微觀航母之升降機(jī)

希弦

舷側(cè)升降機(jī)

升降機(jī)是航母飛行甲板上重要的艦面設(shè)備，是飛行甲板與機(jī)庫(kù)之間進(jìn)行艦載機(jī)調(diào)度的關(guān)鍵設(shè)備。通過(guò)升降機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，形成有序的艦載機(jī)飛行作業(yè)循環(huán)回路，完成艦載機(jī)的入庫(kù)、檢查、維護(hù)、出庫(kù)、掛彈、待命等基本作業(yè)保障。升降機(jī)，與艦載機(jī)、斜角甲板、助降系統(tǒng)、彈射器等方面的技術(shù)類(lèi)似，都在不斷的技術(shù)迭代中共同助推著航母技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展。

早期的艦載機(jī)用升降機(jī)就布置在飛行甲板的中線及附近，這對(duì)于當(dāng)時(shí)尚屬輕型的航母而言，有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便、艦體的防浪性和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。但這種在飛行甲板中線開(kāi)大口的舷內(nèi)式升降機(jī)，對(duì)甲板和艦體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都會(huì)造成不小的損害，需要幾百噸的鋼材來(lái)強(qiáng)化彌補(bǔ)。舷內(nèi)升降機(jī)一旦發(fā)生故障，又沒(méi)有停在飛行甲板平面時(shí)，就會(huì)在飛行甲板中部形成一個(gè)凹坑，嚴(yán)重影響了艦載機(jī)的正常起降和艦載機(jī)在機(jī)庫(kù)與甲板間的移動(dòng)。

舷側(cè)升降機(jī)設(shè)置于飛行甲板的舷邊，艦載機(jī)進(jìn)出機(jī)庫(kù)的開(kāi)口在艦體舷側(cè)，自然艦體在設(shè)計(jì)和建造上對(duì)此就要額外考慮。舷側(cè)升降機(jī)張出的懸臂梁結(jié)構(gòu)同樣是技術(shù)難度不小的問(wèn)題，加之舷側(cè)升降機(jī)的整套系統(tǒng)較重，以及在應(yīng)用上為避免海浪打上升降平臺(tái)，這對(duì)航母的舷高有一定要求，所以舷側(cè)升降機(jī)一般只能在大中型航母上應(yīng)用。

雖然舷側(cè)升降機(jī)的技術(shù)難度較大，但其所帶來(lái)的好處也非常明顯：航母的飛行甲板不必開(kāi)口，提高了艦體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。而且由于舷側(cè)升降機(jī)的甲板開(kāi)口是三邊固定，另一邊是開(kāi)放式的，在艦載機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)中，艦載機(jī)的尺寸適應(yīng)能力更強(qiáng)，只要機(jī)體寬度和高度不大于機(jī)庫(kù)舷側(cè)大門(mén)的開(kāi)口尺寸即可。若艦載機(jī)的機(jī)身長(zhǎng)度稍長(zhǎng)，超過(guò)了升降機(jī)平臺(tái)的尺寸，機(jī)身可在平臺(tái)開(kāi)放式的一側(cè)伸出舷外，仍可以順利進(jìn)出機(jī)庫(kù)。那么對(duì)比看，舷內(nèi)升降機(jī)在這方面限于飛行甲板封閉開(kāi)口的尺寸，沒(méi)有過(guò)多的余地，甚至有的艦載機(jī)為保證機(jī)身的長(zhǎng)度和寬度都小于升降平臺(tái)的尺寸，在機(jī)體設(shè)計(jì)上除了主翼、平尾折疊外，還要對(duì)機(jī)頭和尾椎進(jìn)行折疊設(shè)計(jì)。

舷內(nèi)升降機(jī)，較于舷側(cè)升降機(jī)除了在艦載機(jī)適應(yīng)上的突出差異外，還因甲板中線舷內(nèi)升降機(jī)的存在限定了艦載機(jī)的起飛和回收作業(yè)效率。也正是這兩方面的根本性劣勢(shì)，使得舷內(nèi)升降機(jī)在目前的航母應(yīng)用中僅限于飛行甲板空間狹窄、搭載艦載機(jī)數(shù)量有限的輕型航母，而大中型航母上用于艦載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)的升降機(jī)皆為舷側(cè)式。

在大中型航母上舷側(cè)升降機(jī)的數(shù)量是根據(jù)機(jī)庫(kù)的布置和艦載機(jī)進(jìn)出機(jī)庫(kù)的需要來(lái)初步確定的，升降機(jī)的位置同樣也是圍繞艦載機(jī)展開(kāi)，要考慮艦載機(jī)艦面作業(yè)時(shí)進(jìn)出機(jī)庫(kù)的路線，既便于著艦回收的艦載機(jī)進(jìn)入飛行甲板下方的機(jī)庫(kù)，又利于出庫(kù)的艦載機(jī)快速在彈射起飛位、在待機(jī)區(qū)就位。在美國(guó)超大型飛行甲板的航母上，舷側(cè)升降機(jī)的數(shù)量是4部，左舷斜角甲板尾段處1部，右舷艦島前2、后1共3部。這種在“小鷹”級(jí)航母上發(fā)端的舷側(cè)升降機(jī)布置方式憑借著艦載機(jī)進(jìn)出機(jī)庫(kù)路線上的優(yōu)越性，成為了隨后美國(guó)核動(dòng)力航母時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)形式。

在“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)和“遼寧”艦右舷艦島前后各設(shè)置有1部舷側(cè)升降機(jī)。限于升降平臺(tái)方正外形的尺寸面積，舷側(cè)升降機(jī)對(duì)蘇-33或殲-15“飛鯊”重型艦載機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力只有1架。那么，國(guó)產(chǎn)航母舷側(cè)升降機(jī)就極有可能引入美航母上的增加三角形區(qū)域的成功設(shè)計(jì)

艦載機(jī)作為舷側(cè)升降機(jī)的最主要的轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)象，其升降平臺(tái)的尺寸形狀和轉(zhuǎn)運(yùn)能力也都要取決于艦載機(jī)的機(jī)體尺寸和轉(zhuǎn)運(yùn)數(shù)量。對(duì)于大中型航母而言，舷側(cè)升降機(jī)的提升能力在40噸以上，可同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)2架機(jī)翼折疊后的艦載機(jī)。但同時(shí)因具體需求的差異，在升降平臺(tái)的形狀上又是不盡相同的。

最基本最簡(jiǎn)單的舷側(cè)升降機(jī)形狀就是近似方正的矩形，在美國(guó)早期的“福萊斯特”級(jí)和蘇俄的“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)、“瓦良格”號(hào)上就是這樣。隨后的美國(guó)現(xiàn)役航母的舷側(cè)升降機(jī)在這種矩形的基礎(chǔ)上增加了一塊三角形區(qū)域，雖然這塊增加的三角形區(qū)域面積不大，但足夠容下固定翼艦載機(jī)折疊后的一側(cè)主翼，非常高效直接地增加了升降平臺(tái)的有效停機(jī)載放空間，改善了舷側(cè)升降機(jī)在同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)2架固定翼艦載機(jī)時(shí)空間局促的狀況，也使得艦載機(jī)在進(jìn)出機(jī)庫(kù)、或在舷側(cè)升降機(jī)停放時(shí)可以更為隨意、自由度更高。比如某些機(jī)身較長(zhǎng)的機(jī)型即可沿著這個(gè)三角形的斜邊方向停放，這樣斜向進(jìn)入機(jī)庫(kù)后比正向進(jìn)入時(shí)更方便機(jī)庫(kù)內(nèi)的轉(zhuǎn)向掉頭。這種設(shè)計(jì)的進(jìn)一步拓展，便是法國(guó)“戴高樂(lè)”號(hào)航母上舷側(cè)升降機(jī)的梯形形狀。

舷側(cè)升降機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，就是通過(guò)液壓能來(lái)帶動(dòng)鋼索，然后拉動(dòng)升降平臺(tái)上的栓固點(diǎn)來(lái)達(dá)到提升升降平臺(tái)的目的。舷側(cè)升降機(jī)主要由升降平臺(tái)、液壓油缸組件、動(dòng)滑輪組、垂直導(dǎo)向輪和水平導(dǎo)向輪、垂向?qū)Р邸撍?、液壓鎖銷(xiāo)、控制系統(tǒng)、安全保障設(shè)施等構(gòu)成。舷側(cè)升降機(jī)的外在結(jié)構(gòu)為懸臂梁形式，機(jī)庫(kù)的舷邊設(shè)有開(kāi)口，在此開(kāi)口外設(shè)有兩道垂直的導(dǎo)槽，升降機(jī)平臺(tái)的兩側(cè)以4組（每組4根）鋼索懸吊。升降平臺(tái)，是舷側(cè)升降機(jī)系統(tǒng)中最基本的也是最大的部件，即便設(shè)計(jì)時(shí)在滿足載運(yùn)預(yù)定載荷的基礎(chǔ)上要盡可能做到輕量化，但其自身重量也還是有近百噸。

液壓油缸組件是舷側(cè)升降機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力源，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)滑輪組、導(dǎo)向輪、鋼索等機(jī)械部件將液壓能轉(zhuǎn)化為拉動(dòng)鋼索使升降平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械動(dòng)能。高壓液壓油進(jìn)入油缸使得升降平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng);升降平臺(tái)在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，迫使液壓油流出油缸;同時(shí)通過(guò)主控制閥控制液壓油進(jìn)出油缸的流量來(lái)控制升降平臺(tái)上下運(yùn)行的速度。在此過(guò)程中，舷側(cè)升降機(jī)的結(jié)構(gòu)不僅要能承受升降平臺(tái)的自重、額定載荷，還要承受外在的風(fēng)載、浪載，以及由于航母和升降平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷。

大中型航母上的舷側(cè)升降機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力在40～60噸間。如“尼米茲”級(jí)航母上的升降平臺(tái)的寬度為15.9米，機(jī)庫(kù)端的長(zhǎng)度為23.5米、舷外側(cè)為25.9米，整體的面積在360平方米以上，空間上不僅可同時(shí)載運(yùn)2架固定翼艦載機(jī)，需要的話還能再停放下一架“海鷹”直升機(jī)。舷側(cè)升降機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)效率很高，在飛行甲板和機(jī)庫(kù)之間運(yùn)行一次只需25秒，加上裝卸備停的各15秒時(shí)間，也就是說(shuō)舷側(cè)升降機(jī)在1分鐘內(nèi)即可完成艦載機(jī)在飛行甲板和機(jī)庫(kù)甲板間的轉(zhuǎn)運(yùn)。

航母上的艦員查看舷側(cè)升降機(jī)的液壓油缸組件的監(jiān)視控制面板。液壓系統(tǒng)是舷側(cè)升降機(jī)的動(dòng)力

彈藥升降機(jī)

隨著艦載機(jī)作戰(zhàn)能力的多樣化、彈藥技術(shù)的進(jìn)步以及航母編隊(duì)在用途上的多樣化，航母上所要搭載的武器彈藥不僅要儲(chǔ)備足夠，在類(lèi)型上也更為豐富。數(shù)百甚至上千噸的武器彈藥，在航母上必須存放在專(zhuān)門(mén)設(shè)置且具有嚴(yán)密防護(hù)的彈藥庫(kù)中。航母上的彈藥庫(kù)一般布置在航母水線以下的主動(dòng)力機(jī)艙前后兩端的裝甲艙室內(nèi)。以“尼米茲”級(jí)航母為例，3000噸左右的彈藥儲(chǔ)備量，在水線以下有22個(gè)彈藥存儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)根據(jù)彈藥存儲(chǔ)類(lèi)型又劃分為35個(gè)大小不一的彈藥庫(kù)，集中在艦艏和艦舯區(qū)域。

快速高效地將武器彈藥從彈藥庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)至飛行甲板給艦載機(jī)掛彈，或在海上補(bǔ)給保障作業(yè)中將補(bǔ)給來(lái)的武器彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)儲(chǔ)存到彈藥庫(kù)內(nèi)，就是航母上的彈藥貯運(yùn)作業(yè)。以甲板作業(yè)中給艦載機(jī)的掛彈來(lái)看，航空彈藥的貯運(yùn)作業(yè)可基本劃分為彈藥庫(kù)內(nèi)的彈藥取出、轉(zhuǎn)運(yùn)到指定區(qū)域的彈藥裝配、彈藥的水平轉(zhuǎn)運(yùn)以及彈藥升降機(jī)貫穿各甲板的垂向運(yùn)輸?shù)热舾苫经h(huán)節(jié)。與此相關(guān)的作業(yè)設(shè)備包括可升降推車(chē)、支架式推車(chē)、軌道式起重機(jī)、彈藥升降機(jī)等幾千套轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備，這其中彈藥升降機(jī)是彈藥貯運(yùn)作業(yè)的垂向運(yùn)輸環(huán)節(jié)中尤為重要的艦上固定設(shè)備。

彈藥升降機(jī)的主要工作原理和結(jié)構(gòu)與艦載機(jī)用的舷內(nèi)升降機(jī)相似，只不過(guò)載運(yùn)能力要小得多，在動(dòng)力源型式上除了液壓式，還有機(jī)電鋼索式、機(jī)械螺桿式等類(lèi)型。特別是出于安全角度的考慮，彈藥升降機(jī)的運(yùn)輸路線并非如艦載機(jī)用升降機(jī)的那般直接，不是直接連接彈藥庫(kù)與飛行甲板，而是采用交錯(cuò)式設(shè)計(jì)，分為下層和上層彈藥升降機(jī)。“尼米茲”級(jí)航母上有6臺(tái)下層彈藥升降機(jī)和3臺(tái)上層彈藥升降機(jī)。6臺(tái)下層彈藥升降機(jī)負(fù)責(zé)把彈藥運(yùn)送到機(jī)庫(kù)主甲板下一層的裝配區(qū)，在該層甲板的艦員食堂兼彈藥裝配區(qū)以流水線的方式完成彈藥的戰(zhàn)斗部、彈翼、制導(dǎo)、引信等部件的裝配后，再由3臺(tái)上層彈藥升降機(jī)把彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)到飛行甲板的“臨時(shí)彈藥存儲(chǔ)區(qū)”（bombfarm），等待給艦載機(jī)的掛彈作業(yè)。

同艦載機(jī)用的舷側(cè)升降機(jī)類(lèi)似，彈藥升降機(jī)的布置、數(shù)量和轉(zhuǎn)運(yùn)路線同樣是依據(jù)彈藥庫(kù)、彈藥裝配區(qū)的位置和飛行甲板開(kāi)口以及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的安全性等方面來(lái)綜合確定的。但在這多種因素平衡下，目前“尼米茲”級(jí)等航母上的上層彈藥升降機(jī)的開(kāi)口是靠近艦舯的，正好或靠近艦面的飛行作業(yè)區(qū)。上層彈藥升降機(jī)在進(jìn)行武器彈藥的作業(yè)中往往會(huì)干擾艦載機(jī)的起飛和著艦回收作業(yè)。加之，彈藥升降機(jī)的升降平臺(tái)面積和載運(yùn)能力偏小偏低，因此彈藥在裝配區(qū)裝配完成后的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑還可通過(guò)上層彈藥升降機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)庫(kù)甲板，然后統(tǒng)一再由舷側(cè)升降機(jī)運(yùn)至飛行甲板。但這隨之而來(lái)的是，可能與艦載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)的沖突。

通過(guò)舷側(cè)升降機(jī)可統(tǒng)一從機(jī)庫(kù)甲板向飛行甲板轉(zhuǎn)運(yùn)彈藥，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是與艦載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)的沖突

針對(duì)上述缺憾，在美國(guó)海軍最新下水的“福特”級(jí)航母上，對(duì)彈藥貯運(yùn)作業(yè)的相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了顛覆性的設(shè)計(jì)。其彈藥裝配區(qū)提高至機(jī)庫(kù)甲板上面的中樓甲板層，離飛行甲板很近，裝配完的彈藥可迅速提升到飛行甲板，作業(yè)效率明顯提高。而且作為專(zhuān)用的彈藥裝配區(qū)不再兼顧艦員食堂的職能，空間面積更大、更靠近舷側(cè)。由此，彈藥升降機(jī)在布置上讓出了飛行作業(yè)區(qū)，更靠近右舷，可以利用航母右舷更充裕的空間布置4部上層彈藥升降機(jī)，這樣不僅降低了對(duì)飛行甲板作業(yè)的影響，也提高了包括彈藥貯運(yùn)作業(yè)在內(nèi)的甲板作業(yè)的效率和安全性。加之，“福特”級(jí)航母配備的11部先進(jìn)彈藥升降機(jī)（4部上層、7部下層）采用的是永磁直線同步電機(jī)技術(shù)，不僅速度快、可靠性高，而且升降平臺(tái)的面積更大，長(zhǎng)約5.9米、寬約2.4米，載運(yùn)能力更是高達(dá)21.8噸左右，遠(yuǎn)超此前的2.5噸。

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