新萄京娱乐网址2492777不过上宽下窄的造型会影响

2019-11-23 01:34 来源:未知

问:航母底窄顶宽为什么不侧翻?

问:为什么航母底下那么窄而上面那么宽却不会侧翻?

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相对于常见的军舰油轮,航母的样子相当独特。她上宽下窄左凸右翘,一边是高耸的舰岛,一边是孤悬的外飘甲板,总担心她平衡困难,侧翻在海里。

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。

可这样一个300多米长,6、70米宽,甲板面积1.5~2万平方米的巨型“海上机场”机动性、平衡性强着呢!她能在高速航行中急转弯,一侧甲板几乎贴着水面都不会翻,真是一个了不起的工程奇迹。

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。

平衡和稳性,是考验船舶好坏的重要指标。这俩做不好,船就会在惊涛骇浪中大幅横摇,甚至倾覆。

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。

航母也一样,她左右不对称,上下不均匀,物理重心与几何中心不重合。但工程师们想尽各种办法,通过结构设计、重量分布、压载配平等方式让重心平衡;又通过减摇鳍、舭龙骨、减摇水舱、减摇舵等手段增加稳性。

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。

1、结构设计。

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。

航母右舷舰岛很重,就算“尼米兹”航母用小型舰岛也有700多吨。于是1952年,英国工程师发明了斜角甲板。通过左舷外飘甲板,既增加了甲板面积,让舰载机分区起降互不干扰,又平衡了航母重心,真是一举两得。

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。

但这只是航母综合平衡中的一小部分,更多的秘密隐藏在船舱中。

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)

2、配平和压载水舱。

(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)

航母看起来上宽下窄,其实水线以下的船体非常宽,干舷也很高,从甲板到水面十几米。“小鹰”号航空母舰甲板有8层,共1500多个舱室。从上到下包含飞行甲板、弹射系统、机库、维修工厂、指挥中心、食品库、士兵舱、行政办公室等等。虽然项目繁多,但重量只占一小部分。

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。

而发动机、反应堆、传动系统、弹药补给、燃油淡水这些大吨位家伙都在8层以下的舱室里。淡水、燃油在左右舷侧边舱里边,调整压载水量就能控制平衡。压载水还能增加防护力,抵御鱼雷打击。

(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)

3、稳性好,船体宽、干舷高,储备浮力大。

(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)

船舶初稳性由很多因素决定,最重要的是重心和稳心相互关系。稳心是船舶浮心曲线的曲率中心,是正浮状态下浮力作用线与小角度横倾时浮力作用线的交点。

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。

航母稳心高重心低,受力倾斜时浮心移动到重心外侧,产生向上的复原力矩,使船恢复到平衡状态。像不倒翁那样,怎么推也推不倒。不过稳心太高也不好,那样横摇周期短晃动频率高。容易晕船,也不利于设备操作,所以会控制在一个适当比例。

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)

此外,航母船体宽、干舷高,储备浮力特别大,大倾角稳性(倾斜角度大于10°~15°或上甲板边缘入水)也特别强。所以不管正常航行还是恶劣海况,航母都能保持平衡,减小横摇横倾。

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)

4、各种减摇、平衡设备。

(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)

舭龙骨是船舶上普遍应用的减摇装置,位于船舷和船底板连接部分,能增大横摇阻尼,减少约25%~50%的横摇幅度。

这问题在上中学的时候就有过同样的疑问,大型航母甲板宽度可达78米,而吃水线宽度也就在40米左右,这么“头重脚轻”的样子为何不会“翻船”呢?其实道理也很简单,很多人小时候都玩过“不倒翁”,不倒翁能够保持不倒原因就在于其中心很低,不论上部如何摇摆,只要幅度不超出其重心高度就不会倒!严重“头重脚轻”的美国“尼米兹级”核动力航母!船舶设计如何保持稳定性的示意图

在航母船体左右,有一对或多对减摇鳍,像鱼鳍一样减小横摇保持平衡,有固定式、收放式、折叠式三种。减摇鳍受速度影响大,低速时效果不佳。

而对于航母也一样,虽然上层建筑体积庞大,但是大部分是机库、人员居住舱室等,整体质量相对来说并不大,整个船体绝大多数重量集中在水线以下,包括发动机(或者核反应堆)、油库、弹药库、泵阀管道以及用于调整船体平衡的压载水舱等,这样船体的重心就会比较低(一般会保持在吃水线以下),即使上部发生倾斜、摇摆,只要不超过一定的幅度,就不会发生侧翻的现象!英国“皇家方舟号”航母结构剖面图,可见底部基层密布大型设备!美国“福特号”核动力航母的局部结构示意图,底部几层也是布置了大量重型设备!

▲减摇鳍

除了将整个船体的重心设计的尽量低以外,对于类似航母、巡洋舰、大型驱逐舰等水面舰艇,还普遍装有减小摇摆幅度、提升航行稳定性的减摇鳍!这是一种从鱼类身上学习而来的减摇装置,也是“仿生学”应用在军舰设计方面的一个典型案例。当船舶发生摇摆或者海浪的冲击时,通过控制船体底部两侧的减摇鳍装置的动作,可以抵消或者抑制船体的摇摆幅度,进而也可以防止船舶在大的冲击下发生侧翻。船舶减摇鳍结构示意图英国“伊丽莎白女王级”航母系统组成,可见其底部侧面支出了2具减摇鳍翼面

船舷两侧的减摇水舱,在计算机控制下开关阀门,控制压载水横向流动,使其与航母横摇方向相反,周期相同,从而保持平衡。

现代船舶设计是一个复杂的体系,像航空母舰这样的超大型军用舰船,其设计要求和复杂程度远非民用船舶可比,不仅要考虑舰艇本身遭受各种武器打击的能力,还要考虑各种恶劣天气、作战环境的影响,在建造完成后还要进行最大航速下的极限机动性测试、抗爆炸测试等,在经历了“百般蹂躏”后才会交付海军使用!因此,对于航母的抗侧翻能力,完全不必担心!“尼米兹级”核动力航母进行小半径快速机动时发生了大角度倾侧!

此外,控制舵面、移动重物也可以减小横摇。比如法国“戴高乐”号航母上有12块移动金属块,每块重20吨。计算机控制在金属块在滑轨上左右移动,调整航母平衡。

“尼米兹级”核动力航母进行抗爆测试!

▲“戴高乐”号航母上的移动金属块

对于事物的认知都是一个循序渐进的过程,尤其是在军工领域的进步更是不允许有任何的“弄虚作假”,任何一点瑕疵都可能要付出生命、甚至战争胜负的代价!我国经过在“辽宁号”上10年的摸索才真正掌握了航母设计的能力,才有了后续“山东号”等国产航母的快速设计、建造的结果!所谓“厚积薄发”、“积跬步至千里”,相信会有更多的好消息会接踵而来!国产第二艘航母效果图!

舰载机起降、人员设备移动、油料消耗让航母重心不断变化,所以航母上有专人密切关注并及时调整。

欢迎关注“威呐解析”、讨论交流。

综上,通过以上种种方式,航母这个形状奇特的多边几何体保持着强大的平衡和稳性,足以应对各种恶劣海况和敌人攻击,为舰载机提供一个安全平稳的“海上机场”。

(图片源自网络,侵删)

和风漫谈原创文字,欢迎关注。图片来自网络,个人观点,仅供参考。

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系和发动机、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。

额,我不是学船舶相关专业的,专业分析做不到,但是对于这个问题,我可以用物理方面的知识来给大家解释一下,其实不单是航母,其他船只基本上也是“底部窄顶部宽”的倒梯形结构(朱姆沃尔特这个异端除外),那么,为什么这种构造的航母或者其他船只不会侧翻呢?其实这里就涉及到了重心和浮心的问题,因为漂浮在水面上的船只在垂直方向上主要受到重力和浮力的作用(水平方向上的阻力不考虑),当船只静止在水面时,这两个力是作用在同一直线上的,但是方向相反,重力向下,浮力向上,并且重心G(理解为重力的作用点)的位置在浮心F(理解为浮力的作用点)的下面,如下图中的A所示(箭头表示力的方向)当船只在横向的外力作用下向右或者向左倾斜时,重力和浮力的作用点将不再是同一直线上了,如下图中的B、C所示,此时船体在这两个力的共同作用下,就会恢复到正常状态,即恢复到A!

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。

所以,这就是为什么“底部窄顶部宽”的航母不会侧翻的原因,就是因为船体的重心在下面,而浮心在上面,这样的话在船体倾斜时,在这两个力作用下仍然会恢复到正常的状态,但是,如果船体的重心太高,高过了浮心的话,船体一旦倾斜,那么唯一的下场就是侧翻了,比如像上图中的D所示,当重心在上,浮心在下时,船体只要稍稍倾斜,使这两个力的作用点不在同一直线时,船体就会很快侧翻,因为从图中的受力分析就能看出这两个力的方向只会加大倾斜的角度,直至侧翻!

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。

因此,不用担心航母会侧翻,其实这种原理有点类似于我们平时玩的不倒翁,不倒翁的重心就是在最下面,所以,我们怎么推有推不倒它,船只也差不多,动力系统、燃料仓等各种轴重都是在水线下面的,因此船只的重心也很低,肯定是低于浮心的,因此,只要不是那种很恐怖海浪,海里的船都没那么容易侧翻!

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。

看过航母的人,很多人都会对其巨无霸的身躯惊叹不已,然而也有人对其巨大身躯下,低窄顶宽的布局很担心,担心其一不小心就侧翻了。那么,航母为什么要吧外形弄的底窄顶宽呢?又会不会翻船呢?

在许多古装电视剧里,经常可以看到各种各样的平底船。但是,船只之所以能够浮在水面上,是由于排开了足够多的水,获得了足够多的浮力。而平底船因为排水量不足,在现代已经不再是主流类型的船只。

学过物理学的都知道,船之所以不会沉没,是因为船底排开的水量产生了浮力,使得浮力与船自身重量相等,所以船会漂浮。而要想船不翻,就需要参考一下不倒翁的原理,其重心较低,这样的话在产生倾角的时候,由于重心较低,而产生一定的回复力矩,使其恢复到正常状态。而船采用的也是类似到了,只不过是倒梯型的结构,这样的结构好处就是,船只的重心较低,在水线以下,这样倒梯型的船体,一旦向侧面倾斜,由于船体受到浮力的的作用,重心偏移会产生一定的回复力矩,这样一来,可以迫使船体回复正浮力状态,所以反而会比较稳定,这和陆地上是不一样的。

而航母作为尖底船的代表之一,是尖底船中最稳定的一类船。航母虽然看上去上宽下窄,实际上却是上轻下重,水线下的部分远比看上去的要宽。在这一部分的船体中,布置了动力系统、各类物资弹药仓库等诸多重量较大的部位。

所以,在海上,航空母舰采用底窄顶宽的倒梯形结构,反而会更稳定。这样,船体的重心更低,甚至为了确保舰体内部重心下降,船只还采取了采用压载设备或者直接引入海水,增加自身重量,以进一步降低重心,提高舰体的稳性。而且,舰体设计的时候,在航母内部各系统进行安装进行了精细的规划,另外还在船舱内设计了多个舱室的压载水舱,注有起压载作用的海水,可以通过水泵进行调平。此外,为了进一步的增强稳性,航母还采用了主动增稳技术,配备了各种减摇鳍以及各种设备。通过一系列措施,航母不会出现很多人担心的侧翻现象。

正因如此,航母整艘船实际上是如同不倒翁一般插在水中的,因此一些轻微的摇晃不足以让这艘船失去重心倾覆,但是也有例外的时候,比如说在战场上需要快速进行转弯机动,或者遭遇到了非常恶劣的天气,在这种情况下航母的摇摆幅度会远大于以往。

航母底窄顶宽?是不是看舰艇前部水下部分特别尖觉得水线部分很小?所有的舰艇前段部分都是特别尖和窄的,这样的设计就是为了能保证舰艇能在任何海况下能穿浪前进而不被巨浪影响前进方向。急转弯

而这个时候,航母两侧的压载水舱就会起作用了。航母可以根据重心的变化快速往船两侧的压载水舱充水,以调整重心的位置,维系航母的平衡。可以说,航母之所以能够成为大洋上最稳定的船,是经过了一个非常长的发展历程的,一般的上宽下窄对于它来说毫无影响

至于为什么不侧翻,那因为重心低啊,军舰所有重的东西都在下面,或者说是在重心之下。特别是航母上的大型蒸汽轮机,而像燃料舱、弹药舱都是在下面。而像战列舰的主炮绝大部分也是在舰艇之下,所以舰体绝大部分的重量都在下面,所以哪怕是像扶桑这样的违章建筑都不怕翻船。

为什么航母下窄上宽却不会翻船?,原因非常简单,以美国那群航空母舰为例。

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水线宽度一般为40米,飞行甲板宽度最大为72米。

现代船舶在设计时都非常注重稳性,为维持稳性会特别注意船舶的线形和重心。航空母舰属于“非对称”式的船舶,其舰岛和外飘的飞行甲板会对稳性产生不利影响。

但是核反应堆蒸汽轮机发动机轴系螺旋桨等质量比较大的全部在水面以下。水面以上虽然说非常高,但是它是以机库为主的而几乎内部则是空空荡荡的,所以说重心依旧在水线以下。

为克服这个问题,航母在设计时往往非常注重外飘甲板的外形,以尽量确保外飘甲板既不会因舰体右舷配有舰岛而导致左右不平衡,又不会因稳性方面的考虑导致外飘甲板面积缩减或布局不合理。另外,航母的舱室、设备在设计时也进行了精细而缜密的推敲,以确保船体重心也尽量保证在船体纵向中线上偏低于舰体高度中位线的位置,这能确保外飘甲板不会导致航母舰体“头重脚轻”的情况。

只要重心在水线以下,你告诉他怎么翻?

另外需要注意的是,外飘甲板对航母的稳性不是完全起负面作用的。水面战舰往往需要在较高的海况下航行,巨大的波浪往往会导致舰体,在浪高超过舷高时更加危险。航母的外飘甲板本身对于防止波浪上涌具有一定的作用,因此能对在高海况下保持平衡产生效益。应该说,航母特殊的舰体结构致使其在稳性方面的设计必须多下功夫,但外飘甲板对稳性造成的影响并非不能克服。

这也是为什么改装的时候不能太过大刀阔斧的原因。比如说美国的中途岛级航空母舰,经历过数次大改,从一艘典型的二战航母变为了一艘典型的现代航母,对此中途岛级航母的排水量从4万余吨增加到了6万余吨。换装了蒸汽弹射器 斜直两段式飞行甲板

虽然工程学上的设计并不能完全消除外飘甲板对稳性造成的影响,但将其控制在可以接受的范围之内即算是达到了设计目的。综合来看,航母外飘甲板带来的收益(扩大飞行甲板作业区面积、减轻因舰载机停放对舰体内机库空间产生的压力等等)远高于其破坏稳性产生的负面影响,这也是目前的大甲板航母都采用外飘结构的原因。

自然而然的带来了重心方面的严重恶化。

感觉有些回答不靠谱,倒梯形结构重心低,会更稳?这是完全说不通的,航母重心低不是因为倒梯形,而是因为设计的时候保证了大部分重量是在船体下部,这样浮在水中的时候就像不倒翁一样,可以很好地保持稳定。

所以美国拆除掉了中途岛级全部的大口径防空炮。即便如此依旧不够,美国还在中途岛级的船舱底部加装了数十吨的压舱铁,来稳定航母的重心。

另外为什么要把航母设计成倒梯形,而不像其它船只一样大腹便便,可以装更多东西呢?我想主要还是为了保证它的机动性能,可以行驶速度更快,转弯更灵活迅速。

当然了,这也带来了中途岛级航母吃水量的增加,让她的吃水吃水深度增加了不少。

航母刚出现的时候其实并不是现在的这个样子,二战时期的航母,其飞行甲板与舰体的大小差别其实并不大,而且其舰艏外飘也没有这么夸张,航母演变成现在这副样子,有多种原因。首先是因为二战结束后,喷气式战机取代了螺旋桨战机,而喷气式战机需要更长的滑跑距离,战斗机本身的体积也在不断增大,所以飞行甲板的面积也就越来越大了。

保持重心依旧在水下比较深的深度。

另一方面,二战时期美国海军和日本海军的航母都曾经因为暴风造成损坏,而现代的航母为了追求适航性,舰艏的外飘设计的非常夸张,这能够很好的解决甲板上浪的问题,提高航母的适航性,再加上美国海军发明了斜角甲板,区分了起飞区和降落区,航母才变成现在的这幅样子的。

这也是为什么战舰一般都会有储备浮力的原因。

现代的航母确实是一副头重脚轻的样子,例如美国海军的尼米兹级航空母舰,其飞行甲板最宽处达到了78米,可水线部分的宽度却仅有40米,那为什么航母不会侧倾呢?这就要说到航母的设计了。众所周知,舰艇侧倾一般是因为一侧船体进水导致左右两边的重量不均匀,所以才发生侧倾的,解决的方法也很简单,让左右两边一样重就可以了,二战时期的珍珠港事件中,美国海军的弗吉尼亚号战列舰就是在一侧中弹的情况下,由船长沉着冷静的指挥损管队员打开水密门,向船体另一侧注水才让这艘战舰不至于侧倾的,最终这艘战舰的甲板都沉没到水面以下了,都没有发生侧倾,就是向另一面注水的功劳。

首先,航母“底下”并不窄,水线部分的宽度其实比你想象的要大,两舷外飘部分施加的力矩有限。

而现代的航母为了解决左右配平的问题,在一侧设置了舰桥,航母另一侧是斜角飞行甲板,两者的重量差距很少,所以航母看似不对称,却是可以毫无压力的配平的。再来说说飞行甲板,其实在航母上,飞行甲板的重量并不算大头,所以航母的重心就比较低,一般航母上最重的燃气轮机等动力组件,都放置在水线以下的船舱内,而且航母内的燃油等物资也会作为压舱物,这样一来航母的重心就会降到很低,自然也不容易发生侧倾了。

其次,别忘了舰艇在水线以下还有一大部分船体结构,航母也不例外。在水线以下的船体,往往布置着动力舱、燃油舱、弹药舱、淡水舱/压载水舱,重心很低,想一想不倒翁的情况就知道了。

而且我们在观察航母入坞的时候,会发现在航母的水线以下部分,通常都会有两个像小翅膀一样的金属板,这就是减摇鳍了,其实不仅仅是在航母上,在其他舰艇上也有这种设计,减摇鳍的作用很简单,高速航行时,流线型的减摇鳍不会增大航母的阻力,而在航母横摇的时候,减摇鳍又会在很大程度上增加航母横摇的阻力,这样就会减少航母在恶劣海况下的横摇。事实上冷战时期苏联设计的飞机上有一个翼刀的效果就与其十分类似,只不过翼刀是用来稳定气流的,减摇鳍是用来稳定海流的。

当然,航母不可能像不倒翁那样,侧倾九十度还可以满血复活,毕竟航母水线以上还是有不少重量的。因此,每一艘航母在出厂前都会进行航行测试,包括高速转弯试验,验证其舰体的抗侧翻能力。

在进行过这一系列优化设计后,虽然航母看上去头重脚轻,但是其横摇却很小,再加上航母一般都有巨大的储备浮力,所以一般就不会发生侧倾这种危险的事情啦。

首先很荣幸能够为大家解答这个问题,让我们一起走进这个问题,现在我们一起探讨一下。

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下面我为大家分享,我个人对这个问题的看法与意见,希望我的回答能给大家带来帮助,也希望大家能够喜欢我的分享。

倒梯形的抗沉性比正梯形的好,如果船体下沉,浮力会增加,降低下沉趋势。

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。

一旦船体向一侧倾斜,新浸入水中的黄色部分体积大于浮出水面的绿色部分体积。左侧船体的浮力发、大于右侧船体的浮力。船体有恢复原来水平状态的趋势。这是一个很典型的静稳定系统,可以自动修复倾斜,恢复到正常状态。

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。

另外,航母的上层主要是机库,比较空。主要设备都安装在底舱。结构重量船底都是动力设备,重心低于浮力中心。

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。

不简单的很啊,你仅仅看到了底窄顶宽,首先有各种各样的设备机械生活区设计在甲板下,还有各种各样的边舱,压水舱,防爆舱,,,,等等把整个航母以竖轴为中心分为左右等重的两个部分!靠自身的重量和调节的压载水,保证了船体的平衡,当然了设计的时候也设计了减摇鳍,可以防止摆动。有记录航母也有被大风浪吹沉的,任何力量在大自然面前也是渺小的!时刻敬畏大自然

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。

大家如果有更好的关于这个问题的解答,还望一起评论出来共同讨论这话题。

我最后在这里,祝大家生活愉快每天开开心心工作快快乐乐生活,健康生活每一天,家和万事兴,年年发大财,生意兴隆,谢谢!

相信在军事频道见过航母的人都觉得奇怪,航母的共同特点都是,飞行甲板十分宽大,而船身却相对异常窄小,这种布局不会容易侧翻吗?然而为什么要这样下窄上宽呢?这是有原因的。

航母的设计应用了“浮力定律”也就是“阿基米德定律”,物体受到的浮力大小等于该物体排 开液体的重量,也就是说,虽然航母的体积大,但是其排开水的体积也很大。加上航母等水面舰艇内部中空,对于重心有很好的把握,上层外飘看着非常大,其内部都是空心结构,航母底部看似窄小,内部容纳了航母的动力发动机,还有锅炉等重量设备,这样一来就确保了航母有一个很好的中心状态。

航母上半部分显得宽大,其实只是为了作战需求,宽大的甲板可以起降更多的作战战机,窄小的底部能够减少水的阻力,增加航行速度。

航母上半部分看来庞大,由于其内部是空心结构,所以重量较轻,重量主要集中于发动机所在的底部,这样就形成了类似于“不倒翁”的原理。

还有就是“配重法”,设计师为了 提高航母的重量,在船底设计了多个独立的压载水舱,通过控制注水量调整船舶两侧及前后的倾斜角度,以及吃水深度。

其次,在舰体的外部,也设计了提高稳定性的设备,在舰体两舷中部安装了“减摇鳍”,可以通过调剂减摇鳍,控制两侧的水流阻力,使船舶能够保持两侧平稳,增强稳定性。

这是航母特有的外飘设计,其目的是为了增大甲板面积,停放更多舰载机,方便舰载机甲板起降作业。下图是我国的辽宁舰航母▼,从外观就可以看出,辽宁舰是典型的下窄上宽的外飘设计。根据网络上的数据,辽宁舰航母水线宽度是38米,而甲板的宽度则达到了75米,几乎是吃水线宽的两倍。但是就是这么一艘排水量6万吨,看起来头重脚轻的大家伙,却能够在大风大浪的海上平稳航行。其实这一切早在设计之初工程师就已经考虑到了,为航母做了完善的稳定性设计。其实船舶的稳定是一个复杂而又简单的事情,如果要深入研究,那需要像飞机气动外形设计做风动测试一样,做初精确的模型去做航行稳定性测试。但是简单的科普的话我就得可以概括一下就是下重上轻,也就是和我们小时候经常玩的不倒翁类似的原理。基本上在保证航母船身外形科学的情况下,将蒸汽涡轮机,燃料库等重量较大的设备和舱室设置在船身最底部,再加上船身两侧由计算机控制的减摇水舱配平船身平衡就可以保证航行稳定。在船舶稳定性问题上三个“心”,即重心,稳心和浮心。重心就不多解释了,重点和大家聊聊浮心和稳心。先说浮心:船舶每一个位置受到的水带来的竖直向上的浮力设为分力,整个船身受到的浮力则为合力,这个合力会作用到的船身的某一点上,这一点就称之为船舶的浮心。如下图所示▼,图中G点为重心,重心之下的B点即船舶的浮心。再来说稳心。稳心是传播稳定性三心中最复杂的一个,是根据船身在水中的摇摆姿态,收集大量浮力数据而得出来的一个点,这个点直接关乎船身的横向稳定性。如下图所示▼,船身在倾斜之后,吃水线由原来的WL变为现在的W1L1。但是因为浮力一直是竖直向上的,所以浮心也从原来的B移动到了B1。这个时候,船身的浮力合力竖直向上会和原来船身没有倾斜时的浮力线交于M点,这个M点就是船舶稳心。无论船在水中怎么倾斜,浮力线始终会交于M点。由此可以得出,船身的稳心是由浮心决定的。浮心除了是船身浮力合力受力点之外,还可以理解为船身排水体积中心。根据是原理可以知道,船身浮心越低,说明吃水越深,其稳心越高,稳定性越好。根据力学知识可以知道,如果合理调配船身三心的位置,那船在航行时就可以像一个竖起来的跷跷板,通过原理支点的方式,利用更小的海水阻力来得到更大的恢复力矩稳定船身。现代航母是一个海上空军基地,携带的舰载机越多,飞行甲板的面积越大则战斗力越强。但是因为技术的局限和成本的限制,航母不可能做到像巨型游轮那样排水40万吨。所以为了用最小的排水量获得很大的飞行甲板,更多的停机位和更高的作战效率,航母大多采用文章开头辽宁舰那样的外飘设计。其航行的稳定性,就是通过调配三心的位置,配平船身的重量来实现的。航母的排水量巨大,吃水很深,所以浮心较低,同时稳心较高,从而可以实现在大风大浪中稳定航行。

不仅仅是航母是下窄上宽,几乎很多的军舰都是采用这种外飘设计。只不过是相对于航空母舰来说,其外飘程度要远大于其他的军舰设计。虽然对于航空母舰来说,看似上面的建筑及甲板外漂相比较而言很大,但是真正的航母重心依然在相对较窄的水线之下。

也就是说,对于航母而言,其他军舰也几乎都是如此。以美国尼米兹级航母为例,整个航母的甲板宽度在70m,水线以下宽度在40m。核反应堆以及蒸汽轮机,辅助柴油机主机,包括推进轴系,这些,拥有庞大重量的,设备几乎全部都集中在航母船舱的水线以下。包括一些武器弹药,都集中在水线附近,并且进行特殊的防爆处理,而且还加厚了,尝试的隔板厚度,防止殉爆,对舰体造成的伤害。

还有包括,航空母舰携带的大量的燃油,淡水净化设备,储存补给等都集中在相对安全的水线以下。这样保证了,航母的整体重量都集中在水线以下,也就是意味着航母的重心都在水线以下,那怎么可能会翻船呢?翻船的原理就是由于地球重力的作用,导致重心向低处运动,重心太高,导致摇晃的海面超越了船体的平衡力矩,那么翻船就会发生了。

那么对于,你自己这样大型核动力航母,别看上面搭载近80架作战飞机,但是这些重量相对于航母的,核反应堆,蒸汽轮机,武器弹药,燃油,淡水等根本就不算多大的重量。比如其携带的航空燃油在270万加仑,携带的武器弹药就在3000吨。这还不算那么淡水储备。而一架FA-18舰载机,空重在13.9吨,最大起飞重量在29.9吨。整个尼米兹航母配备在60架左右,再加上另外的20多架辅助飞机,总重也不会超过2400吨,都没有航母携带的弹药重呢!更何况不是战时,根本不会存在满载的状态。

通常航母在设计时,都要考虑在狂风大浪时的摇晃问题,对船体重心的影响。因此在整体设计时,都是尽量把重心设计的相对更低,更合理一些。同时还会将舰体设计的较宽,而且还会设置一些减摇鳍,防止军舰随着波浪摇晃。从而也能稳定航母的摇晃幅度,保持稳定性。下面这张航母图片注意下面的减摇鳍。所以,对于大型军舰而言,在设计之初就要防止翻船的技术失败。那么在设计安排上,自然这是必须要首先考虑到的。哪有几个印度,刚造好的船,刚下水就翻船了,闹出一大堆国际笑话。本文图片来源于网络,禁止抄袭,违者必究

下窄上宽,几乎所有船都这样,并非航母的特例,只不过是航母的“外飘”程度要远大于其它的船而已。军舰采用的都是这种“外飘”设计,除了航母之外,就属大型两栖攻击舰这类的“准航母”的“外飘”程度大了。举个例子:美国的尼米兹级航母舷宽40.8米,飞行甲板宽76.4米。美国的黄蜂级两栖攻击舰舷宽32米,它的飞行甲板宽42.67m。

虽然看上去下窄上宽,有“头重脚轻”之感,但实际上,航母与两栖攻击舰等舰船的重心仍然在相对较窄的水线之下。简单说就是,重心在下面。航母等是否会翻船,不在于上面宽出去多少,而是要看它的重心,也就是船的稳定性。这原理类似于“不倒翁”,只要舰船的摇摆幅度没有超出它的重心高度那就不会翻!舰岛位于一侧,这又涉及到了舰船的“配重”设计问题——为了维持舰船的平衡,需要对甲板下的舱室和重量进行合理的分配设计。

比如锅炉、机组等的位置就要与舰岛所在位置相反,简单说就是:利用“配重法”来稳定舰船的重心。对于航空母舰而言,上层建筑、外飘甲板、停放在甲板上的舰载机,只是给人一种要“翻”的视觉效果而已,真正重量大的家伙都在甲板以下,比如尼米兹级航母的核反应堆、推进轴系、蒸汽轮机、辅助柴油机主机等,这些重家伙都在水线以下,为的就是降低航母的重心,确保它的稳定性。而那些航空煤油、武器弹药等都集中在水线附近——确保航母的整体重心位于水线以下,根本就不存在着“头重脚轻”、容易侧翻的问题。

新萄京娱乐网址2492777不过上宽下窄的造型会影响船舶在水中的稳定性,她上宽下窄左凸右翘。航空母舰的上层建筑,相比水线那些设备等的重量来说,轻得多——根本不在一个层次上。民用船舶在海况恶劣时可进港躲避,但航母的任务是作战,战争何时爆发可不是天气说了算的——在设计之初,就必须考虑到恶劣海况对航母的影响,进行有针对性的设计。从理论上来说,尼米兹级航母可抵御11—12级台风,单就这一个数据,哪艘民船能够与之相提并论?重心更低、舰体更宽、减摇鳍等的设计,都大大的提高了航母的稳定性,并且降低了航母的横摇、纵摇水平。

简单说,同等海况上,如果你在民用船上被摇得“天昏地暗”,那大、中型航母上的情况要好得,至少能让人不至于把胆汁都吐出来……外飘的甲板实际上就是船体设计上的平衡方案(船越宽越稳、越大越稳),再加上设备等的配重设计,实际上这都是“静态”的平衡设计——在一定范围内解决船体重心的变化问题。然而,航母就是一座“海上移动的城市”,重心时刻变化,一旦超出这个范围又该如何?没有关系,还有其它方案——水压舱实现了可控的平衡。

通过对分布于舱内不同位置的水压舱内的储水量来进行控制,简单说:增加或者是减少不同位置水压舱内的储水量以增加或者是减少重量,来维持船体的平衡。还有就是通过各种感应器、计算机来感知、测算船身重心的偏移程度,利用电控调配金属配重块以保持航母的平衡,比如说法国的戴高乐航母。现代航母的稳定性相当高,为确保船身平衡所采用的措施、方法很多,但它们的原理都相同——利用配重法。

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