為什麼航母底下那麼窄而上面那麼寬卻不會側翻？

鬼都沒有

巨大的航母實際上上層部分幾乎都是空心的外飄箱式結構設計，而動力軸系和發動機、鍋爐等重量級設備都隱藏在航母的下層，不僅如此，航母攜帶的大量燃油、淡水淨化設備、儲存補給等也都集中在水線一下，這就使得航母的下層始終保持著非常穩定的狀態。

而船體的平衡，是通過依照分佈於艙內不同位置的水壓艙內的儲水量來進行控制，通過各種感應器、計算機、測算船身的偏移程度，再利用電控調配金屬配重塊等配重法對航母進行平衡維持。

所以，除非是遇上海上巨大風浪導致搖晃的海面超越了船體的平衡力矩，否則航母翻船事件絕不會因為外觀設計而出現。

趙趙趙閱川

這問題在上中學的時候就有過同樣的疑問，大型航母甲板寬度可達78米，而吃水線寬度也就在40米左右，這麼“頭重腳輕”的樣子為何不會“翻船”呢？其實道理也很簡單，很多人小時候都玩過“不倒翁”，不倒翁能夠保持不倒原因就在於其中心很低，不論上部如何搖擺，只要幅度不超出其重心高度就不會倒！
嚴重“頭重腳輕”的美國“尼米茲級”核動力航母！

而對於航母也一樣，雖然上層建築體積龐大，但是大部分是機庫、人員居住艙室等，整體質量相對來說並不大，整個船體絕大多數重量集中在水線以下，包括髮動機（或者核反應堆）、油庫、彈藥庫、泵閥管道以及用於調整船體平衡的壓載水艙等，這樣船體的重心就會比較低（一般會保持在吃水線以下），即使上部發生傾斜、搖擺，只要不超過一定的幅度，就不會發生側翻的現象！英國“皇家方舟號”航母結構剖面圖，可見底部基層密佈大型設備!

除了將整個船體的重心設計的儘量低以外，對於類似航母、巡洋艦、大型驅逐艦等水面艦艇，還普遍裝有減小搖擺幅度、提升航行穩定性的減搖鰭！這是一種從魚類身上學習而來的減搖裝置，也是“仿生學”應用在軍艦設計方面的一個典型案例。當船舶發生搖擺或者海浪的衝擊時，通過控制船體底部兩側的減搖鰭裝置的動作，可以抵消或者抑制船體的搖擺幅度，進而也可以防止船舶在大的衝擊下發生側翻。

現代船舶設計是一個複雜的體系，像航空母艦這樣的超大型軍用艦船，其設計要求和複雜程度遠非民用船舶可比，不僅要考慮艦艇本身遭受各種武器打擊的能力，還要考慮各種惡劣天氣、作戰環境的影響，在建造完成後還要進行最大航速下的極限機動性測試、抗爆炸測試等，在經歷了“百般蹂躪”後才會交付海軍使用！因此，對於航母的抗側翻能力，完全不必擔心！
“尼米茲級”核動力航母進行小半徑快速機動時發生了大角度傾側！

“尼米茲級”核動力航母進行抗爆測試！

對於事物的認知都是一個循序漸進的過程，尤其是在軍工領域的進步更是不允許有任何的“弄虛作假”，任何一點瑕疵都可能要付出生命、甚至戰爭勝負的代價！我國經過在“遼寧號”上10年的摸索才真正掌握了航母設計的能力，才有了後續“山東號”等國產航母的快速設計、建造的結果！所謂“厚積薄發”、“積跬步至千里”，相信會有更多的好消息會接踵而來！國產第二艘航母效果圖！

（圖片源自網絡，侵刪）

威吶解析

為什麼航母下窄上寬卻不會翻船？，原因非常簡單，以美國那群航空母艦為例。

水線寬度一般為40米，飛行甲板寬度最大為72米。

但是核反應堆蒸汽輪機發動機軸系螺旋槳等質量比較大的全部在水面以下。水面以上雖然說非常高，但是它是以機庫為主的而幾乎內部則是空空蕩蕩的，所以說重心依舊在水線以下。

只要重心在水線以下，你告訴他怎麼翻？

這也是為什麼改裝的時候不能太過大刀闊斧的原因。
比如說美國的中途島級航空母艦，經歷過數次大改，從一艘典型的二戰航母變為了一艘典型的現代航母，對此中途島級航母的排水量從4萬餘噸增加到了6萬餘噸。換裝了蒸汽彈射器 斜直兩段式飛行甲板

自然而然的帶來了重心方面的嚴重惡化。

所以美國拆除掉了中途島級全部的大口徑防空炮。即便如此依舊不夠，美國還在中途島級的船艙底部加裝了數十噸的壓艙鐵，來穩定航母的重心。

當然了，這也帶來了中途島級航母吃水量的增加，讓她的吃水吃水深度增加了不少。

保持重心依舊在水下比較深的深度。

這也是為什麼戰艦一般都會有儲備浮力的原因。

嘯鷹評

航母剛出現的時候其實並不是現在的這個樣子，二戰時期的航母，其飛行甲板與艦體的大小差別其實並不大，而且其艦艏外飄也沒有這麼誇張，航母演變成現在這副樣子，有多種原因。首先是因為二戰結束後，噴氣式戰機取代了螺旋槳戰機，而噴氣式戰機需要更長的滑跑距離，戰鬥機本身的體積也在不斷增大，所以飛行甲板的面積也就越來越大了。

另一方面，二戰時期美國海軍和日本海軍的航母都曾經因為暴風造成損壞，而現代的航母為了追求適航性，艦艏的外飄設計的非常誇張，這能夠很好的解決甲板上浪的問題，提高航母的適航性，再加上美國海軍發明了斜角甲板，區分了起飛區和降落區，航母才變成現在的這幅樣子的。

現代的航母確實是一副頭重腳輕的樣子，例如美國海軍的尼米茲級航空母艦，其飛行甲板最寬處達到了78米，可水線部分的寬度卻僅有40米，那為什麼航母不會側傾呢？這就要說到航母的設計了。眾所周知，艦艇側傾一般是因為一側船體進水導致左右兩邊的重量不均勻，所以才發生側傾的，解決的方法也很簡單，讓左右兩邊一樣重就可以了，二戰時期的珍珠港事件中，美國海軍的弗吉尼亞號戰列艦就是在一側中彈的情況下，由船長沉著冷靜的指揮損管隊員打開水密門，向船體另一側注水才讓這艘戰艦不至於側傾的，最終這艘戰艦的甲板都沉沒到水面以下了，都沒有發生側傾，就是向另一面注水的功勞。

而現代的航母為了解決左右配平的問題，在一側設置了艦橋，航母另一側是斜角飛行甲板，兩者的重量差距很少，所以航母看似不對稱，卻是可以毫無壓力的配平的。再來說說飛行甲板，其實在航母上，飛行甲板的重量並不算大頭，所以航母的重心就比較低，一般航母上最重的燃氣輪機等動力組件，都放置在水線以下的船艙內，而且航母內的燃油等物資也會作為壓艙物，這樣一來航母的重心就會降到很低，自然也不容易發生側傾了。

而且我們在觀察航母入塢的時候，會發現在航母的水線以下部分，通常都會有兩個像小翅膀一樣的金屬板，這就是減搖鰭了，其實不僅僅是在航母上，在其他艦艇上也有這種設計，減搖鰭的作用很簡單，高速航行時，流線型的減搖鰭不會增大航母的阻力，而在航母橫搖的時候，減搖鰭又會在很大程度上增加航母橫搖的阻力，這樣就會減少航母在惡劣海況下的橫搖。事實上冷戰時期蘇聯設計的飛機上有一個翼刀的效果就與其十分類似，只不過翼刀是用來穩定氣流的，減搖鰭是用來穩定海流的。

在進行過這一系列優化設計後，雖然航母看上去頭重腳輕，但是其橫搖卻很小，再加上航母一般都有巨大的儲備浮力，所以一般就不會發生側傾這種危險的事情啦。

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軍武視界

自從人類發明船舶以來，船的造型都是上寬下窄，這樣設計的目的是為了儘量減小船舶在水中的體積，從降低船舶在水中航行的阻力。

不過上寬下窄的造型會影響船舶在水中的穩定性，所以人們就儘量將船的重心下移，這樣船舶就如同錐子似的紮在水裡，穩定性反而更好。

目前人類製造難度最高的船舶就是航空母艦，雖然現在最大的航母噸位不過十萬噸，這跟動輒幾十萬噸的運輸船沒法比，但航母的設計的複雜性和製造難度是運輸船所遠遠不能比擬的，雙方的製造難度根本不在一個量級上。

其實不止是在船舶領域，即便放眼整個人類工業領域，航母也是最複雜的工業產品。美國的尼米茲級航母需要十億個零件，每個零部件都必須達到高標準，其建造難度可想而知。

航母說白了就是一個海上移動機場，既然是機場就必須得有跑道，而跑道自然是越大越好。雖然現在美國航母擁有彈射器，可以在短距離內彈射戰鬥機和輕型預警機，在一定程度上減輕了對甲板跑道長度的剛需。

但面積更大的甲板還是可以為航母指揮官提供更大的想象力，起碼航母甲板上可以停放更多的戰鬥機，在戰前可將大量戰機預先按放到甲板上，免去了開戰後升降機來回運載飛機的麻煩，提高戰鬥機的出動率，而戰機的出動率才是一首航母戰鬥力的體現。

因此各國航母都儘量將甲板做大，例如美國的尼米茲級航母的甲板面積就高達1.8萬平方米，能裝下兩個半足球場。

（為了幫助航母士兵放鬆心情，美軍組織NBA球員在航母甲板上進行比賽，美軍航母甲板放下一個籃球場和觀眾看臺是綽綽有餘的）

不過由於航母的甲板非常大，因此總給人一種頭重腳輕的感覺。但其實航母的穩定性非常高，說是腳下生根也不為過，各種高難度的戰術規避動作都不在話下。

（航母上面雖寬，但其實下面也不窄，只是為了克服海水阻力，航母的前面比較窄，所以給人感覺下面非常窄）

其實在船舶設計上所有的船都是一樣的，大家重心都在船底，航母也是如此。

為了增強航母的穩定性，航母的動力系統全部安放在船底，其中包括核反應堆、蒸汽渦輪、發電設備、海水淡化設備以及厚重的隔水閘門，這些東西的質量是非常大的，更何況航母的龍骨也在船底，有這些玩意兒壓艙底，航母絕對穩如磐石。（福特級航母結構圖，該型航母的動力系統和發電系統都在船體最底部）

除此以外，航母的底部兩側都設計有水壓倉，航母可以通過控制兩邊水壓倉內的水量來靈活調節航母兩邊的配重。一旦系統檢測到航母傾斜的角度過大，就排出側傾一面水壓倉中的水，而另一面水壓倉則會注入更多的水，從而幫助航母恢復平衡。（航母兩側的水壓倉）

千佛山車神

相對於常見的軍艦油輪，航母的樣子相當獨特。她上寬下窄左凸右翹，一邊是高聳的艦島，一邊是孤懸的外飄甲板，總擔心她平衡困難，側翻在海里。

可這樣一個300多米長，6、70米寬，甲板面積1.5~2萬平方米的巨型“海上機場”機動性、平衡性強著呢！她能在高速航行中急轉彎，一側甲板幾乎貼著水面都不會翻，真是一個了不起的工程奇蹟。

平衡和穩性，是考驗船舶好壞的重要指標。這倆做不好，船就會在驚濤駭浪中大幅橫搖，甚至傾覆。

航母也一樣，她左右不對稱，上下不均勻，物理重心與幾何中心不重合。但工程師們想盡各種辦法，通過結構設計、重量分佈、壓載配平等方式讓重心平衡；又通過減搖鰭、舭龍骨、減搖水艙、減搖舵等手段增加穩性。

1、結構設計。

航母右舷艦島很重，就算“尼米茲”航母用小型艦島也有700多噸。於是1952年，英國工程師發明了斜角甲板。通過左舷外飄甲板，既增加了甲板面積，讓艦載機分區起降互不干擾，又平衡了航母重心，真是一舉兩得。

但這只是航母綜合平衡中的一小部分，更多的秘密隱藏在船艙中。

2、配平和壓載水艙。

航母看起來上寬下窄，其實水線以下的船體非常寬，幹舷也很高，從甲板到水面十幾米。“小鷹”號航空母艦甲板有8層，共1500多個艙室。從上到下包含飛行甲板、彈射系統、機庫、維修工廠、指揮中心、食品庫、士兵艙、行政辦公室等等。雖然項目繁多，但重量只佔一小部分。

而發動機、反應堆、傳動系統、彈藥補給、燃油淡水這些大噸位傢伙都在8層以下的艙室裡。淡水、燃油在左右舷側邊艙裡邊，調整壓載水量就能控制平衡。壓載水還能增加防護力，抵禦魚雷打擊。

3、穩性好，船體寬、幹舷高，儲備浮力大。

船舶初穩性由很多因素決定，最重要的是重心和穩心相互關係。穩心是船舶浮心曲線的曲率中心，是正浮狀態下浮力作用線與小角度橫傾時浮力作用線的交點。

航母穩心高重心低，受力傾斜時浮心移動到重心外側，產生向上的復原力矩，使船恢復到平衡狀態。像不倒翁那樣，怎麼推也推不倒。不過穩心太高也不好，那樣橫搖週期短晃動頻率高。容易暈船，也不利於設備操作，所以會控制在一個適當比例。

此外，航母船體寬、幹舷高，儲備浮力特別大，大傾角穩性（傾斜角度大於10°~15°或上甲板邊緣入水）也特別強。所以不管正常航行還是惡劣海況，航母都能保持平衡，減小橫搖橫傾。

4、各種減搖、平衡設備。

舭龍骨是船舶上普遍應用的減搖裝置，位於船舷和船底板連接部分，能增大橫搖阻尼，減少約25%~50%的橫搖幅度。

在航母船體左右，有一對或多對減搖鰭，像魚鰭一樣減小橫搖保持平衡，有固定式、收放式、摺疊式三種。減搖鰭受速度影響大，低速時效果不佳。

▲減搖鰭

船舷兩側的減搖水艙，在計算機控制下開關閥門，控制壓載水橫向流動，使其與航母橫搖方向相反，週期相同，從而保持平衡。

此外，控制舵面、移動重物也可以減小橫搖。比如法國“戴高樂”號航母上有12塊移動金屬塊，每塊重20噸。計算機控制在金屬塊在滑軌上左右移動，調整航母平衡。

▲“戴高樂”號航母上的移動金屬塊

艦載機起降、人員設備移動、油料消耗讓航母重心不斷變化，所以航母上有專人密切關注並及時調整。

綜上，通過以上種種方式，航母這個形狀奇特的多邊幾何體保持著強大的平衡和穩性，足以應對各種惡劣海況和敵人攻擊，為艦載機提供一個安全平穩的“海上機場”。

和風漫談

首先航母在設計中，對於航母的重心有很好的把握，上層部分的外飄看著大，但是大都是空心的外飄箱式結構，而下面看似很窄，但是裡面容納了航母的動力軸系和發動機、鍋爐等重量很大的設備，確保了航母始終是重心非常穩定的狀態。

再者說，航母的下面也不見得就比飛行甲板的外飄窄很多，從船頭看當然窄了很多，因為船頭是尖尖的，要劈開水的阻力的，但是航母的腰線處和船尾處一般寬度就不小了，不分外飄不大的輕型航母甚至在船腰部分達到了艦體和外飄甲板一樣寬的程度。比如英國海軍的無敵級航母、蘇聯海軍的基輔級航母等。

而像美國那種大型航母，即便是外飄部分很大的，其船體在中部和尾部也已經非常寬了，最寬的比值為40米寬的艦體和70米寬的外飄，兩邊各多出20米。這20米的箱體結構內幾乎是空心的，沒有任何設備，被命中後就是一個大窟窿，但是其艦體部分卻是大量的水密隔艙構成，而且內部有大量的動力設備和燃料物資，船體重心向下。

另外，很多航母在上層建築中使用了鋁合金材料來降低重量，保障重心穩定，比如遼寧艦和002型國產航母，他們都是如此，別看上層建築巨大，其實由於是鋁合金，因此重量很輕，唯一的缺點是鋁合金不耐熱，但是能夠給航母帶來很好的航海性能，而在艦體部分則大量採用了特殊的高屈服強度鋼材，因此重量較大，也同樣保障了重心的穩定。

海事先鋒

這種下窄上寬的結構，是現代航母普遍都採用的“外飄”設計，其目的毫無疑問就是為了增大甲板面積，停放更多的艦載機。從兩棲攻擊艦到輕型航母、再從大中型航母到超級航母，航母噸位越大，甲板越大，這種“外飄”看起來也就越明顯。我們看到二戰時期的有些輕型航母，艦載機停在上面只能排一溜兒，很明顯它就沒有“外飄”設計，這種航母的側面看起來跟戰列艦沒什麼兩樣，都是水線位置最寬。

航母會不會翻不在於它的外形是什麼樣的，而是取決於它的重心。這就像不倒翁一樣，它的重心在下邊兒，你把它摁倒了，你一鬆手它依然會起來。所以，航母不會翻是因為它的重心是在水線以下，而不是在甲板或者艦島上面。如果你把航母的重心設在上面，搞得頭重腳輕，即使是上窄下寬，那它也很有可能會側翻。

我們經常說航母有20層摟那麼高，甲板以下10層，甲板以上10層。然而甲板以上就只剩那個艦島了，一眼望去又細又小，所以這航母的重量，大部分都在甲板以下。甲板以下又分為水線以上和水線以下兩部分，為什麼重心在水線以下呢？因為那下邊兒主要是蒸汽輪機、核反應堆、大軸這些“硬貨”，上面還有彈藥艙、燃油艙等等，周圍都有厚重的裝甲防護，還有一個個的水密艙。這些部位被魚雷擊中以後，如果損管做的好，及時把水密門關上，海水就不會蔓延。

而甲板以下、水線以上的部分，主要是機庫、水兵住艙、餐廳醫院等等，這個重量要比下邊輕的多。航母各部位的重量都是經過合理分配的，在遇到緊急情況時也會過水壓艙來調節配重，所以說，航母是不可能輕易側翻的。航母在海上做高速轉彎機動時，一側的甲板都有可能貼到海面上去，這都不會側翻。當然，想要讓航母不沉，主要還得看人，如果都像阿三兒那樣，在船塢裡都能把軍艦弄翻，那就是再怎麼分配重量都不管用了。

兵說

在觀察航空母艦的時候，我們會發現航空母艦的飛行甲板對於船體來說是非常大的，看起來有一種頭重腳輕的感覺.但奇怪的是，為什麼“頭重腳輕”的航空母艦不但可以在海上航行，還可以在海上作戰呢？

首先要說的是，其實航空母艦的下半部分比起上半部分是重得多的，畢竟反應堆、鍋爐、燃油上面的比重比較大的東西在設計時就會優先放在下層來增加穩定性，而且作為航空母艦來說，水下的部分是很大的，在水下部分的重量除了排水以提供浮力之外還可以作為儲存倉來進一步的保證航空母艦的穩定性。

阿基米德定律告訴我們，物體受到的浮力等於其排開的水所受的重力，而艦船指標之一的滿載排水量就是在滿載的情況下船體在水下的部分排開水的體積，以一艘滿載排水量6萬噸的航空母艦為例，6萬噸水所受的重力大概是60萬牛，這也就代表著航空母艦所受的浮力有60萬牛。

那麼為什麼要把航空母艦的上部設計的如此之大給人一種不協調之感呢？其實結合航空母艦的用途來看也是很明瞭的。作為需要飛機起落的特殊類型的艦船，甲板面積當然是越大越好。二戰時期的航空母艦是看不出來“頭重腳輕”的，因為那個時代的飛機速度慢，起飛和降落所需要的空間相應的就小。而二戰之後斜角飛行甲板的出現和噴氣式艦載機、大型蒸汽彈射器的上艦導致航空母艦的甲板面積不可能像以前一樣小了。

比起航空母艦，像現代海軍的主力——驅逐艦就是特別傳統的佈局，水線處最寬，然後往上和往下逐漸減小寬度。這樣設計的好處是可以極大的增強穩定性，而且被擊中之後不一定會發生側翻，但是像航空母艦這樣的佈局在增大飛行甲板之餘所帶來的缺點就是被擊中之後極其容易側翻，這也算是有利有弊吧。

諸葛小徹

先來解釋一下船在水上，怎麼樣才能夠不側翻？這個道理其實不需要一定用船來解釋，你家裡使用的瓶瓶罐罐，放在桌上不會倒的主要原因除了底部很平外，最重要的原因是下半部比上半部重——任何物體能夠立起來，和重心的上下位置有關，重心太高，物體就容易翻到，重心低了，物體就不容易翻到。

船舶在水上也逃脫不了這個基本的規律，即重心不能高過一個穩定必須的位置，重心高過這個穩定必須的位置，就容易側翻，不高過這個穩定必須的位置，就不會側翻。所以，一條船，不管是商船還是軍艦，會不會在水面上側翻，和船的外形無關，而和船的重心、穩性有關，你船造的上面甲板部分那怕寬達幾百米，下面窄如針腳，只要你有本事將重心降到穩性說要求的那個位置之下，這樣的船也是不會側翻的。

有人提到不倒翁原理，也是一個解釋，基本原理即下半部比上半部重，不倒翁是因為底部格外重，上面幾乎是空的，所以無論怎麼搖晃都不可能側翻的底朝天。

前中海剛開始發展集裝箱運輸業務時，最開始是將一些散貨船改造成集裝箱船的，比如振奮號系列的散貨船，兩萬載重噸級的改造成一千標準箱位的，兩萬八千載重噸級的改造成一千五百標準箱位的。但是散貨輪和集裝箱船結構是有很大不同的，即便裝煤炭的話，滿載也都在貨艙內。可是集裝箱船很需要甲板上以上的空間，而改造不可能連船舶結構都改了，那還不如造一條新的。

集裝箱船裝運集裝箱，對空間要求很高，散貨輪主要裝貨空間是主甲板以下的一個個貨艙，改造後，雖然貨船符合了裝載集裝箱的要求（艙口和艙底一樣大，因為集裝箱裝卸是直上直下的），但單憑這麼幾個改造後的貨艙裝運集裝箱，肯定是不夠的，原本裝運散貨比如礦砂、煤炭等，五個貨艙可以裝運兩萬噸，如果裝運集裝箱的話，五個貨艙能夠裝運的標準集裝箱數量估計是不到150個，標準集裝箱的裝載噸位，據我所知最大隻能是20噸，即便是150個，也不過三千噸，兩萬噸級的船一次只能裝三千噸，豈不嚴重虧載？所以，那時候前中海的幾條改造集裝箱船，不僅僅改造了貨艙，還改造了甲板，使得和正規集裝箱船一樣，主甲板上也可以裝運集裝箱，比貨艙裡裝的還多一些呢，因為貨艙兩側不得不設置壓載水艙，而主甲板輛車可以裝到左右兩邊舷牆，在寬度上可以比貨艙內多裝兩個箱子，此外空間高度也更高一些，只要箱子的最高不把駕駛臺窗口遮擋住即可，所以貨艙裡裝的箱子是三層高，而甲板上則可以裝到四層高，也就是說，如果滿載並且集裝箱內的貨物完全一樣的話，那麼這條改造後的

那麼前中海當時是怎麼解決這個問題的？他們用了最簡單、最粗糙、也最容易的辦法解決了這個問題，即在船舶的雙層底（最底部的水艙），沿著龍骨放了一定數量的鉛塊，使得下半部的重量可以壓得住上半部一旦滿載後的重量，確保了重心降低到安全位置。

關鍵字: 軍事 不倒翁 科技