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DDG1000朱姆沃尔特驱逐舰

2020年3月23日 - 新萄京棋牌官网

>朱姆沃尔特级驱逐舰是美国海军正在建造的新一代多用途对地打击宙斯盾舰。身为美国海军的新世代主力水面舰艇,本级舰从舰体设计、电机动力、指管通情、网络通信、侦测导航、武器系统等,无一不是超越当代、全新研发的尖端科技结晶,展现了美国海军的科技实力、财力的雄厚以及设计思想上的前瞻。首舰朱姆沃尔特号已于2013年10月28日在马里兰州巴斯钢铁造船厂下水,预计2014年底前交付。结构特点采用革命性的整合式全电力推进系统(Integrated
Electric
Propulsion,IEP)。朱姆沃尔特级驱逐舰采用先进而全面的隐身设计使其拥有潜艇般的隐身性──在海上作业时被发现的机率远低于10%。朱姆沃尔特级驱逐舰的舰面上只会有一个单一的全封闭式船艛结构,即称为整合式复合材料船艛与孔径(Integrated
Composite Deckhouse and
Assembly,IDHA),整个结构与上面的天线设计都由雷神公司负责。IDHA是一个一体成型的模块化结构,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面(RCS)。

[据海军认知网2014年8月13日报道]8月7日亨廷顿英格尔斯公司造船厂为美海军建造的第二艘“朱姆沃尔特”级“麦可·蒙苏尔”号驱逐舰交付了该舰上的核心部件——复合船艛结构,该船艛是“朱姆沃尔特”级驱逐舰上的唯一一个单一全封闭式结构,其重达900吨,可容纳舰上舰桥、雷达、天线和进气排气系统,并且能提供具备较小雷达反射截面的复合材料,因此提高了整艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰的隐身性。该船艛将由驳船运载至缅因州的巴斯钢铁厂并整合到DDG1001的钢制船体上。

  和一般采用局部隐身技术的战舰不同,号称“科幻战舰”的朱姆沃尔特号从外观设计、涂层材料、武器设备、电磁设备,甚至是动力系统都与隐身挂上了钩。同时,其还采用了多项声隐身技术,是目前全世界最安静的水面舰艇。

“朱姆沃尔特”级驱逐舰上重达900吨的全封闭复合材料船艛结构

  记者 童岱

美海军DDG1000项目主管凯文·艾米斯表示,复合船艛对DDG1001而言是独一无二的设计,是格尔夫波特卓越复合中心的造船专家们建造的最复杂的碳纤维结构船艛。

  DDG-1000驱逐舰“朱姆沃尔特”在位于美国缅因州肯尼贝克河畔的巴斯钢铁造船厂组装。

英格尔斯造船厂在其卓越复合中心为DDGs1000和1001建造并交付复合船艛和飞机库,两者充分利用碳纤维材料和轻木芯的性能特点,几乎全部采用了空心复合结构。该复合船艛为“朱姆沃尔特”级驱逐舰提供了独特的性能和技术,该结构如钢铁般坚固并且重量上明显减轻,而其对海洋环境的耐腐蚀性可使舰船在使用周期内的维护成本得到很大降低。

  若不是因为美国政府此前“停摆”,号称“科幻战舰”的朱姆沃尔特号驱逐舰本已于10月19日上午下水,目前的正式下水时间只能推迟。在美军官员眼里,这艘驱逐舰下水的重要性,就好比战列舰对第一次世界大战和航空母舰对第二次世界大战的重要性。

目前美海军“朱姆沃尔特”级首制舰超过90%的建造工作已在缅因州的巴斯钢铁船厂完成,雷声公司舰船集成和测试小组正对其进行持续的现场系统集成和测试工作;而DDG1001和DDG1002目前在巴斯钢铁造船厂分别完成了78%和8%的建造工作。

  朱姆沃尔特号采用的众多技术中,“隐身式设计”是最让人关注的焦点之一。和一般采用局部隐身技术的战舰不同,其从外观设计、涂层材料、武器设备、电磁设备,甚至是动力系统都与隐身挂上了钩。

乔纳森·格雷夫斯表示其为建造DDG1001船艛过程中取得杰出成就的墨西哥湾沿岸造船部和英格尔斯造船厂的工作人员感到非常骄傲和自豪,该先进复合材料船艛将成为DDG1001驱逐舰的核心。

  前卫设计精简外部突出物

  朱姆沃尔特号是美国海军建造的最大驱逐舰,舰长约183米,宽24.6米,吃水8.4米,排水量近1.5万吨。

  “光看照片就能发现,朱姆沃尔特号采用了一种既前卫又简洁的设计风格。”军事评论员宋忠平在接受《中国科学报》记者采访时表示,朱姆沃尔特号的外形是底部宽、上部细,整体像是用刀割般的内倾式斜面。

  这便是典型的低反射外形,也是雷达隐身的主要技术措施之一。外形隐身就是通过舰船外形结构和形状设计,使舰船反射的雷达波能量偏离雷达发射方向,从而降低目标的雷达反射截面(RCS)。

  细心观察就能发现,舰船上面本该有的锚机、绞盘、桅杆等外部突出物都集中在一个部分。这是因为朱姆沃尔特号的舰面上只会有一个单一的全封闭式船艛结构,即称为整合式复合材料船艛与孔径(IDHA),整个结构与上面的天线设计都由美国雷神公司负责。

  IDHA是一个一体成型的模块化结构,采用重量轻、强度高、雷达反射性低且不会锈蚀的复合材料制造,整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面。

  通过外形设计提高隐身效果的例子并不少,比如在美国“海上幻影”号隐形舰上,就看不见烟囱和船桅;法国“拉斐特”级舰将很多装备都隐蔽在甲板边缘两侧舱壁内,而救生艇则用屏蔽板隐蔽在舰的中部。

  仅相当于普通渔船的反射雷达面积

  从数据上分析,尽管朱姆沃尔特号的长度和重量超过了所有现有驱逐舰,但其在网络通信、侦测导航、武器系统等多个方面都采用了高度自动化的系统,其船员数量仅140人。

  这比现役的阿利·伯克级驱逐舰的船员数量少了130余人。船员的精减也直接体现了美国海军新型武器高自动化的趋势。有消息称,朱姆沃尔特级驱逐舰共建三艘,第三艘舰还将是第一种配备电磁炮的战舰,其他国家海军在装备上又将被美国海军拉开一大截。

  即便拥有如此先进的武器系统,朱姆沃尔特号仍然对其采取了隐身设计,采用了半埋式或全埋式处理,进一步减少了雷达反射截面。宋忠平说:“正因为这样的设计,有消息透露,近1.5万吨排水量的朱姆沃尔特号,其反射雷达面积仅仅相当于300吨排水量的渔船而已。”

  除了通过合理的隐身外形设计,舰船还可以通过在适当位置涂装吸波材料或采用结构隐身材料来达到雷达隐身目的。

  朱姆沃尔特号采用了复合材料涂层,这种涂层可以吸收雷达波。雷达吸波材料是军事上最重要的隐身材料之一,它能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的。这种材料被广泛用于战斗机、主战坦克、舰船、导弹上,这不仅可以降低被探测率,还能提高自身的生存率,增强攻击性,将军事效益最大化。

  红外隐身降低被探测率

  “在红外隐身方面,朱姆沃尔特号的能力也相当卓越。”《航空知识》副主编王亚男在接受《中国科学报》记者采访时谈到,在现代战争中,红外探测器已广泛采用,一旦探测到足够的能量,便能判断敌方的地理位置,并加以识别和跟踪。因此,红外隐身技术,一般采用热抑制、低反射涂料及屏蔽等措施,降低舰船的红外辐射强度或改变其特性。

  在动力系统方面,朱姆沃尔特号就在热抑制方面下了很大功夫。其采用了整合式电力推进系统,采用了两极处理来增强热抑制能力,系统的废气先通过海水冷却和空气冷却两次降温,再由顶部的排气口排出,只能从上方才能观测到排烟口,减少了敌方的红外线观测方位。

  为了测试红外线讯号,诺斯洛普·格鲁曼公司舰艇系统部(朱姆沃尔特号建造商之一)还建造了主机排气口与其他热点部位的实体模型进行热讯号测试,以验证朱姆沃尔特号预定采用的空气冷却、海水冷却等降温手段的能耐。

  另外,朱姆沃尔特号还采用了穿浪船体。也就是说,当波浪划过船侧时,会带动橡皮制的被动式空气冷却器来减低全舰热量,使舰更难被红外线侦测到。

  最安静的水面舰艇

  对于大型驱逐舰而言,搭载的机械设备(主机、辅机等)在工作状态下会引起附近结构的强烈振动。这种振动波可以在空气中辐射,影响舰员的工作和生活,而一旦在水下辐射,过于激烈的话就可能被水下声呐系统探测到。

  目前,针对舰船装置进行的声隐身设计,主要采用低噪设备、增加发声设备隔音罩,或是使用减震降噪材料等方法。

  “声隐身方面,朱姆沃尔特号采用的技术也同样出彩。”宋忠平说,其动力系统将装置于减震浮筏上,以降低被水下声呐或是潜艇声呐发现的几率。

  由于船体低阻力的穿浪特性,加上种种先进的降噪措施减振,这使得朱姆沃尔特号能被称之为“全世界最安静的水面舰艇”。它能将水面航行时的噪音降至110分贝左右,相当于后期型的洛杉矶级攻击核潜艇,彻底颠覆过去水面舰艇永远比潜艇嘈杂,以及潜艇总是能在远距离先听到水面舰的印象。

  宋忠平谈到,朱姆沃尔特号从外到内全方位地采用隐身技术,也表明了美国海军“先生存,再打击”的战略意图,下水之后很有可能被布置于亚太地区的海域,主要起威慑作用。

  美国海军作战部长乔纳森·格林纳特上将公开表示,朱姆沃尔特号十分符合美国的新重点,这便是强化美军在太平洋地区的实力,以应对亚洲不断增强的经济影响力和中国崛起为军事强国的事实。

  延伸阅读

  新型武器如何隐身

  ·雷达隐身材料

  通过合理的外形设计,雷达隐身材料的应用可以在很大程度上减小被保护物体的雷达反射截面。雷达隐身材料主要分为透波材料和吸波材料以及结构隐身材料。

  ·透波材料

  透波材料是一种对电磁波很少发生作用或不发生作用而对其保持透明状态的非金属类复合材料。

  由于材料本身是由一些非金属材料和绝缘材料组成的,故其导电率要比金属材料低得多。因此,当雷达发射的电磁波碰到复合材料时,难以感应生成电磁流,建立起电磁场,所以向雷达二次辐射的能量就少。这种材料最普通的有石墨环氧树脂、凯夫拉等。

  ·吸波材料

  吸波材料是指能够通过自身吸收作用减少目标雷达散射截面的材料,按吸收机理不同,可分为吸收型、谐振型和衰减型三大类。但其基本原理都是使入射的雷达波能量在分子水平上产生振荡,并通过该运动的耗散作用而转化为热能或其他形式的能量,从而有效地弱化某些关键部位的雷达回波强度。

  ·结构隐身材料

  结构型吸波材料与涂敷型吸波材料相比,其电磁波吸收剂特别是吸收层有些是由碳化硅纤维组成,这种吸收剂在强度、耐热和耐化学腐蚀方面均比较好,其吸波能力较强,带宽也较大。

  为达到较好的匹配效果和吸收效果,纤维和树脂复合材料也可以采用,而且整体上重量轻、强度好、吸收效果好。但结构型吸波材料一般价格较贵,常用于全舰主要散射部位,如驾驶室窗采用隐身玻璃,但不适宜大面积广泛使用。(曾笑生整理)

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