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二戰(zhàn)艦船動力艙布置及生存性Part3——同盟國航空母艦

2023-03-18 12:02 作者:Jean_Bart_1955  | 我要投稿

美國航空母艦

“列克星敦”級

????????“列克星敦”級航空母艦由戰(zhàn)列巡洋艦改造而來,保留了原本的動力艙設(shè)計,它采用了獨特的蒸汽-電傳動動力系統(tǒng),由鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電然后使用電動機驅(qū)動艉軸。電傳動系統(tǒng)雖然體積重量都相對較大,但由于汽輪機無需連接艉軸而電動機體積相對較小,因此動力艙的布置上更為靈活。

????????“列克星敦”級的主要動力艙橫向上分為3列,外側(cè)兩列為鍋爐艙,每列8臺鍋爐均在獨立艙室中,中間是串列的2個汽輪發(fā)電機艙,每艙2套汽輪機和發(fā)電機組,每套機組之間也有輕艙壁分隔。用于驅(qū)動艉軸的4套電動機組布置在艉部4個獨立電動機艙中。這套動力系統(tǒng)布局在當時的電傳動美國主力艦上較為常見,后來也成為了“蒙大拿”級和“中途島”級的動力艙設(shè)計基礎(chǔ)。

???????這種動力艙分艙高度細致且布局優(yōu)良,鍋爐艙被擊中時一般只損失1/16或1/8的動力,小概率損失3/16動力,電動機艙被擊中時一般只損失1/4動力,小概率損失1/2動力。雖然汽輪機發(fā)電艙幾乎不會在舷側(cè)魚雷攻擊中進水,但由于僅有兩個汽輪發(fā)電機艙,“列克星敦”級在遭受炸彈攻擊時仍可能一次性損失1/4乃至一半動力。此外,因電氣控制設(shè)備等電路設(shè)備布置集中,供電系統(tǒng)在受損或短路時有可能導(dǎo)致艦船喪失全部動力,這點在“薩拉托加”號的受損案例中已有體現(xiàn)。

“列克星敦”級的動力艙平面圖

“游騎兵”號

????????在設(shè)計“游騎兵”號時,美國海軍希望盡可能降低煙囪排煙對航空作業(yè)的影響,因此決定將動力系統(tǒng)盡可能后置以便于后置煙囪?!坝悟T兵”號的3個鍋爐艙因此被串列集中設(shè)置在了船尾部分,每艙并排布置2臺鍋爐,鍋爐艙前方設(shè)置串列設(shè)置兩個輪機艙,每艙一套汽輪機組,為了讓艉軸穿過且為了適應(yīng)艉部線型,“游騎兵”號的鍋爐艙整體抬高了一層。

????????“游騎兵”號任一輪機艙被擊中時將損失一半動力,任一鍋爐艙被擊中損失1/3動力,集中布置模式下,1號鍋爐艙和后輪機艙受損時損失全部動力的概率較高,一次性損失多個鍋爐艙和全部輪機艙的概率也較高。

“游騎兵”號的底艙甲板平面圖
“游騎兵”號的中縱剖面圖

“約克城”級

????????“約克城”級恢復(fù)了帶有煙囪的艦島設(shè)計,動力艙也因此改回了傳統(tǒng)布置。因舯部空間較大,“約克城”級設(shè)置了3列鍋爐艙,9臺鍋爐均位于獨立鍋爐艙中,鍋爐艙后方串列設(shè)置2個輪機艙,每艙并排設(shè)置兩套汽輪機組。

????????3列鍋爐艙設(shè)計使中央的3臺鍋爐基本不會在魚雷攻擊中進水,獨立鍋爐艙布置也讓單艙失效時動力損失降至1/9。然而,集中布置鍋爐、鍋爐和輪機組數(shù)量互質(zhì)以及分別設(shè)置飽和蒸汽鍋爐與過熱蒸汽鍋爐導(dǎo)致“約克城級”所有鍋爐和輪機組都被同一蒸汽管網(wǎng)連通,且通常情況下無法劃分獨立單元,動力系統(tǒng)任意部分受損后在被徹底隔離之前都將會影響整個動力系統(tǒng)的運作。

????????此外,集中布置下后輪機的蒸汽管穿過前輪機艙,前輪機艙的蒸汽管大量受損有可能導(dǎo)致永久性損失全部動力;前方2排鍋爐蒸汽管穿過后方過熱蒸汽鍋爐且沒有在前艙設(shè)置交聯(lián)旁路,第3排任一鍋爐艙受損則可能導(dǎo)致整列鍋爐喪失向輪機組供汽的能力。集中的鍋爐和輪機艙布置也增加了一次性損毀多臺鍋爐與全部輪機組的風(fēng)險。

“大黃蜂”號的動力系統(tǒng)平面布置圖和蒸汽管路圖
“約克城”號的中縱剖面圖

“胡蜂”號

????????美國海軍在“胡蜂”號航空母艦上引入了許多全新的獨特設(shè)計,其中就包括特殊的動力艙布置?!昂洹碧柕膭恿ε摬季诸愃啤袄欣飱W”級戰(zhàn)列艦,屬于集中式和交錯式動力艙之間的過渡型結(jié)構(gòu)。2個輪機艙分別設(shè)置在鍋爐艙前后并各安裝一套輪機組,中間的2排鍋爐艙分為6個獨立艙室各容納一臺鍋爐,兩排鍋爐艙之間又通過一排鍋爐控制艙間隔,為了供艉軸穿過同時避免抬高鍋爐,中央鍋爐艙寬度稍大且鍋爐靠右側(cè)布置留出了左側(cè)的左軸通道。其動力系統(tǒng)分為前后兩個獨立單元,和先前“游騎兵”與“約克城”的動力艙相比生存性有了很大提升,但由于鍋爐仍相對集中,還是存在一次性損失較多鍋爐的風(fēng)險。

“胡蜂”號的底艙甲板平面圖
“胡蜂”號的中縱剖面圖,它的鍋爐幾乎占滿了動力艙全高,必須在水平方向上和艉軸錯開否則就必須增高動力艙

“埃塞克斯”級

????????和條約時代的航母相比,“埃塞克斯”級在設(shè)計時的限制較小,排水量顯著增大,因此也能夠使用占用空間和重量較大但生命力明顯更好的動力系統(tǒng)布置。

????????“埃塞克斯”級的動力系統(tǒng)由4個鍋爐艙和2個輪機艙組成,鍋爐和輪機艙交錯布置,分為前后兩個完全獨立的單元,每個單元4臺鍋爐和2套輪機組,采用無中央縱壁大艙布置,單元之間沒有連通。前單元的2個鍋爐艙均并排布置2臺鍋爐;后單元為了給外軸留出通過空間避免架高而縱列布置鍋爐,艙室因此較長,相應(yīng)也增加了破艙時的進水量。

????????動力艙受到炸彈或魚雷損傷時,“埃塞克斯”級通常只會損失1/4或一半動力,若出現(xiàn)前輪機艙和3號鍋爐艙同時損毀的極端情況也能保留1/4動力,沒有前代航母一次性損失全部動力的風(fēng)險。

“埃塞克斯”級的動力艙布置圖和蒸汽管路圖
“埃塞克斯”級的縱剖面圖,它的動力艙長度要明顯大于先前的美國航母,煙道也占據(jù)了更多的空間

“中途島”級

????????由于體型相當巨大,“中途島”級的空間也比先前的航母寬裕得多,因此用上了更為復(fù)雜的動力艙結(jié)構(gòu)。

????????“中途島”級采用了與“蒙大拿”級戰(zhàn)列艦相似的動力艙布局,此設(shè)計脫胎于先前“列克星敦”級等電傳動艦船布局,它的動力艙分為橫向3列總計25個艙室,12個鍋爐艙串列布置在外側(cè)兩列,2個內(nèi)軸輪機艙串列布置在中間,2個外軸輪機艙位于鍋爐艙后方,發(fā)電機艙和水泵艙又進一步將2個內(nèi)軸輪機艙間隔開,2個外軸輪機艙也被水泵艙與鍋爐艙隔開。在這種復(fù)雜細致的分艙下,動力艙受到單枚炸彈或魚雷攻擊時,無論擊中位置“中途島”級最多也只會損失1/4動力,動力系統(tǒng)的生存性達到了巔峰,動力艙破損時的進水也被限制到最低。

“中途島”級的底艙甲板平面圖

英國航空母艦

“皇家方舟”號、“卓越”級和“不撓”號

????????“皇家方舟”號、“卓越”級和“不撓”號航母的動力艙結(jié)構(gòu)相同。與它們強大的裝甲防護不同,5艦的動力艙相對來說較為脆弱,英國海軍為了縮小裝甲防護區(qū)域減輕重量而將它們的動力艙壓縮到了2排艙室中。

????????“皇家方舟”號上3個鍋爐艙并排布置每個容納2臺鍋爐,3個輪機艙也并排布置每個容納1套輪機組,鍋爐艙和輪機艙之間用一段較短的動力艙控制室間隔?!白吭健奔壓汀安粨稀碧杽t在鍋爐艙和輪機艙之間設(shè)置了更長的間隔,并布置了航空燃油儲罐和彈藥庫。

????????并列三軸設(shè)計雖然能確保中央動力艙在舷側(cè)魚雷攻擊中不進水,但集中式布局導(dǎo)致一次性損失2/3甚至全部動力的風(fēng)險較大。

“皇家方舟”號的動力艙平面圖
“皇家方舟”號的動力艙側(cè)視圖
“卓越”級和“不撓”號的動力艙平面圖
“可畏”號的中縱剖面圖

“無赦”級

????????作為“卓越”級的改進型,2艘“無赦”級航母改用四軸推進,鍋爐增加至8座,動力艙布置上和“卓越”級有了很大不同。

????????“無赦”級為了便于布置煙道和降低裝甲重量仍沿用了集中式動力艙布局,不過鍋爐艙改成了左右分別串列布置2座,每艙串列布置2臺鍋爐,兩列鍋爐艙中間被一列艙室間隔,輪機艙改成了“田”字型布局,放置在鍋爐艙后方。

????????盡管布局上和之前的航母有所區(qū)別,但“無赦”級的動力艙生存性并沒有得到多大的提升,集中式布置下仍有一次性損失全部動力的風(fēng)險。

“不倦”號的中縱剖面圖
“無赦”號的橫剖面圖

“大膽”級

? ? ????與“中途島”級類似,“大膽”級航母因排水量較大而得以改用更為復(fù)雜、生存性更高的動力艙布局。

????????“大膽”級的動力艙直接套用了同時期英國戰(zhàn)列艦的動力艙布局,唯一的差異是它在輪機艙中額外分出了減速齒輪箱艙?!按竽憽奔壍倪@種細致分艙和單元式布局使其動力系統(tǒng)生存性遠超前代英國航母,與“喬治五世國王”級和“前衛(wèi)”號戰(zhàn)列艦相當。

“皇家方舟”號(R09)的各層甲板剖面

“巨像”級、“威嚴”級和“肯陶洛斯”級

????????作為戰(zhàn)時的臨時應(yīng)急航母,“巨像”和“威嚴”級沒有設(shè)置裝甲防護,為了保證生命力就必須增加結(jié)構(gòu)方面的生存性,因此“巨像”級和“威嚴”級將動力系統(tǒng)設(shè)置在了兩個獨立的機爐艙內(nèi),每艙2臺鍋爐1套輪機組,兩個機爐艙之間被另一艙段間隔從而消除了被一次性摧毀全部動力的風(fēng)險。后續(xù)的“肯陶洛斯”級沿用了相同的設(shè)計。

法國“阿羅芒什”號(原“巨像”號)的動力艙及蒸汽管路布置簡圖

法國航空母艦

“若弗爾”級

????????法國“若弗爾”級航母的動力艙設(shè)計與同時期的法國戰(zhàn)列艦和巡洋艦相似,它交錯布置了2個鍋爐艙和2個輪機艙,每個鍋爐艙“田”字形安裝4臺鍋爐,每個輪機艙安裝1套輪機組,總體構(gòu)型與“黎塞留”級戰(zhàn)列艦類似,特性也與“黎塞留”級戰(zhàn)列艦相同,這里不再贅述。

“若弗爾”級的底艙甲板平面圖,此圖雖然沒有畫出具體設(shè)備布置,但是從艉軸以及另一甲板平面的煙道布置圖來看仍能確認大致布局


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