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瀚海狼山:004的飞行甲板将采用钛合金建造?|2023-01-17

人类从大约2万年前就首次学会了建造独木舟。由此拥有了轻松渡过河流湖泊的能力。在大约1万年前,又学会了制作相对复杂的双体或者三体船,当然主体仍然是独木舟。这种多体独木舟可以跨海远航。波利尼西亚人就凭借这种最简单的船舶;征服了上万海里范围的太平洋海域。而从古代制作独木舟一直到当今建造50万吨级超级巨轮,一个基本物理和工程原理从来都没有改变过。这就是所有这些船舶,都要遵循一个上轻下重的基本规律;也就是确保全船的重心距离船底的纵轴,就是所谓的龙骨不会偏离太远。在高度上也要确保载人载物之后,全船的重心高度仍然尽量在水线以下。如果违反这个基本规律,那么不论是最原始的独木舟,还是当今的超级巨轮,都会有瞬间翻沉的风险。

 

如果把这个规律继续引申下去,那么如果一艘船舶,它的重心可以做的非常低,就像不倒翁一样,那么即使在大风大浪下直接侧倾达到90度的极限,甚至直接来个船底朝上的180度倒立,那么这样的船舶仍然会迅速自动扶正。而且如果整个船体是近乎完全封闭的;那么这样的船舶出现翻沉的概率可以无限趋近于0。而当今采用铝合金或者玻璃钢制作的一些中小型游艇,就可以在现实中做到这一点。也就无论以任何角度把这种游艇投入水中,那么都会在几秒之内自动扶正。就是要给游艇的买家造成他们购买的船永远不会翻沉的印象。中小型游艇可以做到这一点,主要是船体采用铝合金等材料一体封闭成型,本身就相对轻盈;而全船的发动机与其他较重的设备,都安装在船底龙骨附近,于是这类游艇的重心极低,

任何风浪下都会确保不会翻沉。中小型游艇可以做到极高的抗翻沉能力。但是大部分大型船舶,都很难做到这种程度。首先是因为90%以上的大型船舶都是用普通的船钢制造。这样就导致全船的外壳总重较大,全船重心也由此很难降下来。而且大型船舶还要在内部随时装载大量的货物包括燃料和淡水,会导致重心进一步加高。而且油料和水都是自由流动的液体,在风浪下会加大内部的不稳定因素。因此一般的民用大型货轮的侧倾不能超过45度。大部分军舰由于采取了全封闭设计,同时特别注意降低全舰的重心,因此当代的大多数驱护舰,即使侧倾到50%以上还能自动扶正。而二战以后设计的航母,由于大多采用了有巨大外漂的大甲板,因此其抗侧倾的能力、横摇周期等都具有决定性的意义。在这方面,

航母对比所有的普通民船,其实都有一个先天的巨大劣势。这就在于航母的飞行甲板,几乎比所有普通的大型民船的甲板都要庞大厚重,甚至比所有驱护舰的甲板也要更宽更厚。因此对航母的全船重心会带来明显的不利影响。当今建造普通驱护舰的外壳钢板,包括主甲板的钢板,基本都是厚度在1.5厘米到1.8厘米之间的高档船钢;全舰很少出现厚度超过2厘米的船板。因此当代驱护舰主要是靠蜂窝吸能设计来对抗风浪以及各类反舰武器的打击破坏。早已不再像一战以前那样,还靠厚重的金属装甲与大厚度船壳来确保防弹和防撞击的能力。因此当今的万吨级神盾也绝对不敢与同级别的民用货轮相撞。因为外壳钢板天然比货轮薄不止一个档次。这种情况,从前两年超级大国的神盾被货轮连续2次差点撞沉就可见一斑。

 

即使10万吨级的福特级,它最外边的吃水船壳的厚度也不会超过3.5厘米。而同样厚度的船用钢板,一般只用来建造8万吨以下的民船。因此福特级全船钢板最厚重的部分,其实是就是飞行甲板;采用HY100特种钢,平均厚度为5厘米。而福特级全飞行甲板总面积约为1.85万平米。简单一算,就知道福特级的整个飞行甲板采用了925立方米的钢材。全重高达7215吨!而福特级的空船全重也不过6万多吨。飞行甲板除了全重很大之外,还有很大的外漂。这样就会出现与不倒翁原理完全相反的麻烦。为了确保全船的重心稳定和横摇周期足够长,包括福特级在内的所有现有航母,都必须在底舱随时保持数万吨的油品与压舱水;甚至新船都不能空船下水!这样才不至于出现全船在大风浪下的不稳定。但是这么做;

 

会增加至少2米的吃水。日常吃水越深,则航行阻力越大。要维持高航速,对航母动力的要求就很高了。如果飞行甲板采用全钛合金建造,会立即降低7成的自重。而且钛合金无磁更耐腐蚀。可以把目前航母涂层的7年一换,延长到20年一换,极大的提高在航率。在下一代核潜艇大概率会采用全钛合金建造耐压壳的大趋势下,004巨型航母也极有可能采用全钛合金的超级甲板。最大的难度还是人工焊接的质量控制。毕竟钛合金耐压壳用自动焊接机器人。而航母甲板上的开口极多,每一个喷淋口都是一个小型开口,只能人工焊接。确保焊接质量的难度高于核潜艇。因此需要先建一艘试验舰。如果成功,那么这种钛合金大甲板的新式航母,不但稳定性极大的提高;12万吨的吃水只相当于8万吨,可轻易飙车到37节!




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