航母或军舰都是钢铁造的,会出现热胀冷缩现象吗?

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图为中国052D型驱逐舰,整体工艺还是非常过硬的


我们都知道,大多数的物体都有热胀冷缩现象,其中最直观的就是钢铁。我们常见的高架桥等桥梁内部主体都是钢构的,因此在桥墩链接处都会留有一道缝隙,用来应对热胀冷缩。或许有的军迷就会好奇了,像航母,战舰这类的武器船身会出现热胀冷缩么?当然会。


图为坑坑洼洼的英国45型驱逐舰


现代战舰,主体结构基本上都是合金钢的。在建造的时候就必须要考虑热胀冷缩问题。如果考虑不周全,轻则破坏美观,重则严重影响使用寿命。也不是所有地方都要考虑热障冷缩的问题,不管是什么船,最重要的是船体部分。像航母或者是大型驱逐舰这样的船只舰体都是用高强度合金钢,本身就具有一定的抗膨胀性能。尽可能的使用同一批原料,使得形变保持一致性就好了。


图为中国辽宁号航母


至于上层建筑就没有这么讲究了,一般都是用普通合金钢制造,像欧洲这样的比较节省材料的,出海几个月上层建筑就变成坑坑洼洼的了,不像美国和中国比较讲究一点。除了一般的战舰以外,航母甲板也是非常重视热胀冷缩的。不过好在航母甲板本身就需要承受舰载机巨大的冲击力,所以较厚,而且材料自然也是特种合金钢。热胀冷缩对其的影响还是比较小的。

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军情解析


现代军舰都是钢铁造的,那么热胀冷缩作为经典的物理学特性,自然也不会放过军舰,那么这究竟对军舰有什么影响?

细心的人可以发现一个有趣的现象,那就是即使是崭新的军舰,其外表在某些角度来看也是坑坑洼洼的,极为难看,很多人就此认为这是军舰质量不行,造船技术没有达到西方国家水平。可是只有仔细去找,全世界军舰都有这个问题,莫非全世界的船都是质量不行?

显然不是,军舰外表起皱褶要从现代军舰采用的材料以及组装手段讲起。现代军舰由于没有太多装甲考虑,基本都采用合金的薄钢板采用焊接手段组装而成。而老式船只则多为厚钢板以及铆接手段,而现代军舰在焊接时高温受热以及冷却后的遇冷,使得军舰外观上看上去就坑坑洼洼,不平整。所以老船没皱褶反而新船有“橘子皮”现象。

之所以采用新技术新材料,跟现代军舰对重量的敏感有关,既想要控制重量又想要达到高强度,就必须付出一点代价。而橘皮现象既跟材料工艺,也跟物理上的热胀冷缩有关。想要完全消除这种现象目前还不现实。

不过除了对外观美观性有所影响外,其不会对军舰日常使用带来不便,而且如今各船厂都在想办法尽可能减少这种现象的产生,如果有人借此机会抨击国产军舰那只能显得其没有基本常识了。


诸葛小彻


这张照片就是建造中的美国“福特级”
航母正在吊装一个模块。

钢铁确实有“热胀冷缩”这样的特性,这种特性在船舶、海洋工程建造当中是一个要克服的问题,造船的钢板或者其他型材(球扁钢)在一定的温度下的焊接至关重要,比如在零上30度高温条件可能出现0.0几㎜的热膨胀、在零下10度低温下会出现0.0几㎜的冷收缩。不论热膨胀或者冷收缩条件下焊接都会出现细小的误差,但是一艘船舶在建造过程中,根据船舶的大小会焊接十几万甚至几十万条焊缝,如果每条焊缝都超过了“误差值”,那么累积起来就是一个很大的误差!带有这样“大误差”的船舶出坞以后,进行系泊“应力释放”的时候,整条船会出现严重的变形!这种变形直接影响到了后续舾装,最严重的整条船体要回坞,重新切开模块进行重新焊接!这不但给船厂造成了经济损失,军方的计划也会受到影响。

那么,怎样改善由于“热胀冷缩”带来的不利影响呢?这就需要在“室内厂房”进行模块焊接工作,由于室内温度可以调节、基本不受气候的影响、焊接设备可以控制…等有利的工作条件使得焊接得以精确控制。

图片上就是“伊丽莎白女王级”航母的模块在室内厂房进行建造。室内建造“模块”的大概流程是:钢板进入船厂以后先要适应温度,也就是说到达室内厂房内的温度,然后进行“条形码编号”→激光切割机根据“条码信息”进行自动切割,铣边机对切割线进行“铣削”→计算机根据钢板的温度,调控焊接机的电流大小输出进行焊接……一直到一个模块搭建完毕。


精密三维测量仪,采用激光测距等手段控制焊接精度。

整个焊接过程中需要“三维精确测量”来控制焊接的精度,同时室内厂房的温度要控制在18–25度……只有这样才能保证钢板的“热涨冷缩”系数最小。船舶设计的时候已经考虑到了“热涨冷缩”这个问题,都会允许一定的焊接误差,只有这样才能消除应力的影响,高温或者高寒区钢板膨胀或者冷缩才不能使船舶由于此影响造成船身变形。

船舶生产是一个复杂的工程,特别军用舰船要求的生产标准、制造工艺非常高!这需要长期的工业积累与技术工人的长期技术培训,世界上拥有整个船舶生产链的国家没有几个,属于科技密集型、资金密集型、高技术人员密集型产业!只有工业非常强的国家才能拥有!


皇家橡树1972


这个世界上大多数东西都会热胀冷缩,航母是钢铁制造的巨大金属物体,当然也会发生这种正常的物理现象。

其实不光是航母,大部分大型的舰船都会考虑这方面的问题。因为热胀冷缩的确会对船只造成影响,轻微的,破坏船身涂层;严重的,让船身直接报废。



船只越大型,这种热胀冷缩的现象就越发突出,不过船只往往考虑的是昼夜温差变化造成的影响,它又不是飞机,能几个小时内从撒哈拉飞到雪山顶。

但即使是这样,一些巨型船舶依然会因为昼夜温差而产生变化,比如当世最巨型的那类——油轮。最大只的有82万吨满载,相比十二万吨的超级航母真是小巫大巫了,它们的昼夜热胀冷缩有的能达到一米长度之差。



航母作为军舰里最大的,其实远没有巨轮那样夸张的热胀冷缩。大部分常规航母只是“巴拿马型”船舶的级别,美帝的超级航母则只是“阿芙拉型”的级别,离最大的“超巨型”还差了三个等级呢。全世界那么多船只都不怕,航母怕个啥?

呵呵,说笑了,航母当然怕了,所有的大型船舶都头疼热胀冷缩问题,航母尤其严重。

别的不说,就说飞行甲板问题。因为要直面烈日的暴晒,又要承受飞机的起降冲击以及海上盐蚀,航母的甲板受热胀冷缩影响很重,也最怕受影响。反复的热胀冷缩,会很快让航母甲板的涂层受损,让软质的缓冲层被拉伸开裂,甚至让硬质的基面产生轻微的凹凸不平。对飞机来说,这可都是颠屁股玩跳一跳的隐患。长时间如此下去,航母的飞行甲板就得进行维护。



船身也是一样,前面说了所有的大型船舶都得直面这个问题,航母也不例外,为了避免船身反复产生各种不同的形变,解决方法只有一个——让形变统一起来。

具体的方法就是——尽量整个船身使用同一块钢,最好是同一个炉子同一锅料同一时刻练出来的那批货那。其实这是没办法的办法,是材料学受限于物理效应的一次妥协。

所以现在大家明白我们的航母从瓦良格变成辽宁号是一个多么艰难的过程了吧?能拆的地方太少,要修的地方太多,要修这东西,还得去毛子那里搞回专用钢材,只是为了达到船体性能的最优化,而不是我们炼不出那炉钢。



所以相传辽宁号从02年停到了09年,就是在等待国家谈判,待抚顺特钢转化了乌克兰原技术后,航母才得以快速施工,完成接下来的部分。

但即使是这样,辽宁号依然会因为钢材的问题,使得船身性能不见得那么好,所以这也是它长期挂训练舰的一个原因。



最后就是船舶的建造上,我为此特别咨询了造船厂的熟人,得出的总结,除了上面说的材料性质一致性以外,就是:

1.多采用韧性好,扛拉力的连接材料和活连接方式,用空隙面对空隙,使得热胀冷缩无可奈何。

2.采取牺牲耗材的设计方法,对一些无所谓的,又容易受到影响的构件,进行专门设计。坏了也无所谓,反正也对付不了长时间的热胀冷缩,就不做的那么整体了,坏了就拆下来换呗。


王司徒老百科


不止是舰船,开的汽车,住的房子,家里的门窗家具等等,都会有热胀冷缩现象。主要方法一个是通过改进和提高材料性能减少胀缩变化,另一个是设计和建造时预留出热胀冷缩的变化余量,把变形减到最小。还有就是对长期受热部位采取降温措施,长期受冷部位采取保温措施。


惯性导航88761176


会的。

航母或军舰都是钢铁造的,钢铁都会出现热胀冷缩现象。但是航母或军舰整天在海水里泡着,温度基本和海水保持一致,而海水的温度几乎是不变的。即使是从热带到寒带,水温也在20度左右变化。这点温度变化对船体的影响微乎其微。


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