航母看起来上宽下窄头重脚轻难道不怕被

北京中科白癜风级别 http://www.txbyjgh.com/m/

自从年世界第一艘航空母舰凤翔号下水以后,航空母舰逐渐取代战列舰成为了舰队作战的核心。不过我们看到航母的形状比较奇怪,和常规的军舰或者轮船相比,它的船底很窄,而甲板的部分非常宽大。

按理来说这样的结构是很容易发生侧翻的,但是航母为什么不会呢,它防侧翻的秘诀是什么?

航母的结构与功能息息相关

与炮击作为主要火力输出的传统战舰不同,航母自身的炮击能力很弱,进攻手段主要依靠自身携带的飞机。这使得它的外形结构与传统战舰有很大的差别。

特别是二战结束以后,随着现代海战制空权重要性的不断提高,单个航母的舰载机数量和重量也在与日俱增。相应的航母在外形结构设计时也不得不采用更大的机库,更宽广的飞行甲板来适应。

这就使得现代航母在外形上看起来异常的头重脚轻。特别是水线以上,就像大头儿子,水线以下则迅速瘦成了小头爸爸。

众所周知,航母出动,多是远洋作战。经常要面对大风大浪甚至飓风天气的恶劣海况。适航性对于航母能否正常作战非常重要。那么,为什么航母如此头重脚轻,却依然能够面对各种海况时平稳航行?

航母有什么防侧翻的秘诀?

这就要从航母的结构说起。航母虽然看起来上宽下窄,且差异巨大,但重心位置依然在水线以下。航母的结构分为三层,顶部是飞行甲板,飞机在那里起飞和回收。舰岛一般在右舷,空中交通管制和舰桥都位于该岛。这是飞行甲板以上的部分,也是通常我们看到的最宽的部分。

甲板以下是空旷的机库,大多数飞机存放在这里,需要起飞的时候,飞机通过升降梯从较低的机库甲板被带到飞行甲板。机库通常相当大,可以占用几层垂直空间。机库甲板通常位于水线附近。

美军航母杜鲁门号海上训练时的照片,图中黄线部分即为机库甲板位置

再往下是航母的第三层结构,弹药舱,轮机舱,燃料舱,海水淡化厂,巨型青铜螺旋桨,特别是核动力航母的核反应堆,这些航母结构中重量最大的部分都在第三层结构中。再加上这些舱位往往是决定航母生存性的核心,一旦破坏在海上很难修复,所以水线以下部分往往会加装大量多层钢板来保护,这使得第三层结构的重量远远大于上面两层。

也就是说,在航母结构中,我们看起来最大最宽的这一部分,重量反而是最轻的,甚至远小于我们通常看不到的水线以下部分,这就像一个沉重的小实心桶上面粘了一个大空盒子,无论上面的大空盒子怎么摇摆,都不影响下面实心桶的稳定。

更何况,绝大多数航母的下层结构其实一点也不纤细。航母一旦下水,除非遇到严重的船体结构损伤,一般不会再回到干船坞中修复,一辈子都在海水中飘着直至退役。

所以我们通常看到的航母都是漂浮在海面上的状态,大量的船体结构被淹没在水下。飞行甲板以上非常醒目显眼,就让我们有了“上面非常宽阔下面非常纤细”的错觉。如果我们看到航母的全貌,就会发现,航母的下部,其实也非常敦实。甚至连船底都是平的,并不是我们想象的像刀片一样薄。

美国航母福特号下水前的照片,可以看到下部结构的敦实以及船底的平整

事实上,航母这种上下宽窄差别较大的结构,非但不会影响它的适航性,反而大大加强了自身在恶劣海况下的稳定。

上下宽窄相差不大的普通船只,在海上风浪大的时候很容易出现甲板上浪,一旦海浪高过船头就极易倾覆。因为船只的浮力取决于本身排开的水量,当船只下沉时,浮力增加却没有那么大,这时候甲板再上浪进水,会进一步引发重心上移,加剧船只的不稳定。

航母则不同,由于上下宽窄差别大,水线每上移一点,船只排开的水量会指数增长,整体的浮力就会大幅增加,海浪更不容易将船只打翻。突出的飞行甲板又对海浪形成了屏障,使得海浪很难越过船头打到船体内部。

美国海军福特号海试急速转弯

图中可以看到,福特号受惯性影响,船体已经出现了较大倾角,飞行甲板严重偏离水平面,但船只稳定性依然非常好,海水很难打上船头。

这方面最典型的反例就是远洋邮轮。远洋邮轮出于经济性的考虑,需要承载足够多的游客,体型普遍非常巨大,接近航母。但又不能牺牲舒适性和功能性,所以结构上整体都非常胖,上下区别不大。结果就是大部分远洋邮轮都只能沿着海岸近海航行,无法进入远海。一旦进入远海遇到浪头较高时,上层建筑很容易没入水中,进而导致进水倾覆。

希腊巨型邮轮奥林匹亚号,船只航行的稳定性受到海浪极大影响,船尾甲板部分已经完全没入海中

看到这里大家可能会有疑问,既然航母底部那么重,为什么浮力却这么好?

因为航母虽然看起来很大,但大部分空间都是空心的。以福特号为例,这是目前各国海军现役舰船中体积最大的航母。福特号的机库体积占到了整个航母的一半,但重量却只相当于整个航母的十分之一。

我们都知道,一个大的空心物体会漂起来,是因为大意味着更多的排水量,更多的排水量意味着更多的浮力。同时空心意味着相对较小的自重。福特号满载时的排水量达到了吨,相当于吨的等效浮力,远远大过自身重量。

福特号满载编队训练照片。图中可以看到满载情况下吃水深度远低于安全位置

在导弹出现以前,航母面对的主要威胁是航空炸弹和鱼雷,因此各国海军都会在甲板及水线附近敷设大量厚重的装甲带,比如二战时旧日本帝国海军的信浓号,飞行甲板装甲厚达95毫米,水线装甲带更是达到了惊人的毫米。仅仅一部升降梯的保护装甲就有吨。大量敷设的装甲大大提高了航母的重心位置。相比之下现在的航母更像是薄皮大馅。即便如此,人类历史上也从未出现过航母因为恶劣海况翻沉的记录。

现代航母重心位置更低,排水量更大,自然更不容易翻沉。事实上,正因为这种上宽下窄的结构,在所有类型的船只中,航母的适航性,以及抵御大风大浪的稳定性,恰恰是最好的。




转载请注明:http://www.180woai.com/afhpz/9392.html


冀ICP备2021022604号-10

当前时间: