03.02 航母是如何做到艦體左右平衡的?

吉米石頭


我們知道現在的航母都有一座或者兩座高高突起的艦島,艦島是一個航母的指揮控制中心必不可少,可是其一般是分佈於航母一側因此必然會影響航母的平衡性。現代航母艦島大多是在其右側甲板,因此如果不採取措施的話這類航母必然向右傾斜。因此必須要遭到辦法讓航母恢復平衡,而這也並不難辦法有很多。


美國最新型的福特號核動力航母



一種辦法在航母另一側加裝斜甲板,不僅可以用來平衡右側的艦島重量,而且可以為航母提供雙跑道選擇起降。這樣航母就幾乎可以同時完成起飛和降落任務,這無疑會提高航母艦載機出動效率顯著提高其戰鬥力,因此出於這一點大多數航母也會加裝斜甲板,而斜甲板一般是供艦載機降落使用。
帶有斜甲板的遼寧號


如果加裝了斜甲板還不能使航母艦體左右平衡的話,可以在航母的另一側添加各種壓倉物增強其平衡性。因此航母設計和建造者有的是保持航母左右平衡辦法,讓一個物體保持左右平衡在力學上來說本來就不是什麼難事,我們無需去擔憂我們的航母會不會突然傾覆,不過印度自己建造的航母會不會突然傾覆就難講了。
印度維克拉瑪蒂亞號航母

而有人覺得航母艦島只佔航母重量的小部分因此不需要擔心其平衡性絕對是錯誤的。因為如果不採取措施即使航母可以勉強獲得平衡,可是在航行過程中如果做一些轉彎等大幅度動作或者遇到大的風浪航母就很容易傾覆了,因此保持航母近乎絕對的平衡性雖然不是什麼難事也絕不可掉以輕心。


執斧談史說事


航母採用“非對稱性設計”,長長的全通甲板上一邊是艦島,一邊是外飄甲板,航行中的平衡問題需要從設計之初就解決。

1、航母的核心武器是艦載機,理論上甲板越空曠越好。但眾多的電子設備、指揮系統無處安放,右舷高大突出的艦島必不可少。

右舷重量大了,就要增大左舷外飄甲板配平,使重心維持在縱向軸線附近。1952年英國發明瞭斜角甲板,它的優點很多:增加甲板面積,飛機起飛、降落互不影響,效率提高,還能防止海浪湧上甲板。

雖然斜角甲板外飄超出船體寬度,對航行穩性不利,但瑕不掩瑜,它很快成為航母設計的新標準。

2、除了外飄甲板,航母肚子裡的各種大傢伙也是重要配平物。航母的船體很寬,水線以下部分雖然看起來窄,但其實也很寬,和船體差不多,裡面分隔成大大小小的艙室。

重量最大的反應堆、蒸汽輪機、主軸等部件放在底層,還用厚厚的裝甲包裹起來,燃油、彈藥、壓載水等也儲備在下層。水線以上的機庫、休息室等重量較輕,整個航母的重心保持在船體中位線偏下,增強了穩性。

除了固定配平方式,和其他大型船隻一樣,航母還有移動配平方式。

3、航母行駛途中,艦上的淡水、食品、彈藥、燃油等不斷消耗,其重量變化也導致航母重心不斷變化。

早期的船隻曾用石頭、沙袋等當作壓載物,現代船舶有壓載水艙,用海水、淡水、燃油等液體壓載物配平,調節船舶重心、浮態和穩性。

不同的船舶有不同設計:集裝箱貨輪“頭重腳輕”,工程師把壓載水艙放在雙層底艙或左右邊艙;散貨船貨艙在中部,所以壓載水艙在貨倉四周。船舶的艏尖艙、艉尖艙、雙層底艙、邊艙、頂邊艙、深艙等都能當壓載水艙使用,每次出航前,都要檢查重心平衡,以提高適航性。

航母也不例外,“尼米茲”航母船體前後左右也有壓載水艙,由專門的人員用儀器監控船體平衡和壓載水艙工作情況。和風漫談原創,禁止抄襲。

一旦航母重心變化,監控人員就將數據通報機艙,控制系統將調節相應水艙的壓載水量,恢復平衡。

法國“戴高樂”號航母不走尋常路,它左右平衡不用壓載水,而是12塊移動金屬塊。每塊金屬塊重達20噸,在電腦控制下左右移動,保持動態平衡。

“戴高樂”號航母

4、航母船體左右兩側還有減搖鰭。這些減搖鰭被設計成機翼形狀,可以根據船體姿態調整角度,減小晃動,保持平衡。

二戰中,日本海軍聯合艦隊的“瑞鶴”航母在萊特灣海戰中受損,艦體大幅左傾,所有船員都跑到右舷當壓載物。只是這種方式是徒勞的,15分鐘後,航母載著日本鬼子的滔天野心一起沉沒到太平洋底。

總之,在各種靜態、動態平衡手段下,航母的平衡能力很強,穩性很好。新航母入役前都要經過嚴格海試,除了傾斜性試驗,還有加速、急轉彎等,全部合格後才能交付海軍使用,無須擔心平衡問題。


和風漫談


這個涉及到航母的配平問題,看航母的外形結構,左右兩側基本不是對稱的,所以在航母設計之初,就要考慮到通過配重保證船體基本平衡,這不僅是航母空載時的平衡,也要考慮到航母運行作戰時的燃油消耗、艦載機起飛、彈藥物資消耗後的平衡。所以對於航母為保持平衡而進行配重,分為靜態平衡和動態平衡。

由上圖可以看出,航母有艦島側和無艦島測的甲板是不一樣的,有艦島側因為艦島重量,停放艦載機重量等造成重量不平衡,所以無艦島側的傾斜甲板就要做成巨大的外飄狀(遠大於艦島側外飄)以彌補左右重量的不平衡。所以說這類靜態平衡,就是通過設計計算適當增重來達到配平目的。

除了靜態平衡以外,動態平衡就更為複雜一些。總體來說,就是即使調整航母各方向上的重量配比,來解決因重量損失造成的不平衡(例如燃油消耗)。

所以為了保持航母艦體的動態平衡,這就需要壓載水艙、特殊設計的油櫃等來調整分配裝量。壓載水艙是專門裝載壓載水用的,可以調整船舶的吃水、縱橫傾和重心,通常來說船舶的雙層底艙、船首尾尖艙、深艙、邊艙等都可以作為壓載水艙,當然航母作為軍用艦艇與一般的民船標準還有不同,要考慮到損管、以及壓載水的自動調整系統設計等。另外,航母還通過不均勻的填充油艙來補償航母因物資消耗引起的不平衡問題。

看上圖,法國戴高樂號核動力航母,左側伸出的長棍子,這是一套名為SATRAP的自動操艦與減搖穩定系統,通過計算機自動計算控制一系列壓載物如“減搖鰭”、配重金屬塊、軌道小車等部件,調節其位置和收放來保持平衡、減輕艦體橫搖、縱搖等。這也算是一種保持航母平衡的手段。


裝備空間


回答這問題以前,首先要弄清楚,航空母艦與所有的載重船舶的根本區別。

同樣是排水量十萬噸級的巨輪,貨輪的有效載荷要比航空母艦大得多。我們在就近觀察時便可發現,貨輪的空載和重載時之比較,吃水線相差之大。

但是,一艘剛從戰鬥中返航至補給港的航空母艦,與剛起錨出發的航空母艦,吃水線是相差無幾的。

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一艘船舶,當它在碼頭裝載載荷時,就早已將裝載平衡問題考慮周全了。裝載完畢後,船舶的首尾,左右舷,吃水線標識讀數應該是基本相同的。這是船舶航行安全的必須要求。

而航空母艦作為軍艦來說,有效載荷~(作為消耗品的彈藥、油料、船員生活物資、艦載機,)同艦船本身自重之比,絕對小於貨輪的載重。

普通船舶,自重載荷無非就是船體結構加動力裝置。而航空母艦,卻截然不同。它為了需要在上層甲板下需要留有儘可能高大寬敞的機庫以便作業,艦體總高就跟普通船舶比例完全不同。故而看起來,它的身軀比同等級的貨輪要大得多。(一艘型長、寬、高尺寸與航空母艦相當的油輪,載重量遠不止十萬噸。)

為了能夠給艦載機提供起飛跑道,航空母艦又有其它艦船無法相比較的寬敞而又厚重的上甲板。如果不是結構設計時的精確,實在難以想象它在高速行駛時如何保持平衡。

只要注意觀察,它單邊的艦指揮塔臺建築與左舷斜角甲板的突出部位,弧度、幅度、寬度並不相等,《這在其它艦船上極其罕見。》這也充分說明了艦體結構設計的巧奪天工,在貌似不平衡中取得了極佳的重量平衡。

有了位於底艙中部的(核島),與其它部位的油水艙,作為底部壓載。高聳的艦體亦取得了巧妙的整體重力平衡。

所謂十萬噸排水量的核動力航空母艦,那些需要移動的艦載機最多隻佔了總載重的百分之四五吧。(七十架飛機✈️,不會超過四千噸。而且大多數情況下,機庫裡的飛機是在各自指定停機位上用鎖具錨定的。)根本也不存在會有幾十架飛機✈️同時挪動位置的狀況。

起飛甲板上的操作,三十噸重的艦載機在十萬噸的母艦上騰飛,似乎根本不會在乎吧。即使它正在以三十節的速度迎風航行。

當然,航空母艦仍然會竭力避免在惡劣氣象條件下行動。畢竟它是一個頭大身細的海上怪物,動平衡實在來之不易。


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