战舰都是用什么材料制造的?
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在战舰的发展历史当中,材料技术的进步成为了推动战舰建造材料变化,以及战舰性能进步的重要因素。战舰都用过哪些类型的材料建造?这些材料又对战舰的性能产生了怎样的影响呢? 在人类探索海洋的初期岁月里,木头成为了建造船舶的主要材料。而英国、法国、荷兰、西班牙等欧洲海上列强,也大多使用木质
在战舰的发展历史当中,材料技术的进步成为了推动战舰建造材料变化,以及战舰性能进步的重要因素。战舰都用过哪些类型的材料建造?这些材料又对战舰的性能产生了怎样的影响呢?
在人类探索海洋的初期岁月里,木头成为了建造船舶的主要材料。而英国、法国、荷兰、西班牙等欧洲海上列强,也大多使用木质风帆战舰,争夺海洋霸权。柚木、橡木等适合造船的树木资源,也因此成为了当时重要的战略资源。
随着工业革命的进行,重大的军事技术变革也逐渐展开。1853年,俄国与土耳其舰队围绕克里米亚半岛,爆发了“锡诺普海战”。在这场海战中,俄军舰队使用新式的爆炸开花弹攻击土军的木质风帆战舰。开花弹击穿木质战舰的船壳之后在舰内爆炸,造成了毁灭性的打击。开战仅1小时后,土军舰队就已经全军覆没。锡诺普海战的结果让海军列强认识到,在新式的炮弹面前,木质风帆战舰已经没有前途,使用钢铁建造的铁甲战舰开始登上历史舞台。
1853年的锡诺普海战中,土耳其舰队的木质风帆战舰舰队在短时间内全军覆没,宣告了木质风帆战舰时代的落幕
工业革命带来了欧洲列强钢铁产能和冶金技术的快速提升,这成为了铁甲舰诞生的重要基础。1859年,法国率先下水了世界上第一艘蒸汽动力铁甲舰:“光荣”号(Gloire),船体侧面有着120毫米厚的装甲。英国紧随其后,于1860年下水了自己的第一艘铁甲舰:“勇士”号(HMS Warrior),海军列强当中掀起了建造铁甲舰的浪潮。
在同一个历史时期里,除了钢材里含有的铁、碳元素外,人们还开始尝试在碳素钢的基础上、根据钢材用途的不同、按照一定比例添加其他的合金元素(如铬、镍等),以改善钢材的强度、韧性等性能,合金钢由此开始得到极大发展。其中,舰船用的高强度合金钢的制造技术也在历史当中不断得到改进和提高,至今依然是各国建造战舰的重要材料。
建造中的“胡德”号战列巡洋舰
由钢铁打造的舰体虽然十分坚固,但是如果战舰的上层建筑都采用钢铁建造的话,沉重的钢铁也会对战舰的整体平衡性和航海性能产生不利影响,战舰设计师为此引入了铝合金材料。用轻质的铝合金建造舰桥等上层建筑,在确保结构强度、便于焊接等优点的同时,也能大幅减轻上层建筑的重量,提升战舰航行性能,节省燃料,或者留出排水量以安装更多的武器装备。二战时期美国海军的主力驱逐舰:“弗莱彻”级驱逐舰一度大量采用铝合金材料建造上层建筑,但由于战时铝材短缺,后期又不得不开始使用结构钢来制造舰桥。
一度大量使用铝合金材料建造舰桥等上层建筑的“弗莱彻”级驱逐舰
虽然铝合金材料一度成为了战舰设计师们的宠儿,但在战后,美国和英国海军意外发现,一旦战舰起火,由熔点较低的铝合金材料建造的舰桥等上层建筑,会熔化并最终倒塌。因此,在1970年代以后建造的美英海军主力战舰上,铝合金材料一度消失。不过由于铝合金具备的重量优势以及其他诸多优点,至今依然被用在导弹快艇等需要突出高速性能、或者需要在浅水行动的舰艇的建造上。
采用了全铝合金船体的美国“独立”级濒海战斗舰(LCS),由于铝合金焊接工艺缺陷等原因,LCS的全铝合金船体在服役过程中发生了严重的腐蚀和结构开裂情况,导致舰体寿命极短,服役8-10年后就得退役
在需要下潜到深海作战的潜艇上,外壳采用的材料更为特别。我们知道,每下潜10米,海水压力就会增加一个大气压,而为了抵抗下潜时的巨大海水压力,潜艇耐压壳体用钢也需要采用高强度合金钢材,这也是目前各国建造核潜艇耐压壳使用的主要材料。而苏联/俄罗斯则另辟蹊径,在潜艇建造过程中,大量使用了强度高、耐蚀性好、耐热性高的钛合金材料建造耐压壳,使苏联/俄罗斯的潜艇拥有更大的下潜深度。
使用钛合金制造耐压外壳的“阿库拉”级攻击核潜艇,最大下潜深度可达600米以上
随着复合材料研究的突破和技术的进步,现代战舰也开始采用复合材料建造舰体。瑞典的“维斯比”级巡逻舰就是世界上第一批使用复合材料建造的战舰之一。它的船壳采用夹心结构,由聚氯乙烯(PVC)夹芯和碳纤维增强基复合材料(CFRP)构成。采用复合材料后,不但达到了为船体减重的效果,也能起到降低雷达信号反射特征、强化战舰隐身性能、规避水雷磁引信等作用。当前,各国海军都开始在战舰上探索复合材料的应用,成为了现代战舰建造材料的重要发展方向。
排水量仅640吨的“维斯比”级巡逻舰,被视为现代隐身战舰的先驱,但由于采用了造价昂贵的碳纤维复合材料建造舰体,单舰造价高达2亿美元以上
看到这里,有的舰长可能会问:历史上有没有用黄金建造的战舰呢?
答:用黄金造的船没有,叫黄金船的马儿倒是有一匹。
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