为什么航母底下那么窄而上面那么宽却不会侧翻
自从人类发明船舶以来,船的造型都是上宽下窄,这样设计的目的是为了尽量减小船舶在水中的体积,从降低船舶在水中航行的阻力。
不过上宽下窄的造型会影响船舶在水中的稳定性,所以人们就尽量将船的重心下移,这样船舶就如同锥子似的扎在水里,稳定性反而更好。
目前人类制造难度最高的船舶就是航空母舰,虽然现在最大的航母吨位不过十万吨,这跟动辄几十万吨的运输船没法比,但航母的设计的复杂性和制造难度是运输船所远远不能比拟的,双方的制造难度根本不在一个量级上。
其实不止是在船舶领域,即便放眼整个人类工业领域,航母也是最复杂的工业产品。美国的尼米兹级航母需要十亿个零件,每个零部件都必须达到高标准,其建造难度可想而知。
航母说白了就是一个海上移动机场,既然是机场就必须得有跑道,而跑道自然是越大越好。虽然现在美国航母拥有弹射器,可以在短距离内弹射战斗机和轻型预警机,在一定程度上减轻了对甲板跑道长度的刚需。
但面积更大的甲板还是可以为航母指挥官提供更大的想象力,起码航母甲板上可以停放更多的战斗机,在战前可将大量战机预先按放到甲板上,免去了开战后升降机来回运载飞机的麻烦,提高战斗机的出动率,而战机的出动率才是一首航母战斗力的体现。
因此各国航母都尽量将甲板做大,例如美国的尼米兹级航母的甲板面积就高达1.8万平方米,能装下两个半足球场。(航母甲板越大,放得飞机也就越多,尼米兹级航母甲板通常最多可以放下30架战机)
(为了帮助航母士兵放松心情,美军组织NBA球员在航母甲板上进行比赛,美军航母甲板放下一个篮球场和观众看台是绰绰有余的)
不过由于航母的甲板非常大,因此总给人一种头重脚轻的感觉。但其实航母的稳定性非常高,说是脚下生根也不为过,各种高难度的战术规避动作都不在话下。
(航母上面虽宽,但其实下面也不窄,只是为了克服海水阻力,航母的前面比较窄,所以给人感觉下面非常窄)
(美军航母进行战略规避训练,在战场上这样的高速急转弯是为了躲避敌人的导弹)
其实在船舶设计上所有的船都是一样的,大家重心都在船底,航母也是如此。
为了增强航母的稳定性,航母的动力系统全部安放在船底,其中包括核反应堆、蒸汽涡轮、发电设备、海水淡化设备以及厚重的隔水闸门,这些东西的质量是非常大的,更何况航母的龙骨也在船底,有这些玩意儿压舱底,航母绝对稳如磐石。(福特级航母结构图,该型航母的动力系统和发电系统都在船体最底部)
除此以外,航母的底部两侧都设计有水压仓,航母可以通过控制两边水压仓内的水量来灵活调节航母两边的配重。一旦系统检测到航母倾斜的角度过大,就排出侧倾一面水压仓中的水,而另一面水压仓则会注入更多的水,从而帮助航母恢复平衡。(航母两侧的水压仓)
(从这个角度可以看出,航母的抗倾斜能力是非常强的,根本不可能侧翻,炸翻的可能性都几乎没有)
首先航母在设计中,对于航母的重心有很好的把握,上层部分的外飘看着大,但是大都是空心的外飘箱式结构,而下面看似很窄,但是里面容纳了航母的动力轴 和发动机、锅炉等重量很大的设备,确保了航母始终是重心非常稳定的状态。
再者说,航母的下面也不见得就比飞行甲板的外飘窄很多,从船头看当然窄了很多,因为船头是尖尖的,要劈开水的阻力的,但是航母的腰线处和船尾处一般宽度就不小了,不分外飘不大的轻型航母甚至在船腰部分达到了舰体和外飘甲板一样宽的程度。比如英国海军的无敌级航母、苏联海军的基辅级航母等。
而像美国那种大型航母,即便是外飘部分很大的,其船体在中部和尾部也已经非常宽了,最宽的比值为40米宽的舰体和70米宽的外飘,两边各多出20米。这20米的箱体结构内几乎是空心的,没有任何设备,被命中后就是一个大窟窿,但是其舰体部分却是大量的水密隔舱构成,而且内部有大量的动力设备和燃料物资,船体重心向下。
另外,很多航母在上层建筑中使用了铝合金材料来降低重量,保障重心稳定,比如辽宁舰和002型国产航母,他们都是如此,别看上层建筑巨大,其实由于是铝合金,因此重量很轻,唯一的缺点是铝合金不耐热,但是能够给航母带来很好的航海性能,而在舰体部分则大量采用了特殊的高屈服强度钢材,因此重量较大,也同样保障了重心的稳定。
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