當(dāng)人們站在海邊遠(yuǎn)眺軍艦,從海天線上首先露出來(lái)的永遠(yuǎn)是那根高高的桅桿。它是一艘軍艦不可缺少的重要裝備,從古至今歷經(jīng)了千年風(fēng)雨。
早在古埃及時(shí)期,人們就將帆掛在桅桿上御風(fēng)而行,此時(shí)桅桿是一個(gè)“大力士”,扛著巨大的風(fēng)帆為船舶提供動(dòng)力。后來(lái)船體越造越大,桅桿數(shù)量也越來(lái)越多,從一根、兩根發(fā)展到八、九根之多。
桅桿上懸掛的風(fēng)帆種類(lèi)也越來(lái)越多,再加上各種武器,形成了一套完整復(fù)雜的風(fēng)帆戰(zhàn)艦系統(tǒng)。它載著人們征服大海,推動(dòng)地理大發(fā)現(xiàn),進(jìn)入大航海時(shí)代。
隨著時(shí)代發(fā)展科技進(jìn)步,蒸汽機(jī)、柴油機(jī)、汽輪機(jī)等各種新型動(dòng)力不斷涌現(xiàn),風(fēng)帆也慢慢從動(dòng)力王座上滑落,桅桿作用也發(fā)生了翻天覆地的變化。
它不再是“扛帆力士”,而是成為預(yù)警指揮、瞄準(zhǔn)觀測(cè)、通訊導(dǎo)航的重要工具,變成一艘軍艦的耳目和索敵先鋒。
這些設(shè)備站得越高看得越遠(yuǎn),桅桿的個(gè)子也就越長(zhǎng)越高,同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)性、振動(dòng)、隱身等指標(biāo)提出更高要求。
早期桅桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,就是一根直立豎桿上懸掛各種裝備。后來(lái)設(shè)備越來(lái)越多越來(lái)越重,桅桿也愈加粗壯,發(fā)展出三腳桅、籠型桅、塔型桅、桁格桅、筒型桅、綜合一體化桅等多種形態(tài),還有大到極致的典型——桅樓。
1、三腳桅、籠型桅、桅樓
1906年,英國(guó)海軍在納爾遜勛爵級(jí)前無(wú)畏艦和第一艘無(wú)畏級(jí)戰(zhàn)列艦“無(wú)畏號(hào)”上裝備了三腳桅,此后一直使用到21世紀(jì)才慢慢淘汰。
三腳桅在直立桅的基礎(chǔ)上增加了兩根粗壯的支撐桿,使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性大大增加,承載力增強(qiáng),同時(shí)整體造型依然簡(jiǎn)潔輕巧,受風(fēng)阻力小,不易受炮火沖擊,抵抗船舶橫搖應(yīng)力的能力也很強(qiáng)。
同期美國(guó)海軍設(shè)計(jì)師更青睞造型新穎的籠型桅,它用一系列傾斜細(xì)柱按雙曲面和雙螺旋結(jié)構(gòu)交叉組成,看上去像一個(gè)編織的鳥(niǎo)籠。
1910年美國(guó)海軍在“南卡羅來(lái)納”號(hào)戰(zhàn)列艦(BB-26)裝備籠型桅,隨后成為許多戰(zhàn)列艦和裝甲巡洋艦的標(biāo)配,一直到1920年代的科羅拉多級(jí)戰(zhàn)列艦。
俄國(guó)海軍的兩艘安德烈?佩爾沃茲萬(wàn)尼級(jí)戰(zhàn)列艦上也采用了這種桅桿。
與三腳桅相比,籠型桅達(dá)到同樣強(qiáng)度只需更小型的構(gòu)件搭建,建造工藝性好,承載能力和可用高度差不多。但是在抵抗軍艦橫搖應(yīng)力和炮火沖擊方面不如前者,容易受震蕩擺動(dòng),于是就發(fā)生悲劇了。
1918年1月15日,“密歇根”號(hào)戰(zhàn)列艦遭遇強(qiáng)風(fēng)暴襲擊,在船體大幅橫搖過(guò)程中籠型桅難以承受強(qiáng)大的應(yīng)力從最窄處整體倒塌,造成嚴(yán)重?fù)p失。
海軍調(diào)查后發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槲U鋼管進(jìn)水低溫結(jié)冰,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂才引發(fā)事故。還發(fā)現(xiàn)“康涅狄格”號(hào)戰(zhàn)列艦上籠型桅也出現(xiàn)屈曲跡象。
所以從1930年代開(kāi)始,美軍逐漸用更堅(jiān)固的三腳桅改造舊戰(zhàn)艦,同時(shí)安裝更大更重的火控設(shè)備。
較新的田納西級(jí)和科羅拉多級(jí)戰(zhàn)列艦仍然保留了籠型桅,但增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
日本海軍師承英國(guó),主力戰(zhàn)艦自然也是三腳桅。但隨著軍艦性能需求越來(lái)越高,需要增加的觀察、射擊、指揮平臺(tái)也越來(lái)越多,于是日本人就在三腳桅桿周邊搭建了許多平臺(tái),為射擊指揮儀、測(cè)距儀、防空所、觀察所等各種設(shè)備提供支持,如金剛級(jí)、扶桑級(jí)、伊勢(shì)級(jí)、長(zhǎng)門(mén)級(jí)戰(zhàn)列艦等。
平臺(tái)越堆越高,慢慢長(zhǎng)成一座樓,就呈現(xiàn)出“桅樓高百尺”的典型特點(diǎn)。如扶桑級(jí)戰(zhàn)列艦桅樓高出水面達(dá)40米以上,經(jīng)常被西方海軍同行認(rèn)為頭重腳輕,嘲笑為“圣誕樹(shù)”。
當(dāng)然西方海軍也有類(lèi)似的桅桿結(jié)構(gòu),只是沒(méi)有日軍這樣夸張。
2、塔型桅、桁格桅、筒型桅、多面體輕型桅、綜合一體化桅桿
二戰(zhàn)后軍艦進(jìn)入導(dǎo)彈時(shí)代,艦上的電子設(shè)備越來(lái)越多,體積越來(lái)越大。導(dǎo)航雷達(dá)、三坐標(biāo)搜索雷達(dá)、火控雷達(dá)、電子戰(zhàn)對(duì)抗設(shè)施等大家伙重達(dá)幾百公斤到數(shù)噸,傳統(tǒng)桅桿再也無(wú)力承擔(dān)。
尤其蘇軍電子設(shè)備更加雄壯,因此桅桿和上層建筑逐漸融合發(fā)展出塔型桅。
塔型桅和船體一樣有縱橫骨架,內(nèi)外結(jié)構(gòu)同時(shí)受力,強(qiáng)度非常好,承載能力超強(qiáng),可維護(hù)性也較好,和二戰(zhàn)時(shí)期的桅樓外形有些相似。
缺點(diǎn)是迎風(fēng)阻力大,雷達(dá)反射截面大,隱身性能不好,對(duì)船體穩(wěn)性影響較大。
蘇聯(lián)肯達(dá)級(jí)導(dǎo)彈巡洋艦就因?yàn)轶w型小,干舷低,裝備大量重裝備導(dǎo)致頭重腳輕,在波羅的海的惡劣海況中一直穩(wěn)性不佳,總是提心吊膽害怕傾覆。
雖然艦體中部有一對(duì)減搖鰭,還有大段舭龍骨,但仍不能完全解決問(wèn)題,直到后來(lái)的金雕級(jí)、卡拉級(jí)等大型反潛艦才搞定。
美軍也面臨電子設(shè)備增加的問(wèn)題,但美國(guó)電子技術(shù)水平高,雷達(dá)設(shè)備相對(duì)輕便小巧,所以大多數(shù)軍艦采用由鋼結(jié)構(gòu)多面平衡受力的桁格桅,只有核動(dòng)力巡洋艦采用塔形桅。
桁格桅重量輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受風(fēng)面積小,對(duì)船體穩(wěn)性影響小,使用非金屬材料時(shí)隱身效果較好。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、承載能力和抗振動(dòng)疲勞性稍遜一籌。
桁格桅在斯普魯恩斯級(jí)驅(qū)逐艦首先采用,后來(lái)在提康德羅加級(jí)巡洋艦等多款戰(zhàn)艦上廣泛推廣。
阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦不是桁格桅,而是一種獨(dú)特的后傾多面體輕型桅,由一根傾斜主梁加兩根加強(qiáng)支撐桿組成,像一根祖?zhèn)鳌傲酪录堋?。日?span id="iztn4ep" class="candidate-entity-word" data-gid="18405105" qid="6574005674806613256" mention-index="0">愛(ài)宕級(jí)驅(qū)逐艦上也采用這種結(jié)構(gòu)。
多面體輕型桅重量輕,受風(fēng)面積小,雷達(dá)反射截面積小,具備較好的隱身能力。除承載能力較小外,其他指標(biāo)都不錯(cuò),是一種新興的桅桿形式。
筒形桅外形細(xì)長(zhǎng),橫截面為圓形,安裝在船體甲板或甲板室上,承載能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都很強(qiáng),僅次于塔形桅。
缺點(diǎn)是桅桿底部接觸面小,桿體較高隨船搖擺慣性大,不適合作為主桅安裝在艦橋上,因此在貨船和油輪上使用較多,軍艦上使用較少。
諾克斯級(jí)護(hù)衛(wèi)艦艦體中央矗立著一個(gè)大煙囪,與上面的桅桿合二為一,形成一種特殊的筒狀煙囪桅。結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固,可搭載大型雷達(dá),占用空間也小,很有個(gè)性。
隨著多功能相控陣?yán)走_(dá)出現(xiàn),軍艦上的雷達(dá)數(shù)量大幅減少。相控陣?yán)走_(dá)與艦橋融合在一起,桅桿就得到很大的解放。
綜合一體化桅桿又叫 “ 封閉式桅桿/傳感器系統(tǒng)”,它將各種雷達(dá)、通信及電子戰(zhàn)設(shè)備組合在一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)中,通過(guò)綜合射頻管理解決電磁干擾和兼容問(wèn)題。不僅隱身性能大幅增加,也避免了昂貴的電子設(shè)備受海水侵蝕和外力損壞,成為新一代戰(zhàn)艦的重要標(biāo)志。和風(fēng)漫談原創(chuàng),禁止抄襲。
2000年,美軍首先在圣安東尼奧級(jí)船塢運(yùn)輸艦上使用封罩式桅桿/雷達(dá)(AEM/S)系統(tǒng),將SPS-48E對(duì)空搜索雷達(dá)等多種天線,封裝在用FSS頻率選擇材料制成的外罩內(nèi),開(kāi)創(chuàng)了綜合一體化桅桿先河。
后來(lái)英國(guó)45型、德國(guó)F-124級(jí)、挪威南森級(jí)、法意歐洲多任務(wù)護(hù)衛(wèi)艦(FREMM)等也都采用綜合一體化桅桿,但雷達(dá)綜合性能有所不足。
我們的055大驅(qū)裝備更先進(jìn)的雙波段雷達(dá)、綜合射頻系統(tǒng)和一體化桅桿,成為當(dāng)今世界上的最強(qiáng)戰(zhàn)艦之一。
美國(guó)朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦為了追求極致隱身性能,甚至完全取消桅桿,將所有電子設(shè)備隱入全封閉式船艛中,從外形上改變了人們對(duì)軍艦的傳統(tǒng)印象。當(dāng)然效果如何,仍有待驗(yàn)證。
總之,軍艦桅桿隨著技術(shù)進(jìn)步與作戰(zhàn)需求改變而不斷變化。無(wú)論是作為“扛帆力士”還是作為“軍艦耳目”,它對(duì)艦船的重要性都不可替代,未來(lái)也將變得更先進(jìn)、更強(qiáng)大!
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