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军舰服役前的终极考验:抗冲击试验不炸一下怎么知道可不可靠

时间: 2023-10-25 05:20:27 |   作者: 产品展示

  冲击是指一个系统在相当短的时间内(通常以毫秒计),受到瞬态激励,其位置、速度或加速度发生突然变化的物理现象。在现代海战中,舰艇不可避免地会面临冲击问题,包括海上风浪、水下接触性与非接触性爆炸以及自身发射武器时的反冲击等,这些冲击往往会给舰体和舰上设备造成不可忽视的损伤和破坏。

  抗冲击测试,又称“战斗毁伤测试”(下文简称BDT),是“交付前海试”(又称船厂海试,最重要的包含航母舰载各主要系统和设备功能检查、系留航行训练和舰艇航行性能测试,具体测试项目包括舰艇高速转弯、舰载机起降、消防联动控制系统、武器系统等)的重要项目之一。

  BDT详细的细节内容是通过一系列预设在水下的炸药(模拟敌军鱼雷、水雷或航弹近失弹)在可控深度和靠近航母的一定距离内引爆,以检验航母舰体、及舰载有效载荷设备抗水下冲击波打击的能力。其最大的目的是:验证航母在实战环境下,在遭受敌军水下火力打击后,仍能执行作战任务的能力,评估装舰设备的抗冲击性能,确定抗冲击修改设计,为后续军舰的抗冲击改进提供依据。

  美国海军几十年来从始至终坚持对新型航母进行BDT测试,主要是基于二战期间的日美航母对决经验,实战显示,对多数航母构成致命性打击的,通常是水下鱼雷。舰船抗冲击测试大致上可以分为三种:第一种是通过特定方式,对于舰载设备做测试;第二种是模型测试,就是使用和实舰类似的等比例模型,进行水下爆破测试,并以测试数据作为损管参考;第三种就是美军这种,直接拿实舰来测试。

  1946年,美国在“十字路口”行动中,使用了数十艘各型军舰来检验其在核爆中的生存能力

  全舰抗冲击试验是一种对战舰抗爆抗冲击能力接近于实战的测试考核方法。美国海军二战后最早的抗冲击试验可以追溯到比基尼岛礁核试验。1946年到1958年,美军在马绍尔群岛共进行了60多次和氢弹的爆炸,其中在比基尼环礁进行的核试验就多达23次。

  为了测试战舰在核战争条件下的抗爆能力,美国海军将大量退役的战舰和缴获的日德战舰统统拉到这座岛礁附近的海域经受轰击,这中间还包括二战时期美军战功赫赫的“萨拉托加”号航母、日本海军“长门”号战列舰,德军仅存的大型战舰“欧根亲王”号巡洋舰,还有一众航母战舰等。1946年7月25日,美国进行了第一次水下核爆炸,巨大的威力瞬间炸沉了11艘大型战舰并炸伤6艘。这些试验让美国掌握了核武器对舰船毁伤效果的第一手资料。

  最近几十年以来,几乎美国海军每一型新服役的舰艇都要接受抗爆炸冲击试验。除了“福特”号航母之外,典型的例子包括:1987年,“尼米兹”级航母的“罗斯福”号(CVN-71);1987年,“提康德罗加”级巡洋舰的“莫比尔湾”号(CG-53);1990年,“黄蜂”级两栖攻击舰“黄蜂”号;2008年,“圣安东尼奥”级船坞运输舰“梅萨维德”号(LPD-19);2016年,两型濒海战斗舰,“密尔沃基”号(LCS-5)和“杰克森”号(LSC-6)。

  去年8月初,美国海军在佛罗里达州圣奥古斯丁海滩附近进行了“福特”号航母的第三次全舰冲击试验,期间一艘作业船拖曳约18吨炸药在距航母右舷一定距离的水下爆炸,爆炸能量相当于3.9级地震。此次爆炸与前两次相比,距离航母右舷更近。“福特”号航母没发生重大损伤,爆炸造成的破坏比预期小,且在马上就要来临的可用性维修期间需要维修的工作量也比预期少。

  这三次全舰冲击试验的爆炸点离航母慢慢的接近,舰上约3000名舰员共同参与试验。爆炸发生后,舰员进行了损坏管控,排查进水或起火的迹象,并检查作战系统,以确保作战能力的迅速恢复。8月9日,“福特”号航母指挥官保罗兰齐洛塔上校表示,此次爆炸没有造成进水或起火,没有重大人员受伤或死亡,直升机在爆炸发生后几分钟内降落在航母上,表明该航母仍处于战斗状态。舰员们将在接下来的几天里仔细检查各系统,以明确所有损坏,同时航母将进行高速航行,在30节航速下返回弗吉尼亚州。

  “福特”号航母执行官吉姆唐尼少将表示,按1987年“罗斯福”号航母最后一次全舰冲击试验的经验,海军最初预计一系列冲击试验后航母将需较长时间的维护,但经过仔细审查后,海军发现与2019年预测的工作量相比少了约50%,并在7月16日第二次冲击试验后对预测进行了修订。“福特”号航母上有数千个传感器用于监测系统状况,还增加了数千个传感器用于冲击试验。这一些数据将与模型作比较,指导海军航母应怎么样应对爆炸冲击,有关技术和经验还可用于发展未来航母,提升船体和舰载系统生存能力。

  航母舰员将对系统及任务区进行逐步排查,探明是否有任何近期到中期的调整。目前,在初始阶段,未曾发现任何大的调整,即使是双波段雷达等易损系统也能很好地经受住冲击试验。完成全方面检查仍需要几天时间。唐尼指出,维修期间只有约5%的工作与冲击试验后的修复有关;其余时间将对该航母进行现代化改造,为2022年底进行首次部署做准备。航母完成检查后,将前往弗吉尼亚州的纽波特纽斯造船厂进行为期几个月的维护。

  BDT最初属于新航母执行首次部署后的测试项目,通常由美海军人员进行。但从美海军的“罗斯福”号(CVN-71,尼米兹级4号舰,1986年10月交付海军)核航母开始,改为首次部署前进行,其BDT于1987年完成。

  BDT的具体测试步骤如下:测试人员首先记录航母受水下冲击前的状态,同时记录当天的海况和天气特征情况;完成测试炸药在水上浮筒及水下装置的安放工作,并做好引爆准备;炸药就位后,航母舰上人员在战斗位置就位开始倒计时,布置在舰上各处的录音机、动态图像摄影机及其他记录仪器开机;现场指挥官下令引爆炸药,仪器记录航母遭模拟水雷、鱼雷爆炸水下冲击时的各项状况;航母遭冲击后,运行所有舰载作战系统,并检测各系统在遭打击后的运作状况并记录;损管人员开始对航母受损部位进行故障检修,并记录受损状况。

  从以上步骤显而易见,BDT是完全基于实战标准对新型航母来测试,是美海军新航母服役前的“最终检验”,也可理解为实战前的“必过关卡”。“福特”号作为美国最新建造的新一代航空母舰,采用了很多新技术,如新型核反应堆、推进系统、电力系统、电磁弹射器和双波段雷达等,因而更有必要进行全舰冲击试验来检验这些新设备的战场抗损伤能力。

  美国上一次对航母进行全舰冲击试验,还是1987年“对尼米兹”级航母“罗斯福”号进行的

  美国海军之所以如此重视军舰的抗冲击测试,是因为对于美国海军来说,实弹攻击的效果远远强于计算机模拟获得的理论数据,而且试验得出的结论并不只用于防御设计,能够准确了解该爆炸当量下,舰艇结构破损,舰上设备、电子零件失灵的状况,还能反过来应用,成为设计攻击舰艇武器的重要参考指标。

  1991年2月18日,在海湾战争期间,美国海军“塔拉瓦”级两栖攻击舰“特里波利”号作为美英联合反水雷部队的旗舰,担负着在波斯湾北部海域的扫雷任务。一枚伊军布放的水雷却还是碰上了“特里波利”号,随着一声巨响,“特里波利”号被炸开了一个4.8米×7.5米的裂口,但“特里波利”号并未受到太大影响,自行回到港口接受检修。

  2000年10月12日,美国海军“科尔号”驱逐舰在也门亚丁港遭到袭击,造成至少17名水兵死亡,30多人受伤。猛烈的爆炸将军舰炸开一个大洞,导致船体发生严重倾斜,但经过修复,该舰现在仍然处于美国海军的战斗序列。

  2005年8月,在一次军事演习中,美军将退役的斯普鲁恩斯级驱逐舰“伐夫”号作为靶船进行攻击,向其发射了一枚MK48重型鱼雷。鱼雷爆炸产生的巨大冲击波将“伐夫”号舰艏炸裂,艏部沉入海里,但舰船主体依然坚挺地浮在水面上。

  2010年3月26日,韩国“天安”号导弹护卫舰在其海域巡逻,“天安”号受到不明爆炸性武器袭击,其尾部被炸开洞,随后沉没,舰上104名官兵只有58人生还。

  上面这几艘舰的不同遭遇,说明美国海军的军舰还是相当抗揍的,这与他们先进的舰船抗冲击研究是分不开的。经过几十年的发展与积累,美国在舰船抗冲击理论、仿真、试验各方面已经积累了相当多的经验和数据,建立了相应了标准规范,形成了较为完整的研究体系。

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