞識,與毛主席建立深厚友誼,情同兄弟.兩人失去聯絡後,毛主席 ...

他是香奈兒藝術總監,為減肥暴瘦42公斤,數十億遺產留給了一隻貓

他是香奈兒藝術總監,為減肥暴瘦42公斤,數十億遺產留給了一隻貓
2000年,香奈兒品牌的藝術總監,67歲的卡爾·拉格斐,為了能穿下DiorHomme設計的具有吸血鬼風格的西裝而決定減肥. 為了減肥,這個重度巧克力控,竟然用"聞"來代替吃.實在忍 ...

大國鬥法:決定數十年世界秩序的時刻正在來臨

大國鬥法:決定數十年世界秩序的時刻正在來臨
俄羅斯副總理鮑裡索夫 俄羅斯副總理鮑裡索夫9月16日告訴今日俄羅斯電視臺記者,印度"有可能"成為第一個採購俄製S-500防空系統的外國國家,前提是俄羅斯軍隊完成裝備. S-500系 ...

盛大開幕!環球影城、迪士尼……數十文旅“大咖”齊聚副中心共商大計

盛大開幕!環球影城、迪士尼……數十文旅“大咖”齊聚副中心共商大計
今天上午,北京城市副中心大運河畔北京國際財富中心,再迎一場盛會,2021北京城市副中心文旅產業峰會暨全球主題娛樂行業領袖高峰論壇(以下簡稱高峰論壇)拉開帷幕. 高峰論壇以"創新•合作•共贏& ...

西班牙拉帕爾馬島火山噴發已致數百棟房屋被毀 約5000人緊急撤離

西班牙拉帕爾馬島火山噴發已致數百棟房屋被毀 約5000人緊急撤離
當地時間9月19日15時,西班牙拉帕爾馬島火山開始噴發,已經摧毀了火山附近城鎮的數百棟房屋.大量的農作物和基礎設施. 到目前為止,火山噴發並未造成人員傷亡,但已迫使約5000人緊急撤離. 據悉,此次火 ...

投數十億打造新北海,蛻變後,能否超越鼓浪嶼,比肩海南

投數十億打造新北海,蛻變後,能否超越鼓浪嶼,比肩海南
對於北海,相信很多人都不會陌生,2018年9月當我第一次準備到北海遊玩時,很多朋友提醒說那裡是中國CX大本營,讓我千萬小心陌生人搭訕,那裡很多人都抱著一夜暴富心理,願意腳踏實地的人很少...... 2 ...

這種病看不見摸不著,卻可\&quot;折磨\&quot;人長達數十年!出現這些症狀要小心…

這種病看不見摸不著,卻可\&quot;折磨\&quot;人長達數十年!出現這些症狀要小心…
本文專家:朱廣思,科普作家,北京科普作協會員 車禍.火災.地震.暴雨.洪水--這樣的字眼是每個人都不願看到的,可在我們的生活中卻時有發生. 去年9月,成都一醫學生見血就暈的影片在網路刷屏.影片中,該學 ...