為什么航母底下那么窄而上面那么寬卻不會側翻?
還真沒聽說過誰家的航母在海里側翻,但比它噸位小很多的護衛艦,還真發生過側翻這事。這就得提到印度了。
2016年,印度F-39貝特瓦號導彈護衛艦在孟買升級改造完畢后,剛剛離開船塢整條船就發生了側翻,護衛艦側翻事故還導致了16人員的傷亡。
要說年久失修的輪船出現側翻的概率可能會有,但一艘改造完畢的護衛艦,剛出船塢就側翻,這還真是個新鮮事。
后來經過一些列的調查,發現F-39護衛艦經過升級改造這個過程中,船體的重心發生改變,所以才會出現側翻的情況。
雖然護衛艦看起來也是上寬下窄的造型,但它上部的寬度可比航母差遠了。要知道,航母甲板的大小決定了航母一次可以投入作戰的飛機數量,甲板上停留的飛機越多,投入戰斗的速度越快。
而且,為了能讓艦載機起飛和降落,大多數的航母采用了傾斜甲板,這就導致了航母甲板的寬度遠遠超出的船體的寬度。
可為什么下面那么窄,上面那么寬的航母不會側翻呢?
接下來,咱們一同探討下這個問題。
航母的下部窄只是看起來窄我們通常看到的航母都是呆在海里的,所以航母的底部都是很難看到的,能夠看到的只有那又尖又窄的頭部和寬寬的甲板,這就讓人們以為航母一種“倒三角”的造型。
實際上航母的底部根本沒有我們想象中的那么窄,頭部尖突的部分也是為了減少在水中行駛的阻力。真正浸泡在海水里的船體,是非常的寬的。
就拿美國福特級航母來說,它的甲板寬度為78米,泡在水下船體的寬度能夠達到41米。這個寬度已經快趕上半個足球場的尺寸了。
所以,航母下部沒有我們想象中的那么窄,只不過和航母甲板相比要窄很多,這是一種視覺錯覺。
航母的重心在船體下部別看航母的上部那么寬,相對整艘航母來說,它所占的重量非常少,真正有分量的東西都在航母的下部船艙內。
我們知道,重心越靠下的東西就越穩定。像航母的動力系統、彈藥庫、燃料庫、艦載機等都在航母的下部,這就讓航母的重心在整艘船的靠下的位置。
尤其是航母的壓水艙,起到了預防側翻的重要作用。當航母的燃料、彈藥等大量消耗后,航母的重心就會提高,壓水艙就會注入大量海水,讓航母重心維持在較低的范圍內。
航母的壓水艙如果全部注滿水的話,能夠承載幾千噸的海水。
就拿面包車和轎車來說吧,面包車車身比較高,車輛重心也高一點,在急轉彎的時候面包車很容易側翻;相對來說,轎車的重心低,在急轉彎的時候就不容易側翻。有時候我們從電視上看到航母在海上進行急轉彎時,雖然整艘船體傾斜的非常厲害,但根本不會出現側翻的情況,這就是因為重心低、底盤穩。
航母的浮心和穩心航母飄在水面上受到了海水的浮力,浮力方向垂直向上,等于船舶所排開同體積的水的重量,稱排水量,它的作用點位于排水體積的中心,稱為浮心。
航母在海面上保持平衡的條件是,重力等于浮力。如果在沒有外力干擾的情況下,重心和浮心位于同一垂線上。
如果航母受到外力(比如風浪)影響,船身出現傾斜,浮心的位置就發生了改變,而航母的穩心是不變的。在這種情況下,就會以穩心為圓心,穩心與浮心的距離為半徑,在平衡軌跡位置做圓弧運動。
我們可以簡單的理解為,手中那一根繩子綁上皮球,并自然垂直。如果有風吹過來,皮球就會以繩子為半徑,左右晃動。
穩心的左右就是拉扯浮心回歸到原來的位置,和重心、穩心在同一垂線上,讓航母在傾斜狀態下重新穩定下來。
對于航行在大洋中的航母來說,希望看到的是重心比穩心低。所以在設計航母時,重心要低,穩心要高。
減搖鰭減輕航母晃動幅度大海中風浪是十分常見的,如果風浪太大的話,難免會讓航母左右晃動,晃動的時間長了,整艘船體的晃動幅度就會越來越大,極有可能出現側翻的情況。
為了能夠減輕航母的晃動幅度,在航母船體兩側都有減搖鰭的存在。
減搖鰭是目前效果最好的減搖裝置。剖面為機翼形,也被人們稱為側舵。通過操縱機構轉動減搖鰭,使水流在上產生作用力,從而形成減搖力矩,減小搖擺,以便減少船體晃動。
其實不光是航母,任何大型的船舶都有減搖鰭的存在。
航母傾斜實驗航母在海試之前,還要做一項非常重要的實驗,那就是傾斜實驗。
傾斜試驗是通過船舶橫傾來求得船舶完工后的實際重量和重心高度的一種有效方法,畢竟航母在完工之后,對其重量和重心位置的計算難免會有一些偏差,如果偏差值太大的話,航母就會在出現大幅度的傾斜。
一般情況下,航母的傾斜實驗在無風的條件下進行,在航母甲板的一側堆放大量重型物品。
如果航母的傾斜幅度超過預定值,就說明航母的重心高度不在正確的位置,航母就會被拖回船塢進行檢查、整修。
咱們的首艘航母“山東號”,進行傾斜實驗的時候,往甲板上運了數十輛重型吊車,同時還有大量的配重塊。
航母的重量和重心高度與航母的穩定性有著極重要的關系,所以航母在完工后,必須進行傾斜實驗來測得航母的重量和重心高度,這才能保證航母在海洋中航行是否穩定。
說在最后航母是國之重器,全球200多個國家和地區,能夠建造航母的國家才10個,由此可見建造一艘航母有多難。
航母從設計、建造、海試,這中間要經過大量而且復雜的工作,如果設計不嚴謹、質量不把關,不要說側翻了,任何意外情況都有可能出現。