近期东航事故令人痛心,让我们继续关注航母系列。本文将深入探讨航母的油舱载荷、补给、实战消耗以及航母定位和作战。从航母油舱位置、防护体系,到二战时期军舰的燃油舱设计,再到现代航母的防雷结构,本文将一一解析。同时,通过美国尼米兹航母油舱的一手资料,揭示航母油舱的复杂布局和设计。文章还对比了核动力和常规动力航母的载油量,以及航空燃油的种类和历史,探讨了航空燃油舱的位置限制和防护要求。最后,通过数据分析,预测了003航母的载油量。本文内容丰富、权威,适合对航母感兴趣的读者深入了解。航母的油舱设计至关重要,不仅关系到航母的作战能力,还涉及到舰船的防护和安全。从二战时期的燃煤军舰,到现代的核动力航母,油舱的设计和布局一直在不断优化。美国尼米兹级航母的油舱布局尤为复杂,分为620个分隔,分布在船底和船体两侧。这些油舱不仅存放航空燃油,还有船用油、润滑油、淡水等。然而,航空燃油舱的位置有严格限制,不能随意放置在防雷舱内,以确保航母的安全。核动力和常规动力航母的载油量也有所不同。虽然核动力航母可以释放更多空间,但并不意味着可以随意增加航空燃油的载量。航空燃油的闪点和安全性是关键因素。此外,航母的排水量和船体大小也是决定载油量的重要因素。通过对比不同级别的航母,我们可以预测003航母的载油量。总之,航母的油舱设计和载油量是一个复杂而精细的工程,需要综合考虑多种因素,以确保航母的作战能力和安全。
近期东航事故很痛心,不想胡乱写分析,还是继续写航母系列。这次终于要进入正题从航母的油舱载荷,到补给,实战消耗,最后上升到航母定位和作战。前面的章节为后面打基础。
在这篇章会解答有关航母载油量方面的分析,弄懂航母油是放哪里?核动力是否装的比常规多?这是个长篇幅,对航母有兴趣的会喜欢的。
在讲航母油舱位置前,先回到100年前,烧煤的时代。对于大部分燃煤作为动力的军舰而言,煤舱也是作为防御体系重要的一部分,尤其是对那些仅有薄弱装甲轻防护的巡洋舰而言。
进入液体燃料时代,石油大大提高的燃烧效率。重油作为军舰的燃料,设计师很快发现只要合理设计军舰的燃油舱和空舱布局,液体同样能起到很好的防护作用。于是二战各种船侧防护设计便出来了。意大利的普列塞系统很出名,当然实际效果另说!
航母作为大型军舰,燃油舱也需要纳入防护体系。这里仅仅列出美国二战时期以及二战后的航母作为说明。
其实美国航母的防雷结构,从埃塞克斯,到中途岛再到夭折合众国号,再到超级航母福莱斯特,小鹰的前3条都是相同的理念。6层隔板分出5个独立的防雷舱室,侧壁的空-液-空-液-空结构,结合船底油舱组成。大概我们可以得到下面图。
红色部分就是小鹰级液体舱剖面图,可以看两侧防雷舱内和双层船底。油就装在这里,不是在机舱内!!
从小鹰的第4条,到尼米兹和现在的福特,防雷舱已经改为3舱结构。因为5舱结构占用30%-40%的舱内面积,而核动力及保护箱对船内机舱空间占用要求更高。改为3舱结构后,实际上尼米兹还需要在水线下有一点外凸,以增加防雷舱内空间提高防雷效果。下图尼米兹剖面结构,比起5舱结构,3舱结构船体内空间大多了。
题外话:
很多人喜欢谈水线宽,水线长,再套入个相同的方形系数就来推算吨位,其实很不靠谱。方形系数可是差别很大,就算同一条船在不同吃水深度下方形系数都不同。如尼米兹水线下有一点外凸,满排吃水11.8米和最大吃水12.1米下的方形系数是不同。更不用说003和尼米兹这些光核心区长度比例占船体都不同,直接套差异更大。
高速破片侵彻下防护液舱后板的载荷特性数值分析
我们海军对防雷舱有很多研究的,当然这里仅仅个理论模型,非实物。更像002型的验证。
上面这些资料或许大家看过,那么再挖点干货。为美国尼米兹航母油舱提供维护服务的承包商一手资料,我们来看看尼米兹上面的油舱布局。
事实上航母的油舱是分成很多个小舱室组成,远远不是上面剖面图这么简单。如尼米兹液舱有大约620个分隔,其中170个位于船底(双层舰底的空间),而有400个隔舱位于船体两侧空间(第四甲板,即水线以下防雷舱区域)。
看看船底的油舱布局,来自供应商维护软件截图。
在众多的油舱间隔中,需要大量的油泵传输燃油。下面是各区域不同编号的油舱设计图。像8-9-0-V就是靠近船头的液舱。
也就是说一条船所需要的军舰用油DFM(通常是重油),航空燃油,各种润滑油,淡水等都分别存放在这些液体舱室里面。
可以很清晰看到航母无论使用哪种动力,动力部分单元其实都不会侵占到液体舱室空间大小,哪怕因为有烟道需要占用更多船体空间的常规动力航母,占用的舱室是防雷壁以上的上层空间,和水线下的舱室无关。
船只的大小才是液体燃油能装多少的关键!
3万吨艾塞克可是30万加仑,4万吨中途岛35万加仑,5万吨的合众国号50万加仑,7.8万吨的福莱斯特150万加仑
我们对比核动力和常规动力,往往拿尼米兹和小鹰比,但是这2条船相差1.5万吨排水量。得出核动力能比常规动力装更多的油这个观点,其实也并不正确!别急接着往下看。
这样又带来第二个问题,尼米兹不用重油,能否把原本用来装重油的空间全部装航空燃油呢?
航空母舰有大量飞机需要用到航空燃油,那么我们又必须来关注下航空燃油的种类和历史。又要从二战开始讲了。在这里要先讲讲燃油的一个重要参数–闪点
燃油的闪点代表燃油的挥发性和安全性,越高的闪点温度越安全,不容易挥发蒸汽和引起火灾。二战的活塞式飞机使用的是航空汽油闪点温度在-40℃的燃料。挥发性极高很不安全,燃油蒸汽危害很大。所以二战航母对航空汽油存放要特别照顾。
列克星敦就是被炸后,没注意航空汽油蒸汽泄漏导致火灾沉没。来张世界名画。
航空燃油舱首先要远离机舱核心区地方。并且还需要有装甲保护和二氧化碳灭火系统。日本航母如大凤还会在航空燃油舱封上水泥,防止震动导致舱体开裂蒸汽泄漏。看看大凤的航空油舱位置(见红圈处),其实二战的舰队航母航空汽油舱位置大致都是一前一后离开核心区。
二战后开始进入喷气时代,美国海军使用的JP5航空煤油比航空汽油安全多了。
JP5的闪点温度达到了60度。终于不用像航空汽油那么需要特意加强装甲的舱室存放了。那么看看第一级超级航母福莱斯特的航空燃油舱布局。
福莱斯特级有75万加仑JP5,另外还有75万加仑的航空汽油(当时还有大量螺旋桨机)。可以看到依然是遵守航空燃油远离核心机舱区域的。图上GS代表航空燃油舱,MR则是机舱,AMR是辅舱。
到了小鹰,企业,尼米兹时代,已经没有螺旋桨飞机了,更方便布局的JP5油舱按道理应该可以放到重油存放区域。但是我们看看下图。
依然把航空燃油(紫色块)放在核心区以外的地方,和福莱斯特位置类似。明明核动力航母能解放重油存放空间,为什么不加大航空燃油载量放到原本装重油的防雷层内?我们再看看各种燃油的闪点。
JP8美国空军用闪点38摄氏度
JP5美国海军用闪点60摄氏度
轻质/重质柴油水面驱护使用闪点55-120摄氏度
重油锅炉用闪点150-330摄氏度
题外话:
1991年的海湾战争发生在气温比较高的海湾地区,美国空军的飞机需要降落在航母上,给航母的安全性带来很大的挑战。HAI公司接到项目,研究JP-8燃料的泄漏对航母安全性的影响。
虽然JP5安全性已经提高很多,但是无法和柴油或者重油比。尤其核心区的防雷舱是作为防护手段,被击中后需要吸收能量的,也容易有泄漏,里面就是锅炉主机甚至反应堆。目前我找了很多资料,都没证据说明美国航母的核心区防雷舱内装航空燃油。但是不可否认现在JP5比过去航空汽油防护要求低很多,航空燃油空间增加更方便。
只是战时,敢往机舱外侧防雷舱装航空燃油吗?我们可以看几个例子进行推测下。
福莱斯特水线301米,满排不到8万吨,4600吨航空燃料。小鹰满排8万出头,水线同样301米,航空燃料在74年装过5919吨。企业317米水线,满排9.4万,航空燃油74年装过8240吨。尼米兹的原始计划SCB211A是7900吨,
小鹰这种船体还要装7800吨的重油。也就是总油量是13700吨左右。尼米兹的排水量比小鹰大1.5万吨,有更大的船体使得其最大航空燃油是10700吨(350万加仑),并没有超过小鹰总载油量。可见JP5虽然安全,但是也不是随便就能放到核心区的防雷舱内。
那么问题来了,尼米兹这种核动力航母防雷舱为了保证防护效果,需要有液体,那么放什么呢?1、放船用油DFM,可以为其他驱护编队加点油,2、直接加海水,二战打仗就这么做的。
所以我们又明白了第二个问题:
航空燃油的油舱位置,其实依然有限制的。防雷舱的油舱未必能加航空燃油。
所以当1992年美国海军曾经研究过用尼米兹舰体换小鹰动力,可以获得尼米兹相同的航空燃油载量和载弹量。看完上面的分析大家应该一点不奇怪。(看看红线处的描述),出自GAOCVX论证那份报告。
要多装油,无论核动力还是常规动力,都是往大造船体吧。只是1963年美国海军论证过,常规动力船体最具性价比的方案上限不超过9万吨。CVAL这种和尼米兹相同长度,满排8.8万吨的船算是性价比天花板了。
6万吨的001,总载油量9100吨左右(舰长节目透露),8.2万吨的小鹰总载油量1.37万吨,所以大家明白003大概能装多少油了吧?
预告:下一篇就要写航母补给了!
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