飛剪、曲線、穿浪、垂直——海軍「時裝展」,不斷變幻的軍艦船頭

2021-01-09 和風漫談

軍艦與時裝有什麼關係?

呃,通常沒什麼聯繫,但有一點很相似,就是都在流行與經典間反覆徘徊。美女們的裙擺一會兒長一會兒短,一會兒高一會兒低,隨著流行和審美起起伏伏。軍艦的艦艏一會兒前傾一會兒後斜,跟著技術發展和戰場需求變幻不定。

軍艦是海軍的核心裝備,為取得制海權和海戰勝利,各國都在絞盡腦汁的追求極致性能。提高方法有很多種,船型設計就是其中重要因素之一。

055大驅雄壯的飛剪艏

軍艦在海上航行,艦艏部分先接觸到海浪。它劈開波浪化解阻力,讓軍艦達到更高的航速、更好的耐波性、適航性和穩性,所以非常重要。

經過數千年發展,艦艏不斷變幻出數十種形態。主要有:衝角艏、垂直艏、雙曲線艏、勺形艏、飛剪艏、傾斜艏、球鼻艏、穿浪艏、破冰艏等等。如今又出現X-BOW、斧形艏、梅爾型艏、雙艦艏等諸多分類。

義大利巡邏艦奇特的雙艦艏

一、千年的經典——衝角艏。

衝角艏非常古老,早在公元前1000多年的古埃及時代就存在了。古希臘時期戰火連綿,工匠們建造槳戰船時將船艏水下部分前突,外面包上金屬材料做成銳利的衝角。

槳帆戰船的巨大衝角

當時海戰以接舷戰為主,遠處先用投石機扔石頭,近處用衝角撞擊,最後士兵拿著刀劍跳幫肉搏。

衝角將敵船撞出一個大洞,海水大量湧入阻力急劇增加,人力就很難划動了。敵船要麼沉沒,要麼癱瘓在現場,成了待宰的羔羊。

槳戰船航速很低,主要在內河湖泊和近海航行,不擔心大風浪和上浪問題,所以衝角艏很適合,作用巨大,一直持續了上千年。

衝角外包金屬材料,以青銅居多

等到17世紀風帆戰艦時代,人們的航海範圍越來越大,逐漸向遠洋進軍。戰艦不但航速加快,也不可避免的遇到遠洋惡劣海況。滔天巨浪一起,海浪順著艦艏直衝甲板,嚴重危害裝備和士兵生命,作戰就更困難了。

此時前裝滑膛炮成為主要武器,雙方在數千米距離上對轟,接舷戰成為輔助,戰艦撞擊也隨之減少。很多軍艦取消了衝角,為艦艏火炮騰出更大的射角正面迎敵。艦艏也慢慢前傾,以對抗上衝的海浪,提高適航性。

西班牙「聖特立尼達號」超一等風帆戰艦

二、飛剪艏、傾斜艏。

1845年,美國工程師約翰·格裡菲思在「彩虹」號帆船上首先使用外飄彎曲的空心船艏,成為世界上第一艘飛剪式帆船。

海上茶葉信使——飛剪船

飛剪艏水線以下部分接近垂直,以劈開波浪減小阻力;水線以上部分向前彎曲外飄,就像一把鐮刀。

當船艏下沉時,外飄曲線使沉入水下體積以指數級別增大,浮力迅速增加,所以船艏很快復位,大大提高了縱搖穩定性,減輕了埋首現象,同時抑制海浪上衝。飛剪式帆船在世界航運界引起轟動,很快流行開來。

飛剪艏

德國海軍積極借鑑,對飛剪艏青睞有加。因為公海艦隊長期被英軍封鎖,只有少量軍艦能進入大西洋破交。航行時間長,經常遇到大風暴和滔天巨浪,所以需要飛剪艏在惡劣海況中航行,德國稱它為「大西洋艦艏」。

二戰時期,飛剪艏在軍艦上大量裝備,德國「俾斯麥」級、美國「衣阿華」級、日本「金剛」級戰列艦等都是飛剪艏。

「俾斯麥」號戰列艦的標準飛剪艏

戰後飛彈上艦,作戰距離拓展到幾百公裡,航速、適航已不是決定因素。

飛剪艏外飄曲線工藝複雜,所以各國簡化,把弧線拉直變成現在主流的傾斜直線艏,有的傾斜角大點,有的傾斜角小點。咱們的052B/C/D、054A、美國「提康德羅加級」巡洋艦、英國45級驅逐艦等都是如此。

英國45級驅逐艦

有一些軍艦保留了飛剪艏,如俄羅斯「基洛夫」級巡洋艦、美國「阿利·伯克」級、日本「高波」級驅逐艦等。

俄羅斯因為各艦隊距離遙遠,經常要跨越海況惡劣的北冰洋,所以大型軍艦保留了飛剪艏。日本則沿襲了以往的傳統。

高波級驅逐艦二號艦

三、垂直艏、雙曲線艏、勺形艏。

19世紀60年代撞擊戰術再度復興。美國南北戰爭中,兩軍鐵甲艦、撞擊艦都裝備衝角。1862年孟菲斯戰役中,北軍鐵甲艦頂著炮火闖進敵群,將南軍撞得人仰馬翻——8艘軍艦沉了7艘,從此在密西西比河上難覓蹤跡。

1866年的利薩海戰也是「撞擊出奇蹟」的典型。義大利艦隊先一步搶到T字頭橫位,佔盡優勢。而奧地利指揮官卻不按常理出牌,率三疊雙翼梯陣直衝意軍。在一片混戰中撞沉了意軍的旗艦「義大利」號,輕鬆取勝。

利薩海戰航線圖

各國看此情形,也紛紛為自己的鐵甲艦裝上衝角。衝角之重生,是因為當時的前裝滑膛炮不行——威力太小又打不準,新興鐵甲艦防護力已經超過火力威脅,所以衝角才重出戰場。

不過艦炮技術提升很快,沒過幾年英國的「阿姆斯特朗」後裝線膛炮和速射炮就橫空出世。它們火力猛、射速快,「洗」起甲板來又快又好。雙方作戰距離再次拉遠,因此衝角曇花一現後又重歸沉寂。

7英寸阿姆斯特朗炮

混戰中衝角撞不到敵艦,卻很容易誤傷友軍。惡貫滿盈的日本 「吉野」號巡洋艦,在甲午海戰中逃過了「致遠艦」撞擊,十年後還是被同夥「春日」號巡洋艦衝角撞沉,可謂冥冥中自有天意。

與德國不同,英國戰艦選擇了垂直艏。因為英國戰列艦主職決戰,無須頻繁在大西洋遠航。

1905年「無畏」號戰列艦率先取消衝角。但衝角除了撞擊還有其他優點,如:拉長水線,增加長寬比,有利於快速航行節省能源等。所以英國人將衝角縮小圓滑,艦艏垂直略向後傾,保留了劈波斬浪減小阻力的優點,變成了垂直艏。

垂直艏
垂直柱船首

1907年使用垂直艏的「無敵」號戰列巡洋艦下水,最高航速達25.5節,比一眾戰列艦的20節左右航速快很多,成為集速度、火力於一體的新銳戰艦,也是費舍爾勳爵心中的「理想型」巡洋艦。此後幾年,英國戰艦都採用垂直艏。

「無敵」號戰列巡洋艦

垂直艏有上浪過大的問題,英國自「聲望」級戰列艦開始改良。將垂直艏與飛剪艏的優點結合起來,形成水線上向外飄,水線處內凹,水線下再向前凸的「S」型艏,又叫雙曲線艏。

雙曲線艏和勺形艏區別

這種設計實在巧妙,既保留了大長寬比,實現高航速;又通過外飄抑制海浪上湧,增強耐波性。美國海軍學會後,也在自家多級戰列艦上使用。

日本海軍師從英國,陸續引進了垂直艏、雙曲線艏和飛剪艦。但日本有自己的小算盤,為消滅假想敵美國海軍,制定了「一號連繫機雷」的絕密計劃。

這種水雷用細鐵鏈連在一起,敵軍艦艏鉤住後會將兩枚水雷拉到艦體附近爆炸。為保護己方軍艦,日軍發現將艦艏水線以上部分以一定角度向外凸,就不會鉤住鐵鏈引爆水雷了。這種艦艏看上去像一把勺子,所以叫勺形艏。

日軍在「長門」級戰列艦上首先裝備勺形艏,此後的軍艦也陸續使用。

勺形艏

四、傾斜艏、後傾穿浪艏。

二戰後軍艦動力越來越強,在較低的長寬比下也能達到高航速。如何提高內部空間和艙室布置,安裝更多的飛彈、雷達和電子設備成為新目標。艦艏的作用已經稍稍退居二線了。和風漫談原創,禁止抄襲。

很多國家將飛剪艏改成向前傾斜的直線艦艏,其縱搖穩定性良好,橫搖穩定性增強,耐波性可以,內部空間加大,製造又簡單,所以深受歡迎。

前傾型艏

隨著軍艦對隱身性能的追求增加,一種類似衝角艏的後傾直線穿浪艏又在高科技軍艦上復活。

美國「朱姆沃爾特」級驅逐艦排水量高達15000噸,在雷達屏幕上看起來卻像一艘小漁船。它是美軍「由海向陸」思想的產物,主職近海對陸支援,承擔以前戰列艦的部分工作。因為近海風浪不大,上浪不嚴重,所以後傾穿浪艏帶來的隱身優勢相當可觀。

「朱姆沃爾特」級驅逐艦

五、球鼻艏。

球鼻艏其實不算一種獨立艦艏,它的主要工作是減小興波阻力,抑制船首波高度,提高航速和節省能源。

二戰中日本最早在「翔鶴」號航母和「大和」號戰列艦上使用球鼻艏。如今它與各種艦艏組合在一起使用,內部空間則正好容納軍艦重要的聲吶設備。

各種新艦艏仍在不斷研製中,時髦的小水線面雙體船就有一雙先進的穿浪艏,賦予船隻極佳的耐波性和高航速。

「先鋒」號聯合高速船

X-BOW船艏能改善高海況下的船體操作,在海洋工程領域大展神威;斧型艏能輕鬆穿浪,船體不易受海浪砰擊影響。

義大利PPA高速巡邏艦更是採用了奇特的雙艦艏設計,在風平浪靜的地中海中巡邏自然是極好的,滿載6500噸的大艦輕鬆飈到33節。

各種船艏

總之,隨著科技發展先進船艏不斷湧現。它們像眼花繚亂的時裝一樣不斷輪迴,為軍艦賦予更強大的力量,在海上自由馳騁。

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