鬼都沒有

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

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！
船舶設計如何保持穩定性的示意圖

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!
美國“福特號”核動力航母的局部結構示意圖，底部幾層也是佈置了大量重型設備！

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。船舶減搖鰭結構示意圖英國“伊麗莎白女王級”航母系統組成，可見其底部側面支出了2具減搖鰭翼面

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

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。（航母甲板越大，放得飛機也就越多，尼米茲級航母甲板通常最多可以放下30架戰機）

（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）

（美軍航母進行戰略規避訓練，在戰場上這樣的高速急轉彎是為了躲避敵人的導彈）

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）

（從這個角度可以看出，航母的抗傾斜能力是非常強的，根本不可能側翻，炸翻的可能性都幾乎沒有）

千佛山車神

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

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，那麼這條改造後的集裝箱船其甲板以上的集裝箱數量和總重量，都要大於貨艙內的集裝箱數量和總重量，這條船的重心因此會很高，船舶安全航行所必須的穩性係數大大降低，風浪一來，船一旦搖晃，就容易側翻——

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。

天淞子

不管是軍用艦艇，還是民用船隻，在設計之初就必須要考慮船舶在水中的平衡性，而船舶的穩定性其實比較複雜，比如根據船體傾角的大小可以分為初穩性和大傾角穩性，根據力矩的性質又可以分為靜穩性和動穩性，由於水平有限，這裡只討論靜態條件下的初穩性（傾角小於10度，靜態力矩），船舶在傾斜後想要復原，就需要一個穩性力矩Ms，且Ms的值必須大於零，船舶才會恢復平衡，如果Ms值等於或者小於零，那麼穩性力矩則不存在或者存在傾覆力矩，此時船體就會保持傾斜不能復原或者直接傾覆沉沒！

▲船舶的穩心

再根據船舶靜力學的知識可以知道：在小傾角的情況下，穩性力矩Ms = △*GM*sinθ，其中：△為船舶的排水量，θ為船體的傾斜角度（θ小於10度，由數學知識可知，此時sinθ肯定是大於零的），所以，△的值和sinθ值肯定是正的，即大於零，那麼想要使穩性力矩Ms的值大於零，那麼式中的GM值就必須大於零，而GM值則被稱為船舶的初穩性高度，即船體重心G和穩心M之間的垂直距離，重心大家都知道，可以理解為重力作用點，那麼穩心又是什麼呢？穩心其實跟浮心（浮力作用點）有關，我們可以簡單理解為：穩心就是船體正浮時的浮力作用線與船體傾斜後的浮力作用線的交點！如上圖所示，F為正浮時的浮心，F'為傾斜時的浮心，兩者作用線的交點就是船舶的穩心（初穩心默認為橫穩心，這裡不作詳細討論）！

▲穩心M在重心G的上面

然後，前面提到了，GM值就是重心G和穩心M之間的垂直距離，叫做初穩性高度，並且只有當GM值大於零的時候，船舶才擁有初穩性，也就是具有穩性力矩，保證船舶傾斜後能夠恢復到平衡狀態，那麼什麼情況的時候，GM值才會為正呢？只有當穩心M在重心G上面的時候，此時的初穩性高度GM值就為正，如上圖所示，B為浮心，G為重心，M為穩心，BG為浮心和重心之間的距離，GM則是重心和穩心之間的值，也就是初穩性高度

當然，船舶的GM值並不是越大越好，也是有一個限度的，在設計船舶的吃水線時，初穩性高度GM值一般約等於船舶寬度的4%~6%，而在實際操作中，如果GM值太高，那麼就需要把重物放在位置較高艙面，也就是提高船體的重心，減小GM值；而當GM值太小的時候，就需要把重物放到位置較低的艙底，即降低重心的位置，增大GM值。

哨兵ZH

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

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

相信在軍事頻道見過航母的人都覺得奇怪，航母的共同特點都是，飛行甲板十分寬大，而船身卻相對異常窄小，這種佈局不會容易側翻嗎？然而為什麼要這樣下窄上寬呢？這是有原因的。

航母的設計應用了“浮力定律”也就是“阿基米德定律”，物體受到的浮力大小等於該物體排 開液體的重量，也就是說，雖然航母的體積大，但是其排開水的體積也很大。加上航母等水面艦艇內部中空，對於重心有很好的把握，上層外飄看著非常大，其內部都是空心結構，航母底部看似窄小，內部容納了航母的動力發動機，還有鍋爐等重量設備，這樣一來就確保了航母有一個很好的中心狀態。

航母上半部分顯得寬大，其實只是為了作戰需求，寬大的甲板可以起降更多的作戰戰機，窄小的底部能夠減少水的阻力，增加航行速度。

航母上半部分看來龐大，由於其內部是空心結構，所以重量較輕，重量主要集中於發動機所在的底部，這樣就形成了類似於“不倒翁”的原理。

還有就是“配重法”，設計師為了 提高航母的重量，在船底設計了多個獨立的壓載水艙，通過控制注水量調整船舶兩側及前後的傾斜角度，以及吃水深度。

其次，在艦體的外部，也設計了提高穩定性的設備，在艦體兩舷中部安裝了“減搖鰭”，可以通過調劑減搖鰭，控制兩側的水流阻力，使船舶能夠保持兩側平穩，增強穩定性。

關鍵字: 軍事 科技 航母