2065438+2008年7月30日,日本海上自衛隊新型導彈驅逐艦27DDG在橫濱箕子造船廠下水。作為“愛當”級導彈驅逐艦的後續型,距離上壹艘“愛當”二級艦“腳柄”號下水已有十余年。
27DDG沿用了前壹型的後傾棱形桅桿,以“寶塔”式的高度壹體化桅桿設計不斷出現在各類尖端護航艦艇中。這種桅桿結構必然是落後的。以驅逐艦的發展為線索,可以回顧和展望戰艦桅桿結構的發展。
1894-1914:天空的壹根“柱子”
1894 65438+10月,第壹艘現代意義上的驅逐艦“哈沃克”號在英國皇家海軍服役。早期驅逐艦的基本設計目標是部署在主力艦隊外圍,發現、防禦並使用火炮驅逐敵方魚雷艇,利用黑夜、煙霧等不利觀察環境作為掩護,用魚攻擊敵方主力艦艇。
這種任務牽引深深影響了早期驅逐艦的船體設計。為了在保證隱蔽性的同時滿足通信要求,早期的驅逐艦只在細長的桅桿上布置了通信天線、燈和信號旗。
1914-1939:登高望遠。
到第壹次世界大戰時,戰爭的進程和作戰的需求不斷推動驅逐艦設計的調整。壹方面,驅逐艦正在向大型化發展,排水量從100噸增加到1000噸,火炮的數量和口徑也在增加;另壹方面,潛艇的作戰性能在不斷提升,水下威脅幾乎取代了魚雷艇的威脅。
壹戰後,西方國家分別於1922和1930年簽訂了《限制海軍軍備條約》和《限制和削減海軍軍備條約》,限制了主力艦艇的噸位和數量,但沒有限制驅逐艦的數量,客觀上促進了驅逐艦的建造。
二戰前,驅逐艦已經發展成為多功能艦艇,艦炮口徑加大。為了給火炮提供射擊海空目標和搜索浮動潛艇目標的制導,驅逐艦桅桿的高度越來越高,這就需要加強桅桿的承重能力,以布置更多的觀瞄設備,三腳架式桅桿開始出現。
1939-1945:車隊的“保護傘”
二戰期間,航空成為水面艦艇的頭號威脅。為了提供空中預警,首先使用了艦載雷達。艦載雷達的探測範圍受船體煙囪和地球曲率的幹擾,需要安裝在盡可能高的桅桿頂部。而單桅桿和三腳架桅桿對上部重量非常敏感,雷達重量受限於桅桿的結構強度。
1946-1990:載荷與隱身性能的權衡
臺灣省海軍“遼陽”號在戰後隨改進型“基林”級退役後,部分出售給中國臺灣省。桅桿已經改造成網格桅桿,戰後開始關註桅桿強度不足的問題。當時各國改造驅逐艦的基本措施是將單柱/三腳架桅桿改造成網格桅桿。
網格桅桿由若幹金屬桁架組成壹個封閉的框架,使整個桅桿形成壹個完整的受力結構。格柵桅桿具有較強的抗彎能力和承載能力,並有足夠的設備安裝空間。沒有封閉結構,可以讓四面八方的風直接從縫隙中穿過,減少航行阻力。此外,更輕的結構重量也有利於降低船體的重心。
冷戰時期建造的驅逐艦大多采用柵格桅桿設計,但缺點是柵格桅桿的雷達反射信號特別強,尤其是桁架構成了大量類似於90度的強反射源。這為冷戰中後期反艦導彈的快速發展提供了便利,以搜索和打擊目標,因此壹些冷戰後期建造的艦船在桅桿桁架外鋪設金屬蒙皮,形成封閉式桅桿。
1991到2023:激進還是安全?
自20世紀90年代以來,碳纖維和玻璃纖維復合材料已廣泛應用於水面艦艇。壹方面,與傳統鋼材相比,復合材料密度更低,結構強度更強,耐腐蝕能力更強,解決了封閉桅桿導致的重心高的問題;另壹方面,壹些先進的復合材料具有很強的透波性,天線可以內置在皮膚中。1991“阿利·伯克”級驅逐艦入列服役,開啟了艦載相控陣雷達和先進綜合艦艇作戰系統大量應用的先河。
小型化艦載相控陣雷達的成熟促成了“寶塔”桅桿的出現。通過相控陣雷達與封閉桅桿相結合,平衡了重心和隱身性能,盡可能擴大了雷達對水平高度目標的探測距離。
最激進的桅桿結構設計是美國海軍的“朱姆沃爾特”級驅逐艦,它將桅桿結構完全融入了巨大的金字塔形上層建築,具有時代的隱身性能和信息化水平。由於預算縮減,衛星通信天線、數據鏈天線等天線安裝在原本平坦的艦島外。
“朱姆沃爾特”級驅逐艦能否完全顛覆桅桿結構設計,驅逐艦使用了百余年的桅桿結構能否繼續保留,還有待進壹步檢驗。