前言

达利安船厂的4号航母正在施工中,从现有证据来看该舰还是常规动力,满载排水量能够达到12万吨,那么大家一直想要的核动力航母也应该会有,就是时间要往后面延迟一下,而且吨位更大,本文结合CG图简单说一下。至于为什么一直强调15万吨航母,是因为这个吨位的核动力效费比最优,10万吨反而是比较低的。现在西大的新肯尼迪号已经往11万吨排水量走了!

很多人认为10万吨到15万吨跨越太大,实际上从舰船工程角度来说,二者区别不大,主要是水线长度都超过了317米,无非是在增加30多米,并没有什么不得了的事情,军舰没有飞机那么精细,可以调整的空间非常大!

所以15万吨级超级航母相对于10万吨航母,主要是在结构设计需要增加些强度,能够承载增加吨位载荷、抵御复杂海洋环境与作战冲击、适配舰载机作业需求,也要考虑结构强度、抗沉性与空间利用率,预估参数为345m水线长、44m水线宽、14m吃水的其长宽比约为7.8,相较于中小型航母(长宽比8-9)略低,主要目的是降低纵向弯矩,提升舰体刚度。

舰体剖面还会是采用混合式横剖面结构,这是国内当前航母的模式,可以用在15万吨级航母上:水线以下采用饱满的U形直壁结构,配合14m的大吃水深度,大幅增加水下排水体积,有充足浮力以承载15万吨满载排水量,同时提升舰体水下部分的抗扭刚度,抵御航行中纵向、横向扭矩的冲击,避免大长宽比舰体易出现的“中垂、中拱”变形——尤其在远洋恶劣海况下,345m的长舰体若刚度不足,极易在波峰波谷处产生过大应力,导致结构疲劳开裂。

因为增加长度也是30多米,增加材料就可以解决,但是舰体空间得到提升!

水线以上8-15米的关键区段,采用3-8度的小角度外倾设计,并非单纯的外观优化,而是结构与功能的协同考量:一方面,倾斜舷侧能更均匀地分散重型舰载机着舰时的冲击载荷(单次可达数百吨),结合15万吨的大吨位平台,可有效抑制疲劳裂纹,保障航母50年服役期内30-40万次舰载机着舰的结构安全;

另一方面,外倾设计可进一步拓展飞行甲板宽度,无需过度增加水线宽度,即可提升甲板作业空间

舰体材料采用超高强度船用特种钢,重点加强甲板、舷侧、船底及动力舱区域,厚度相较于8-10万吨航母也适当提升,既满足大吨位载荷下的结构强度要求,也要考虑轻量化。

航母飞行甲板也要采用高强度钢,表面铺设耐高温、抗冲击涂层(可承受舰载机发动机尾焰高温≥1500℃,以及舰载机着舰时的垂直冲击载荷)。飞行甲板铺设面积约2.0-2.2万平方米(基于345m水线长、44m水线宽推算),采用纵横向加劲肋结构,形成密集的支撑体,分散舰载机起降时的局部集中载荷——例如,重型舰载机(最大起飞重量33吨)起降时,载荷可通过加劲肋快速传递至舰体主结构,避免甲板局部变形或开裂。

根据舰载机作业功能,甲板被分为“弹射区、着舰区、停机区、升降机区”,不同区域都要进行专门强化:弹射区(适配电磁弹射器)加强纵向刚度,可承受弹射时的水平拉力;着舰区(适配拦阻装置)加强横向刚度,设置缓冲结构,吸收舰载机着舰时的冲击力(纵向冲击力可达数百吨);

升降机区(3到4部大型升降机,载重≥50吨),为了保证升降机升降时的结构稳定性,同时预留足够的开口强度,也要采用框架式加强结构。此外,甲板边缘采用圆弧过渡设计,减少航行中水流对甲板边缘的冲击,同时避免应力集中;

15万吨级航母的机库与舱室结构,结合345m水线长的参数,机库位于飞行甲板下方,采用全通式设计,长度约250-270m(约为水线长度的80%),宽度约32-34m,高度约7.5-8m,可容纳30-40架各型舰载机(含隐身战机、固定翼预警机、无人机等)。机库侧壁采用加劲板结构,顶部采用桁架式支撑,来保证机库的大跨度空间(无中间立柱,避免影响舰载机调度),能够升机库结构的抗冲击能力,抵御敌方武器攻击后的二次冲击,结构强度需达到舰体主结构的同等水平。

结合14m的吃水深度,舰体水下部分采用多层防雷隔舱与密集水密隔舱设计,全舰划分为2000+水密隔舱,纵横向隔舱加密,关键舱室(动力舱、弹药舱、燃油舱)采用双层底与多层舷侧防护,留下足够水下防雷隔舱宽度,采用X型吸能结构,可抵御重型鱼雷与反舰导弹攻击。

水密隔舱的划分要遵循“抗沉性规范”,即使任意2-3个相邻隔舱破损进水,舰体仍可保持漂浮,且吃水不超过安全限值(结合14m吃水,安全吃水冗余≥1.5m)——这是大吨位水面舰船抗沉性设计的基本要求,相较于中小型舰船,15万吨航母的隔舱密度更高、防护标准更严。

此外,动力舱、弹药舱等核心舱室采用“装甲防护结构”,可抵御常规反舰导弹的直接打击,同时舱室之间设置防火、防烟分隔,提升舰体的生存能力,这也是航母区别于常规民用舰船、普通军用舰船的特殊结构设计。

15万吨级航母率动力系统为核动力,双堆布局,能30节以上的高速航行,动力舱位于舰体中后部(水线长345m的舰体,动力舱集中在150-250m区段),采用“模块化布局”,将核反应堆、蒸汽轮机(或燃气轮机)、发电机等设备整合为独立模块。

所以动力舱底部采用加厚装甲底版和加强支架,支架采用高强度铸钢件,用来承受模块的重量载荷,动力舱的舱壁采用“隔音、隔热、防辐射结构”(针对核动力),减少动力系统振动对舰体其他区域的影响,也要做到可隔离核辐射。动力舱设置独立的通风、冷却系统,舱体结构预留足够的检修空间,满足模块化维修需求

尽管是15万吨大吨位航母,但结构设计仍需兼顾“轻量化”,避免因结构过重导致排水量超标、航行阻力增加。在关键结构部位(如甲板加劲肋、机库桁架)采用高强度钢材,可实现结构减重,同时不降低结构强度。

结合44m的水线宽度与14m的吃水深度,舰体的稳性也需要优化(这里要注意的是15万吨航母水线以上到飞行甲板高度基本上会和18舰相当):水线宽度的增加大幅提升了舰体的初始稳定性,更大的水线面意味着更大的横向复原力矩,使航母在复杂海况下的横摇幅度和频率明显降低,让舰载机起飞降落更加平稳;

同时,通过调整舰体重心位置,平衡舰体的纵向稳性与横向稳性,避免大吨位舰体因重心过高导致的稳性不足,或重心过低导致的航行灵活性下降——这也是水面舰船稳性设计的基本要求。

结束语:随着多家船厂获得了核动力船舶建造资质,核动力海上发电平台完成设计也会很快开工,那么也就意味着核动力航母发展开始进入轨道!

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