2015年12月7日,美国海军最新的DDG-1000“朱姆沃尔特”号驱逐舰首航。该舰为冷战后美国海军设计并服役的第一型主力战舰,除了融合了大量高技术装备外,该舰独特的外形也吸引了很多人的注意。特别是该舰复古的舰艏,“从上向下”倾斜的舰艏,和我们平常印象中的军舰完全相反,究竟是为什么?
首先,舰体的设计选型是复杂的工程学问题,随着人类科技变化,船体的外形也一直处于变化状态,并没有固定结构而言。“从上向下”倾斜的舰艏名为穿浪形舰艏,“朱姆沃尔特”便是采用了这样的舰艏,也就是从下到上是一个逐渐向内收缩的倒V字型,船舷向内倾斜,船艏也是从水面下逐渐向上收缩,形成尖锐的“穿浪”船艏,使舰艏“切穿”海浪而不是“破浪”。
美国海军最新的DDG-1000“朱姆沃尔特”号驱逐舰
理论上,“穿浪”结构穿破海浪(而非被海浪托起),阻力小且拥有更好的稳定性能。然而,传统船型的V字型“下窄上宽”,水线下体积小于水线上,船舶在海面行驶遇到横向倾斜时,水线上的较大大空间在船体倾斜时“制造出”更多的浮力,因此帮助了舰体在横向的稳定性(“朱姆沃尔特”级驱逐舰为此不得不把垂直导弹发射架分别布置在两侧,也就是为了起到类似“扁担式”的稳定效果,算是一种弥补)。
古希腊战船
早在古希腊时期,战船的舰艏便使用的是“穿浪型”,因为当时木船的航速非常慢,加之地中海总体上波浪不大,舰船也都活动在近海,舰艏不存在高速行驶时发生的“上浪”现象。特别是古代海战仍处于“撞击”或士兵“跳帮”为主,由下而上内倾的结构更有利于作战,因此“穿浪”结构更符合当时的科技水平。
19世纪中后期装甲蒸汽时代,军舰也大量使用了“穿浪”结构(相信当时的军迷也会提出同样的问题),其主要的原因是由于当时军舰的动力普遍较弱,各国又比着把更厚的装甲和更重的火炮装上军舰,因而设计人员为了减少水线以上的重量,从而降低舰船的重心,提高舰船的稳性,选择内倾的穿浪结构。当然,这个结构的一个好处是更有利于“避弹”,还增加在水平方向的厚度。随着20世纪初期几场海战中,采用“穿浪”结构的军舰表现不佳,加之当时海军舰船技术发展突飞猛进,比如“蒸汽涡轮发动机”的问世,大大提高了军舰的动力,保留“穿浪”结构变得得不偿失,因此这一结构逐渐退出了历史舞台。