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航母上宽下窄,为什么不会发生侧翻?因为水底下的航母,才是航空母舰的技术精髓。  

航母上宽下窄,为什么不会发生侧翻?因为水底下的航母,才是航空母舰的技术精髓。
 
有人因此担心,几十架舰载机停在甲板上,海浪从侧面推过来,这样一个上宽下窄的庞然大物,难道不会像装得太满的托盘一样翻过去吗?
 
看着有些悬,算起来却不是这么回事。飞行甲板宽,不等于航母的重量都集中在高处。甲板向外延伸,主要是为了给舰载机起降、停放和调度腾出空间,其中相当一部分属于主船体之外的外伸结构。
 
水线附近的舰体虽然没有甲板那么宽,却依然拥有很大的尺度,绝不是一条狭窄船身勉强托着一整块甲板。航母能不能站稳,真正要看的不是外形,而是重心、浮心和船体倾斜后产生的复原力矩。
 
当风浪让舰体向一侧倾斜,浸入海水中的船体形状会随之改变,较低一侧排开的海水增多,浮力中心也会向这一侧移动。这才是航母不会轻易侧翻的根本原因。
 
为了让这套机制可靠运行,设计人员必须仔细安排每一吨重量。动力系统、传动装置、发电设备、泵组以及大量管路,通常位于舰体较低位置。 
 
燃油、淡水、压载水和部分重型设备,也会尽量布置在水线附近或水线以下。高处的雷达、桅杆与舰岛则要严格控制重量,任何新增设备都不能随意安装,因为几吨重量放在底舱和放在桅杆顶部,对航母稳性的影响完全不同。
 
不过,把航母稳定简单解释成“下面重、上面轻”,仍然不够准确。飞行甲板需要承受舰载机着舰冲击,机库内还有升降机、消防设施、保障设备和大量结构构件,上层区域并不轻。
 
真正高明的地方,是设计者能够在甲板强度、航空作业空间和重心高度之间找到平衡,而不是把上层做成一个徒有其表的空壳。航母航行时,重量分布也不会一直保持不变。
 
舰载机在甲板上移动,燃油不断消耗,弹药和物资持续转运,舰体前后吃水和左右倾斜都可能发生变化。分布在舰体内部的压载舱,可以通过注水、排水或舱间调配,对船体姿态进行修正。
 
这套系统并不是哪一侧重了,就立即向另一侧灌水那么简单。液舱没有装满时,里面的液体会随着舰体倾斜流向低处,造成自由液面效应。
 
船向左倾,水也向左移动,相当于重心继续往外偏,反而会削弱复原能力。因此,压载调整必须经过计算,舱内液体的数量、位置和状态都要受到控制。
 
 
海浪引起的横摇,则要依靠船体线型、舭龙骨以及减摇设备共同压制。舭龙骨安装在舰体水下两侧,舰体摇动时会搅动周围海水,消耗一部分横摇能量。
 
部分大型舰艇还会安装主动减摇装置,根据舰体运动调整作用力,但这类设备的任务主要是降低摇摆幅度,方便舰载机起降和甲板作业,并不是航母保持不翻的唯一依靠。
 
航母吨位大,本身也意味着它不会像小艇那样迅速跟随每一道波浪起伏。庞大的舰体拥有更大的转动惯量,面对普通海况时,横摇和纵摇通常更加缓慢。
 
舰上人员还会根据风向、浪向和作业需要调整航向与航速,尽量避免长时间受到不利横浪冲击。真正考验设计能力的,还不是正常航行,而是舰体受损以后能否继续保持浮力和稳定。
 
航母内部会设置大量水密舱室,将庞大的船体分成多个相对独立的区域。一处舱室破损进水,并不意味着海水可以毫无阻挡地扩散到全舰。
 
 
水密门、隔舱、排水系统和损害管制措施的任务,就是把进水限制在尽可能小的范围内,防止局部损伤演变成连续淹没。航母的干舷通常较高,飞行甲板距离海面较远,这为舰体保留了较大的储备浮力。
 
即使出现一定角度的倾斜,水线以上仍有大量密闭空间可以继续提供浮力。
 
不过,任何舰船都有极限。如果出现大面积进水、货物和液体严重移位,或者多个水密区域连续失效,复原能力也会逐步下降,航母并不存在绝对不会侧翻的神话。
 
所谓航母上宽下窄,其实是航空作业需求与船舶工程规律共同塑造的结果。宽大的甲板解决舰载机怎么起飞、怎么降落、怎么调度的问题,水线以下的舰体则负责托住重量、控制姿态、抵抗风浪,并在受损后尽可能保住浮力。
 
甲板上的装备决定航母能做什么,水下的结构决定它还能不能继续做。人们谈论航母时,往往喜欢计算舰载机数量、弹射器数量和导弹性能,因为这些指标醒目,也容易形成比较。
 
但航母真正难造的地方,恰恰藏在不容易被看见的位置,数万吨钢铁并不是拼装起来就能出海,它需要材料、动力、焊接、流体设计、损害管制和精密建造形成严密配合。