航母底窄顶宽为什么不侧翻?

hazewinter


额,我不是学船舶相关专业的,专业分析做不到,但是对于这个问题,我可以用物理方面的知识来给大家解释一下,其实不单是航母,其他船只基本上也是“底部窄顶部宽”的倒梯形结构(朱姆沃尔特这个异端除外),那么,为什么这种构造的航母或者其他船只不会侧翻呢?


其实这里就涉及到了重心和浮心的问题,因为漂浮在水面上的船只在垂直方向上主要受到重力和浮力的作用(水平方向上的阻力不考虑),
当船只静止在水面时,这两个力是作用在同一直线上的,但是方向相反,重力向下,浮力向上,并且重心G(理解为重力的作用点)的位置在浮心F(理解为浮力的作用点)的下面,如下图中的A所示(箭头表示力的方向)当船只在横向的外力作用下向右或者向左倾斜时,重力和浮力的作用点将不再是同一直线上了,如下图中的B、C所示,此时船体在这两个力的共同作用下,就会恢复到正常状态,即恢复到A!

所以,这就是为什么“底部窄顶部宽”的航母不会侧翻的原因,就是因为

船体的重心在下面,而浮心在上面,这样的话在船体倾斜时,在这两个力作用下仍然会恢复到正常的状态,但是,如果船体的重心太高,高过了浮心的话,船体一旦倾斜,那么唯一的下场就是侧翻了,比如像上图中的D所示,当重心在上,浮心在下时,船体只要稍稍倾斜,使这两个力的作用点不在同一直线时,船体就会很快侧翻,因为从图中的受力分析就能看出这两个力的方向只会加大倾斜的角度,直至侧翻!

因此,不用担心航母会侧翻,其实这种原理有点类似于我们平时玩的不倒翁,不倒翁的重心就是在最下面,所以,我们怎么推有推不倒它,船只也差不多,动力系统、燃料仓等各种轴重都是在水线下面的,因此船只的重心也很低,肯定是低于浮心的,因此,只要不是那种很恐怖海浪,海里的船都没那么容易侧翻!


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看过航母的人,很多人都会对其巨无霸的身躯惊叹不已,然而也有人对其巨大身躯下,低窄顶宽的布局很担心,担心其一不小心就侧翻了。那么,航母为什么要吧外形弄的底窄顶宽呢?又会不会翻船呢?

学过物理学的都知道,船之所以不会沉没,是因为船底排开的水量产生了浮力,使得浮力与船自身重量相等,所以船会漂浮。而要想船不翻,就需要参考一下不倒翁的原理,其重心较低,这样的话在产生倾角的时候,由于重心较低,而产生一定的回复力矩,使其恢复到正常状态。而船采用的也是类似到了,只不过是倒梯型的结构,这样的结构好处就是,船只的重心较低,在水线以下,这样倒梯型的船体,一旦向侧面倾斜,由于船体受到浮力的的作用,重心偏移会产生一定的回复力矩,这样一来,可以迫使船体回复正浮力状态,所以反而会比较稳定,这和陆地上是不一样的。

所以,在海上,航空母舰采用底窄顶宽的倒梯形结构,反而会更稳定。这样,船体的重心更低,甚至为了确保舰体内部重心下降,船只还采取了采用压载设备或者直接引入海水,增加自身重量,以进一步降低重心,提高舰体的稳性。而且,舰体设计的时候,在航母内部各系统进行安装进行了精细的规划,另外还在船舱内设计了多个舱室的压载水舱,注有起压载作用的海水,可以通过水泵进行调平。此外,为了进一步的增强稳性,航母还采用了主动增稳技术,配备了各种减摇鳍以及各种设备。通过一系列措施,航母不会出现很多人担心的侧翻现象。


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航母底窄顶宽?是不是看舰艇前部水下部分特别尖觉得水线部分很小?所有的舰艇前段部分都是特别尖和窄的,这样的设计就是为了能保证舰艇能在任何海况下能穿浪前进而不被巨浪影响前进方向。
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至于为什么不侧翻,那因为重心低啊,军舰所有重的东西都在下面,或者说是在重心之下。特别是航母上的大型蒸汽轮机,而像燃料舱、弹药舱都是在下面。而像战列舰的主炮绝大部分也是在舰艇之下,所以舰体绝大部分的重量都在下面,所以哪怕是像扶桑这样的违章建筑都不怕翻船。




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现代船舶在设计时都非常注重稳性,为维持稳性会特别注意船舶的线形和重心。航空母舰属于“非对称”式的船舶,其舰岛和外飘的飞行甲板会对稳性产生不利影响。

为克服这个问题,航母在设计时往往非常注重外飘甲板的外形,以尽量确保外飘甲板既不会因舰体右舷配有舰岛而导致左右不平衡,又不会因稳性方面的考虑导致外飘甲板面积缩减或布局不合理。另外,航母的舱室、设备在设计时也进行了精细而缜密的推敲,以确保船体重心也尽量保证在船体纵向中线上偏低于舰体高度中位线的位置,这能确保外飘甲板不会导致航母舰体“头重脚轻”的情况。

另外需要注意的是,外飘甲板对航母的稳性不是完全起负面作用的。水面战舰往往需要在较高的海况下航行,巨大的波浪往往会导致舰体,在浪高超过舷高时更加危险。航母的外飘甲板本身对于防止波浪上涌具有一定的作用,因此能对在高海况下保持平衡产生效益。应该说,航母特殊的舰体结构致使其在稳性方面的设计必须多下功夫,但外飘甲板对稳性造成的影响并非不能克服。

虽然工程学上的设计并不能完全消除外飘甲板对稳性造成的影响,但将其控制在可以接受的范围之内即算是达到了设计目的。综合来看,航母外飘甲板带来的收益(扩大飞行甲板作业区面积、减轻因舰载机停放对舰体内机库空间产生的压力等等)远高于其破坏稳性产生的负面影响,这也是目前的大甲板航母都采用外飘结构的原因。


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感觉有些回答不靠谱,倒梯形结构重心低,会更稳?这是完全说不通的,航母重心低不是因为倒梯形,而是因为设计的时候保证了大部分重量是在船体下部,这样浮在水中的时候就像不倒翁一样,可以很好地保持稳定。

另外为什么要把航母设计成倒梯形,而不像其它船只一样大腹便便,可以装更多东西呢?我想主要还是为了保证它的机动性能,可以行驶速度更快,转弯更灵活迅速。


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倒梯形的抗沉性比正梯形的好,如果船体下沉,浮力会增加,降低下沉趋势。

一旦船体向一侧倾斜,新浸入水中的黄色部分体积大于浮出水面的绿色部分体积。左侧船体的浮力发、大于右侧船体的浮力。船体有恢复原来水平状态的趋势。这是一个很典型的静稳定系统,可以自动修复倾斜,恢复到正常状态。

另外,航母的上层主要是机库,比较空。主要设备都安装在底舱。结构重量船底都是动力设备,重心低于浮力中心。


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不简单的很啊,你仅仅看到了底窄顶宽,首先有各种各样的设备机械生活区设计在甲板下,还有各种各样的边舱,压水舱,防爆舱,,,,等等把整个航母以竖轴为中心分为左右等重的两个部分!靠自身的重量和调节的压载水,保证了船体的平衡,当然了设计的时候也设计了减摇鳍,可以防止摆动。有记录航母也有被大风浪吹沉的,任何力量在大自然面前也是渺小的!时刻敬畏大自然


啊不要名字了


我晕,这还用问,他在水里航行,又不是在马路上航行,在水里如果左右摆动,水下部分也会左右拨水,多大的阻力啊,上宽下窄跟钉子一样钉水里不是更稳。


快到碗里来152572347


这个问题让印度人回答比较合适


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