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不断变幻的军舰船头

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发表于 2023-8-2 16:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海

军舰与时装有什么关系?


呃,通常没什么联系,但有一点很相似,就是都在流行与经典间反复徘徊。美女们的裙摆一会儿长一会儿短,一会儿高一会儿低,随着流行和审美起起伏伏。军舰的舰艏一会儿前倾一会儿后斜,跟着技术发展和战场需求变幻不定。


军舰是海军的核心装备,为取得制海权和海战胜利,各国都在绞尽脑汁的追求极致性能。提高方法有很多种,船型设计就是其中重要因素之一。


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055大驱雄壮的飞剪艏


军舰在海上航行,舰艏部分先接触到海浪。它劈开波浪化解阻力,让军舰达到更高的航速、更好的耐波性、适航性和稳性,所以非常重要。


经过数千年发展,舰艏不断变幻出数十种形态。主要有:冲角艏、垂直艏、双曲线艏、勺形艏、飞剪艏、倾斜艏、球鼻艏、穿浪艏、破冰艏等等。如今又出现X-BOW、斧形艏、梅尔型艏、双舰艏等诸多分类。


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意大利巡逻舰奇特的双舰艏


一、千年的经典——冲角艏。


冲角艏非常古老,早在公元前1000多年的古埃及时代就存在了。古希腊时期战火连绵,工匠们建造桨战船时将船艏水下部分前突,外面包上金属材料做成锐利的冲角。


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桨帆战船的巨大冲角


当时海战以接舷战为主,远处先用投石机扔石头,近处用冲角撞击,最后士兵拿着刀剑跳帮肉搏。


冲角将敌船撞出一个大洞,海水大量涌入阻力急剧增加,人力就很难划动了。敌船要么沉没,要么瘫痪在现场,成了待宰的羔羊。


桨战船航速很低,主要在内河湖泊和近海航行,不担心大风浪和上浪问题,所以冲角艏很适合,作用巨大,一直持续了上千年。


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冲角外包金属材料,以青铜居多


等到17世纪风帆战舰时代,人们的航海范围越来越大,逐渐向远洋进军。战舰不但航速加快,也不可避免的遇到远洋恶劣海况。滔天巨浪一起,海浪顺着舰艏直冲甲板,严重危害装备和士兵生命,作战就更困难了。


此时前装滑膛炮成为主要武器,双方在数千米距离上对轰,接舷战成为辅助,战舰撞击也随之减少。很多军舰取消了冲角,为舰艏火炮腾出更大的射角正面迎敌。舰艏也慢慢前倾,以对抗上冲的海浪,提高适航性。


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西班牙“圣特立尼达号”超一等风帆战舰


二、飞剪艏、倾斜艏。


1845年,美国工程师约翰·格里菲思在“彩虹”号帆船上首先使用外飘弯曲的空心船艏,成为世界上第一艘飞剪式帆船。


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海上茶叶信使——飞剪船


飞剪艏水线以下部分接近垂直,以劈开波浪减小阻力;水线以上部分向前弯曲外飘,就像一把镰刀。


当船艏下沉时,外飘曲线使沉入水下体积以指数级别增大,浮力迅速增加,所以船艏很快复位,大大提高了纵摇稳定性,减轻了埋首现象,同时抑制海浪上冲。飞剪式帆船在世界航运界引起轰动,很快流行开来。


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飞剪艏


德国海军积极借鉴,对飞剪艏青睐有加。因为公海舰队长期被英军封锁,只有少量军舰能进入大西洋破交。航行时间长,经常遇到大风暴和滔天巨浪,所以需要飞剪艏在恶劣海况中航行,德国称它为“大西洋舰艏”。


二战时期,飞剪艏在军舰上大量装备,德国“俾斯麦”级、美国“衣阿华”级、日本“金刚”级战列舰等都是飞剪艏。


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“俾斯麦”号战列舰的标准飞剪艏


战后导弹上舰,作战距离拓展到几百公里,航速、适航已不是决定因素。


飞剪艏外飘曲线工艺复杂,所以各国简化,把弧线拉直变成现在主流的倾斜直线艏,有的倾斜角大点,有的倾斜角小点。咱们的052B/C/D、054A、美国“提康德罗加级”巡洋舰、英国45级驱逐舰等都是如此。


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英国45级驱逐舰


有一些军舰保留了飞剪艏,如俄罗斯“基洛夫”级巡洋舰、美国“阿利·伯克”级、日本“高波”级驱逐舰等。


俄罗斯因为各舰队距离遥远,经常要跨越海况恶劣的北冰洋,所以大型军舰保留了飞剪艏。日本则沿袭了以往的传统。


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高波级驱逐舰二号舰


三、垂直艏、双曲线艏、勺形艏。


19世纪60年代撞击战术再度复兴。美国南北战争中,两军铁甲舰、撞击舰都装备冲角。1862年孟菲斯战役中,北军铁甲舰顶着炮火闯进敌群,将南军撞得人仰马翻——8艘军舰沉了7艘,从此在密西西比河上难觅踪迹。


1866年的利萨海战也是“撞击出奇迹”的典型。意大利舰队先一步抢到T字头横位,占尽优势。而奥地利指挥官却不按常理出牌,率三叠双翼梯阵直冲意军。在一片混战中撞沉了意军的旗舰“意大利”号,轻松取胜。


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利萨海战航线图


各国看此情形,也纷纷为自己的铁甲舰装上冲角。冲角之重生,是因为当时的前装滑膛炮不行——威力太小又打不准,新兴铁甲舰防护力已经超过火力威胁,所以冲角才重出战场。


不过舰炮技术提升很快,没过几年英国的“阿姆斯特朗”后装线膛炮和速射炮就横空出世。它们火力猛、射速快,“洗”起甲板来又快又好。双方作战距离再次拉远,因此冲角昙花一现后又重归沉寂。


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7英寸阿姆斯特朗炮


混战中冲角撞不到敌舰,却很容易误伤友军。恶贯满盈的日本 “吉野”号巡洋舰,在甲午海战中逃过了“致远舰”撞击,十年后还是被同伙“春日”号巡洋舰冲角撞沉,可谓冥冥中自有天意。


与德国不同,英国战舰选择了垂直艏。因为英国战列舰主职决战,无须频繁在大西洋远航。


1905年“无畏”号战列舰率先取消冲角。但冲角除了撞击还有其他优点,如:拉长水线,增加长宽比,有利于快速航行节省能源等。所以英国人将冲角缩小圆滑,舰艏垂直略向后倾,保留了劈波斩浪减小阻力的优点,变成了垂直艏。


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垂直艏


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垂直柱船首


1907年使用垂直艏的“无敌”号战列巡洋舰下水,最高航速达25.5节,比一众战列舰的20节左右航速快很多,成为集速度、火力于一体的新锐战舰,也是费舍尔勋爵心中的“理想型”巡洋舰。此后几年,英国战舰都采用垂直艏。


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“无敌”号战列巡洋舰


垂直艏有上浪过大的问题,英国自“声望”级战列舰开始改良。将垂直艏与飞剪艏的优点结合起来,形成水线上向外飘,水线处内凹,水线下再向前凸的“S”型艏,又叫双曲线艏。


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双曲线艏和勺形艏区别


这种设计实在巧妙,既保留了大长宽比,实现高航速;又通过外飘抑制海浪上涌,增强耐波性。美国海军学会后,也在自家多级战列舰上使用。


日本海军师从英国,陆续引进了垂直艏、双曲线艏和飞剪舰。但日本有自己的小算盘,为消灭假想敌美国海军,制定了“一号连系机雷”的绝密计划。


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这种水雷用细铁链连在一起,敌军舰艏钩住后会将两枚水雷拉到舰体附近爆炸。为保护己方军舰,日军发现将舰艏水线以上部分以一定角度向外凸,就不会钩住铁链引爆水雷了。这种舰艏看上去像一把勺子,所以叫勺形艏。


日军在“长门”级战列舰上首先装备勺形艏,此后的军舰也陆续使用。


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勺形艏


四、倾斜艏、后倾穿浪艏。


二战后军舰动力越来越强,在较低的长宽比下也能达到高航速。如何提高内部空间和舱室布置,安装更多的导弹、雷达和电子设备成为新目标。舰艏的作用已经稍稍退居二线了。和风漫谈原创,禁止抄袭。


很多国家将飞剪艏改成向前倾斜的直线舰艏,其纵摇稳定性良好,横摇稳定性增强,耐波性可以,内部空间加大,制造又简单,所以深受欢迎。


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前倾型艏


随着军舰对隐身性能的追求增加,一种类似冲角艏的后倾直线穿浪艏又在高科技军舰上复活。


美国“朱姆沃尔特”级驱逐舰排水量高达15000吨,在雷达屏幕上看起来却像一艘小渔船。它是美军“由海向陆”思想的产物,主职近海对陆支援,承担以前战列舰的部分工作。因为近海风浪不大,上浪不严重,所以后倾穿浪艏带来的隐身优势相当可观。


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“朱姆沃尔特”级驱逐舰


五、球鼻艏。


球鼻艏其实不算一种独立舰艏,它的主要工作是减小兴波阻力,抑制船首波高度,提高航速和节省能源。


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二战中日本最早在“翔鹤”号航母和“大和”号战列舰上使用球鼻艏。如今它与各种舰艏组合在一起使用,内部空间则正好容纳军舰重要的声呐设备。


各种新舰艏仍在不断研制中,时髦的小水线面双体船就有一双先进的穿浪艏,赋予船只极佳的耐波性和高航速。


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“先锋”号联合高速船


X-BOW船艏能改善高海况下的船体操作,在海洋工程领域大展神威;斧型艏能轻松穿浪,船体不易受海浪砰击影响。


意大利PPA高速巡逻舰更是采用了奇特的双舰艏设计,在风平浪静的地中海中巡逻自然是极好的,满载6500吨的大舰轻松飚到33节。


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各种船艏


总之,随着科技发展先进船艏不断涌现。它们像眼花缭乱的时装一样不断轮回,为军舰赋予更强大的力量,在海上自由驰骋。





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龙船学院
发表于 2023-8-2 16:18 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江舟山
好帖
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发表于 2023-8-2 19:27 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
好东西,又学到了
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发表于 2023-8-3 00:35 | 显示全部楼层 来自: 中国山东青岛
知识帖,留存了
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发表于 2023-8-3 08:41 | 显示全部楼层 来自: 中国广东珠海
好贴,保存了。贴主是专门搞流体力学的吗
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发表于 2023-8-3 08:43 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江台州
学习了,留存
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发表于 2023-8-3 14:34 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北武汉
学习学习了
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发表于 2023-8-4 15:04 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国山东威海
球鼻艏——挂水雷啊 战时不可用。
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发表于 2023-8-6 10:03 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江
知识帖,留存了
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发表于 2023-8-11 10:14 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏无锡
好东西,学习了
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发表于 2023-8-19 19:24 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
没有最完美 只有更完美
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发表于 2023-8-31 08:19 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国广东揭阳
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