古船型的回归?

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  2011年10月27日,美国通用动力公司巴斯造船厂将史上最大的驱逐舰“朱姆沃尔特”级(DDG1000)的一个船体分段公布于众。据悉,这段公布的船体分段是“朱姆沃尔特”级驱逐舰中前部分,长55米,高18米,重4000吨,上面将装载两座155毫米先进舰炮武器系统。仅仅这一分段的重量就比一般的护卫舰还要大。
  从船体分段的横剖面可以看出,“朱姆沃尔特”级船体截面在水线以上逐渐向内收缩。随着“朱姆沃尔特”级各船体分段的不断建造完毕,一个庞大的穿浪内倾单体船将逐渐展示在人们面前。
  所谓的“穿浪内倾单体船型”,就是船体横截面从水线以上,从下到上是一个逐渐向内收缩的倒V字型,船舷向内倾斜,船艏也是从水面下逐渐向上收缩,形成尖锐的“穿浪”船艏,使舰艏“切穿”海浪而不是“破浪”。这种船型说来新鲜,其实在舰艇发展史上并不陌生。
  早在木质船时期,穿浪内倾单体船型就开始出现。当时,木质船只有几节,速度较慢,船首上浪不是很明显,这对于容易上浪的穿浪内倾单体船来说倒不是个问题。而且当时的木质船几乎都在沿岸活动,很少出现在波涛汹涌的大洋,这进一步减少了船首及甲板上浪的几率。
  不过,作为目前在建的最大驱逐舰,“朱姆沃尔特”级据说对船型进行了创新性设计。难道说具有革命意义的穿浪内倾单体船型,仅仅只是一种复古吗?
  追根溯源
  当桨船盛行的时候,这种穿浪内倾单体船型的应用非常普遍。桨船采用穿浪内倾,好处很多。一方面操桨更加方便,另一方面,当两艘桨船靠近时,由于船体内倾,两船甲板之间的距离更远,敌人难以登船,不容易实施跳帮作战。
  到了铁甲舰时期,人们建造铁甲舰采用穿浪内倾单体船型的一个重要目的,是为了减少水线以上的重量,以平衡装甲的重量,从而使舰船的重心降低,进一步提高了舰船的稳性。此外,船体内倾,相当于在水平方向上增加了船体的厚度,提高了船体抵抗炮火的能力。而且,船体内倾容易使飞来的炮弹出现“跳弹”现象而弹开(或改变炮弹来袭角度),降低了船体被炮弹命中的概率。这也是包括坦克、装甲输送车等装甲车辆为什么要采用倾斜装甲的原因。
  19世纪80年代初期,当美国和许多欧洲海军开始建造铁甲舰的时候,穿浪内倾单体船仍然比较流行。其中,法国人是这一船型的坚定支持者。他们认为,穿浪内倾单体船型减少了上层甲板的重量,提高了舰船的适航性能,并留出了更多的干舷。当时法国人造出了一艘大型的穿浪内倾战列舰,将其卖给了沙皇俄国海军,这就是“提斯塞瑞维切”号。该舰长118.5米,宽23.2米,吃水8.5米,排水量12915吨。最大航速18.5节,最大续航力5500海里/10节。上面配备十余座舰炮,包括305毫米、152毫米、47毫米等多种口径,还配有457毫米鱼雷发射管。在1904年8月10日的日俄海战中,“提斯塞瑞维切”号是俄国海军的旗舰。虽然此役俄国海军战败,“提斯塞瑞维切”号被炮弹击中而受到重创,最后驶抵青岛被扣留。此次战斗中发现,这种船型的船体一旦水密完整性遭到破坏,则存在极大的危险性,不过它的其它一些性能仍然得到了证实。当时俄国海军正在按照“提斯塞瑞维切”号的设计建造五艘同型舰,日俄战争爆发时,四艘已经建造完毕。为了支援太平洋舰队,与日本海军决战,俄国海军集中这四艘新舰,连同一些巡洋舰、驱逐舰等组建了波罗的海舰队,前来支援。1905年5月27日,这支舰队与日本海军在对马岛发生海战,俄国海军再次战败,这四艘新建造的穿浪内倾单体船三艘失踪。这也使得穿浪内倾单体船遭到了各国海军的置疑。再加上其甲板容易上浪,在恶劣气象条件下甲板装备维护能力较差,而且可用甲板面积比相等吨位的传统舰型小,所以很少有国家再建造穿浪内倾单体船。在二战前后,这种设计基本消失,这就出现了后来传统单体船的一统天下的局面。
  传统单体船与穿浪内倾单体船截然相反,横截面水线以上,从下到上呈逐步外倾的V字型,船体外飘,船艏多为垂直于水面或从水面向前倾斜,也就是飞剪式舰艏。这种舰艏能够将海浪劈开,从而有效地防止了甲板上浪。目前,大多数国家的水面舰艇几乎都采用这种传统单体船。
  原来如此
  美国海军在设计建造“朱姆沃尔特”级驱逐舰时却放弃了传统的单体船,而一反常态的采用穿浪内倾单体船型。要知道美国人在传统单体船设计与建造方面可谓是经验丰富,这是为何呢?
  其实最大的原因就是为了追求“朱姆沃尔特”级驱逐舰的隐身效果。
  美国人在研究SC-21(21世纪战舰)概念船计划时发现,传统单体船尽管风险低,但在隐身性方面存在难以克服的巨大缺陷。因为即使在船体外形方面采取了隐身设计,但舰船还是会由于摇摆而产生趋近垂直的雷达反射面,从而大大降低舰船的隐身效果。为了实现船体隐身,从根本上解决传统单体船存在的缺陷,美国人在“朱姆沃尔特”级身上沿用了以前的穿浪内倾单体船型,当然进行了一些全新的设计。
  这种船型彻底抛弃了传统的船体外飘式构型,不再采取内倾和外倾交替的设计,而是采取干舷和上层建筑内倾设计,旨在将敌方水面舰艇或掠海飞行反舰导弹的照射雷达波反射到空中,偏离原来的发射源。美国海军拥有强大的空中力量,具备足够的空中优势,所以不担心敌方的空中侦察,而“朱姆沃尔特”级隐身设计考虑的主要威胁是敌方水面舰艇的雷达和掠海飞行反舰导弹的末制导雷达。通过试验,“朱姆沃尔特”级的雷达反射截面减少到与一艘小渔船相似,仅为现役驱逐舰的1/64。
  如果仅仅是为了实现隐身性能,美国海军也不可能置穿浪内倾单体船的其它缺点而不顾,让我们来看看美国人是如何解决这些问题的。
  由于采用穿浪内倾单体船型,“朱姆沃尔特”级的甲板面积有所减少,因此其导弹垂直发射系统不在纵中线两侧布置,转而在船体周边布置,这样既适应了内倾构型对容积的限制,又增强了舰艇的纵向强度,所形成双层壳体结构还改善了抗毁性能。
  另外,配合艏柱内倾,“朱姆沃尔特”级还采用了构型新颖的扁长球鼻艏,这样有利于降低兴波阻力。
  为了验证“朱姆沃尔特”级的整体性能,美国海军建造了一个比例为1/4的工程模型(排水量126吨),先后进行了一系列试验。在2005年2-7月期间接受了船型阻力、推进器效率、适航性的测试,其中包括1/4缩比模型的水下抗冲击测试,以验证其结构设计的抗战损能力。船型试验证明,穿浪内倾单体船型设计能够满足现代美国海军的需求。
  编辑/严晓峰
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