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总师说船24:铸就梦想——敢于创新,精心设计“美国”号(6.62)
“一个男人和他的船”读后感之六
(2017-12-21)  编辑发布:中国船舶在线  

紧凑的主动力系统
在主动力系统设计上,吉布斯得益于他团队参与“马汉”级驱逐舰工程。当时吉布斯坚持采用本土研制的高温、高压、高转速的考克斯型蒸汽轮机,通过双级减速齿轮箱,以合适的转速驱动螺旋桨的主推进系统。它的进一步发展使得那时以沃尔特•巴赫曼为首的轮机部设计团队能为12201方案设计出只需8个锅炉向4套蒸汽轮机组供给高压高温蒸汽,后者则通过双级减速齿轮箱驱动4个螺旋桨推进船舶。每轴输出功率达60000马力,全船240000马力。它仅略低于于当时美国为正在设计建造的“小鹰”级航母配套的四轴推进、总功率达28万马力的主动力系统。从来没有一艘邮轮采用如此庞大的主机功率。有一种说法是这一超级邮轮的主动力装置原定装备“美国”号航母,因后者停建而改用于该邮轮。

   
图表 1“美国”号的前、后锅炉舱、主机舱组之间设置2个中间舱

这种系统的尺寸与重量极其紧凑,以至4个汽轮机齿轮箱机组和8个锅炉所占用的空间仅为4个隔舱,相当于“利维坦”号布置所有锅炉(46个)所需舱室空间,而这一新船配置的总功率却是该老船的三倍。另一个对比则是1936年首航的英国“玛丽皇后”号。它需要把24个锅炉布置于4个锅炉舱,4套蒸汽轮机装置于2个主机舱,以15800马力的总额定功率驱动4个螺旋桨。由此可见,12201设计号的修长船体可腾出更多空间用来载旅客、装货物和燃油。新邮轮的轻载排水量也较小,几乎能设置与“玛丽皇后”号一样多的旅客舱室:三种等级,2000名旅客。它所装载的燃油量可满足35节航速下的续航力达到10000海里。轮机设计部很有信心地在公司的模型车间里为12201号设计方案制作了采用美国制造汽轮机的机舱布置模型。(与译著192页不同)

 
吉布斯公司的轮机部仅承担邮轮的推进系统设计以及系统的综合集成。蒸汽轮机、双击减速齿轮箱、高温高压蒸汽锅炉等主要单机及其配套设备的设计与制造由专门的厂家承担。


 
梯队式机炉舱布置

 

 图表 2 苏联56型驱逐舰的前、后2个锅炉主机舱之间设置2个中间舱

 
把两组主机和锅炉舱前后隔离布置,在其间插入2个较小隔舱。这就是所谓的梯队式的机炉舱布置。此时若其中一组主机锅炉舱被袭击破损,另一组主机锅炉舱未损伤,邮轮可依靠未破损的一组机炉舱动力继续航行,从而提高其动力装置以至全船的生命力。

 
这在二战后的驱逐舰的常规设计实践。前苏联尤为强调。如上世纪50年代研制的双轴推进的56型驱逐舰,它每根轴的动力装置:汽轮机、齿轮箱和主锅炉布置在一个称为机炉舱的隔舱内,两个主机舱之间设置2个较短隔舱将它们分开。

 
由此可见,吉布斯在设计新型超级邮轮中承诺遵循美军规范要求,即相对更为严峻、苛刻的生命力设计要求。
 

5舱浸水不沉制


邮轮的隔舱划分,即所谓的分舱制,吉布斯从来就极为重视。当时大部分船舶仅能满足相邻2舱进水可保证船舶不沉;若破损范围超过两舱,船舶将面临沉没危险。吉布斯要求他手下的托马斯•布尔曼和马修•福里斯特必需做到在邮轮20个隔舱中的任意相邻5个隔舱破损浸水,船舶仍能保持上浮和必要的稳性。这就大大超过1927年吉布斯设计“马洛洛”号时的标准,后者曾遭受的一次堪与导致“泰坦尼克”号灭顶之灾相当的破损,却生存了下来。不仅如此,在吉布斯的超级邮轮设计中,他把设置燃油舱和压载水舱的双层底的内底板(内壳板)自下而上,沿两舷延伸得较高,这就保护了船舶在搁浅或与其他船舶发生碰撞时,限制了破损深度,而不易沉没。
我的注释:这不是当代对装载超过600吨燃油的船舶要求做成的那种双壳体, 而是其双层底在两舷往上延伸较高而已。


把全船划分为20个水密隔舱,它并非吉布斯的首创。1912年首航就沉没的“泰坦尼克”号,它那269m的船长也划分为16个水密隔舱。“美国”号邮轮沿它286.5 m的设计水线长划分为20个水密隔舱时,其隔舱的平均长度为14.3m。若取相邻4舱破损而不沉的话,其平均总长为57.2 m,占20%船长,它符合前苏联海军水面战斗舰艇的不沉性设计要求,也基本符合上世纪60年代发布的美军标要求(Design Data Sheet (DDS) 079-1)。


“美国”号究竟是做到4舱进水不沉,还是5舱进水不沉?没有获得进一步的证据。事实上,不论是做到5舱或4舱浸水不沉制,关键在于它那任意相邻的4或5舱组成的隔舱区总长占全船设计水线长度的百分数有多大。
 

快速改装为运兵船的可行性

 

  图 3 英国1936年建成的“玛丽皇后”号邮轮

 

二战期间出现大量邮轮改装为运兵船的需求,不仅唤起美军政当局对未来邮轮适应这种改造能力的关注,它也受到吉布斯的关注。英国的“玛丽皇后”号在二战初期即被改装、伪装和改名为“灰色幽灵”,在那5年的战争期内,它穿梭于美洲、澳洲和欧洲之间,运送150万士兵,总航程达916407 km。当年的美国陆军参谋长乔治·马歇尔将军曾对英国首相丘吉尔首相提出要英国将所有邮轮都改装成能运输15000名士兵的船舶。当时美国的“利维坦”号、“美洲”号均不例外。

 

图 4 改名为“灰色幽灵”号运兵船的原“玛丽皇后”

 
据此,吉布斯高调承诺:他拟设计的新邮轮将做到在48小时内快速转换成可搭载14000名士兵,无需中途加油就能到达世界各地的运兵船。其次,他承诺,该邮轮还将遵循美海军标准设计,以名正言顺的充当起军用运输船舶角色。

 
吉布斯清楚知道,这将是他申请政府造船和营运高额补贴的一个重大筹码。海军因此就会对政府施加影响,支持他去争取巨额补贴金额。这一承诺也促使吉布斯对内装饰和家具设施均采取易于安装和拆卸的型式。

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来源:严宝兴 心系舰船
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