五千年(敝帚自珍)

主题:茗谈(六十八):双胞胎“宝船” -- 本嘉明

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家园 茗谈(68)-6

欣闻海外媒体遥言,中国又要加造两艘“福池级”补给舰。小主从来容姿秀美、俏丽非凡。近日因诸事繁杂,身子不适,略显容颜憔悴,多进两碗炸酱面,那必是极好的。

但真正的好,不在于加造“福池级”,而是有一个试验创新的好机会。

(一)

“福池级”要不要改进?

肯定要改,这是必须的。

关于“福池级”的前生今世,我这里不多废话了,大家自己科普一下就得。开造“福池级”之前,中国为泰国造了艘综合补给舰锡米兰号(Similan),用来给泰国的轻航母编队(一艘轻航母,1-2艘护卫舰)提供补给。在此基础上,“福池级”才定的型。所以,现在的“福池级”,就吨位来说,用来给谣传中要入役12艘的中国轻航母当“私人助理”,那是勉强胜任的。但用发展的眼光看,就不行了。

拿现在的“福池级”,再大批简单重复地造,一点不改,新船等造好下水,就落后了。它的缺点,就是不够档次。

不够档次,首先就是体现在动力。“福池级”用船用柴油机,最大航速19节,经济航速14节。这要改,起码就是升级为柴-燃混合动力,最高24节左右。

但这么一改,造价大涨,“福池级”原来的其他标配又显得次了。比如,“福池级”有4座双联37MM炮,但没有装备攻击雷达,更不用说较完善的电子设备。这也必须改。

其次,“福池级” 在舰体舯部的平台上,设置了1座液货补给门架和1座干货补给门架,液前干后。

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但“锡米兰号”的前后两个门架,均是液干双用的。这一点上,“福池级”或许有点失算了。因为索马里练兵后发现,即便是这样低烈度的反海盗军事行动,军舰经常要突然提速,燃油消耗大增,“福池级”的补给燃油舱,显得不够大;液货补给门架也不够多。因为一旦作战舰艇的油料短少,全舰重心上移,就难以抵御蓝水的风浪,所以一有需要就必须立刻补充,等不起,就好比一个人不能够血糖太低一样。

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如果这次乘机大改,动到动力系统,那就几乎是全新的设计了。在这个节骨眼上,而且一下要造两艘,小本正好提出一个“狂想”。

(二)

小本的“狂想”,就是在这两艘新船上,首次尝试“海上干货中转站”1.0版。这两艘新船要做的,是在大改的重新设计时,有意加宽加长,预留出空间。而以下的设想,中国海军可以先在两艘旧货船上试验起来,等技术成熟后,再加装到新补给舰上。

我们设想的,是这样:

首先,把“福池级”的长宽尺寸加大(增加舱容积)。甲板加阔后,上层建筑尺寸不变,这样在第一艘新船(1号船)的左侧,留出一条狭窄的全通甲板。而在第二艘新船(2号船),则是右侧留出全通通道。

在1号船的全通通道上,顺船舷建一个170米长的齿轮窄轨距铁轨,上面“坐”着“活动主梁”系统。“活动主梁”看上去像一列缩微的列车,平时趴在甲板上,用时多对液压支柱把“龙身”抬起,而且可以前高后低----因为纵列补给时,在后面跟随的受给舰只通常吨位较小,主甲板较低。“活动主梁”(龙身)类似于“架桥机”,绿色是170米长的U型基础钢梁,里面托着的一对蓝色钢梁,是活动梁。

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蓝色梁可以向前方或向后方伸出,直到够到下一个“桥墩”。当然一般是向后伸出。

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这下一个“桥墩”,在2号船(乙船)的右舷船头,乙船的全通通道前端。这桥墩是一个液压底座的“龙门”,“龙门”顶端是一个巨大的圆漏斗捕捉网,类似于飞机空中加油时的捕捉网。由于是液压底座,龙门可以调节高度,以适应甲船的甲板高度。

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上图:架桥机工作原理。图中的绿色梁,就等于我说的蓝色延伸梁,图右下端的1号柱,就是受补舰上的“龙门”。

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修建玉溪--蒙自铁路时用的铺轨机。

甲船(1号)的蓝色梁,共2根,每根长约150米(比绿色梁的长度稍短),向舰后逐步伸出,乙船(2号)则在甲船的左后方同速行驶。蓝色梁顶端陷入乙船的捕捉网后,伸到网心,被捕捉卡紧。

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这样,在两船之间,就架起一道“浮桥”。浮桥的两边桥墩,就是两艘补给舰,在海面颠簸。蓝色梁本身是偏刚性的复合材料,也有一定的韧劲。在蓝色梁两端,系在桥墩的部分,则是“万向节系留”,可以在各个角度旋转。

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同时,蓝色梁也不是单独的两根,每根都是大梁里套小梁,有液压装置,所以蓝色梁本身如同压缩弹簧,可以自由伸缩一个余量。这样,不论两船如何颠簸,或者两船距离忽远忽近,蓝色梁会晃荡,会有所扭曲,但不会被扯断扯裂。

目前,国内架桥机能够一次架设35米长的U型轨。

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这里,我们把两边的钢梁(蓝色梁)修到120米这么夸张地长,一次能送到远端的重量当然就不可能有一根35米的U轨那么重了,好在我们也不需要。

“蓝桥”架通后,两道蓝色梁左右平行,相距约3米,两道梁加上前后顶端,下面用上百组钢索悬挂一个椭圆形的闭环铝合金吊轨,吊轨上装有40套“轮式行走器”,排队作业。每个“轮式行走器”等于是一个遥控的无人“吊轨轻轨”,包括有轮组,智能电脑,前后感应器,北斗应答器,动力舱,底部还有一个挂钩。

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每个挂钩可以挂一个“海用微型集装箱”(外尺寸1.3米x1.3米x 1.85米高,类似一台双门大冰箱。箱顶和侧面都有挂环,限装1吨),我们以下称为“海飞箱”(当然不是“海飞丝”啊)。“轮式行走器” 可以自行“思考”,在前后畅通的时候,以较快速度通过海面段,接近2号船时开始减速,消耗掉“海飞箱”的动量,到站时以1米/秒的速度,如同“旋转寿司”一样慢速前进,以便机械臂或工作人员松钩卸下“海飞箱”,经竖井送到2号船底舱。空钩一刻不停,又转回甲船,继续上货;或从乙船挂货(或者空箱)送回甲船。

这里,蓝色梁和“闭环铝合金吊轨圈”之间,没有刚性连接。蓝色梁承受了两船移动所带来的所有拉力和扭力。而“闭环铝合金吊轨圈”只受海风的影响,“闭环铝合金吊轨圈”上的行走器挂钩所承受的“海飞箱”重量,则被传导到蓝色梁上消化。

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上图:本人设想的拱桥简图。左下角为绿色基础梁,中间是蓝色梁中的一条,和弹性拱架梁。黄色为铝合金轨道梁,灰色是吊挂轨道梁的钢索;红色为走轮组,绿色为一个“海飞箱”;底部白色线为安全软索,粉红色为定位缆,帮助“海飞箱”不要晃动。

我国铁路用“一吨集装箱”的外尺寸为1.3MX1.3MX0.9M,“海飞箱”等于是两个铁路一吨箱堆起的尺寸,很容易由铁路和拖车运输。至于“海飞箱”为啥要这么高?首先是因为航母需要大量高压气瓶,气瓶的高度通常要1.7米左右;其次是便于舱内的物资传输和堆放,每个箱既不过重又便于流动和管理;第三,“海飞箱”也可以横躺,以便于保持舱内物资的稳性。

而120米是相当“遥远”的,一般隔5米可以有一个挂钩,那么来回双线40个挂钩,就算放空40%,那随时也得挂着20来吨货物,桥的中间段吃得住吃不住?

应该行。首先,我国高铁的轨道,都是一次成型数百米无接缝的钢轨,以这种冶金水平,用十来根无接缝钢轨,组合成两个120米单梁,吊挂重量又不大,难度不算大。其次,我们可以借用“系杆拱桥”的原理。比如山东淄博西五路跨线桥,主桥为单跨跨径110米的斜靠下承式钢箱系杆拱桥,桥面宽34米,已经通车了。

“系杆拱桥”把桥面的吃重(载荷),通过拱梁传导到两端,而且没有向外的推力。

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一般说,120米跨度的下承式“系杆拱桥”,拱梁最高点要离桥面30米左右。我们这两道蓝色梁就是桥面的骨架(只是没有铺桥板而已),由于“桥面”宽只有3米左右,而且不在“桥上”走人跑车,不必考虑桥面的稳性和载荷限制,所以拱梁不必太高大。这座桥是“刚性系杆柔性拱”,拱梁是有弹性的复合材料,就如同一根特大的钓鱼杆,拱梁和桥面(蓝色梁)结成封闭的整体。由于蓝色梁中间有几段是巨大的液压唧筒,当两船移位,拉扯或挤压蓝色梁时,蓝色梁会像弹簧一样,相应地伸缩,此时有弹性的拱梁也应声改变曲线,刚性系杆底部的液压装置根据智能电脑的计算,会相应调整系杆的长度。

(三)

“海飞箱”根据待装货物的重要性/危险性不同,有不同的材质和迷彩颜色,但外尺寸完全一致。装普通杂货的“海飞箱”,骨架是合金钢,蒙皮是耐火工程塑料,可以直立,也可以横放,四角如同集装箱一样,可以两两套叠堆高,不会滑动,而且堆起来后仍可以开门取物。堆起后,箱体之间留有缝隙,可供铲车的铲刀插入。

“海飞箱”直立时就像一台大冰箱,在背面底部装有一对结实的小脚轮,背面钉有帆布拉手。一旦需要,一个战士不借助任何工具,就可以移动一个立在地面上的,满载的“海飞箱”。

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当然,有些“海飞箱”真就是大冰箱,有自备的冷却压缩机。

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上图:美军航母的升降机上,刚收到的补给。多数干货,基本就是这么一货板(1.3M X 1.3M,约1.5米高)为单位的。

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美军的横向补给。

(四)

这个方案,实际上分为三个点子:

一,建造一座便携的单跨“系杆拱桥”,可以由母船(补给舰)以轨道平移的方式收放。

二,用“齿轮铁路”方式固定和使用“特种拱桥”,遇海浪也不会滑动。

三,由于“闭环铝合金吊轨圈”是硬质梁,在梁上行走的“挂钩自走系统”,要比传统的(海军横向补给)缆索缆车快得多,稳得多。因此我们可以把干货化整为零,用“海飞箱”像流水线作业一样连续转运,只要两端的收发机器人工作站,跟得上挂钩的行走速度,工作效率(单位时间内的转运量)最终高于现有的“横向(缆索)干货补给”,是完全可能的。这样,“闭环铝合金吊轨圈”虽然每次可承受的载荷有限,但是闭环循环,不受干扰,通过加快流转速度,可以弥补这一不足。

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说白了,就是芥末回事。

在这个系统中,只有甲船有庞大的“(伸缩)活动主梁”系统(自重约350吨),而乙船只需要有一个“龙门”,一般的军舰上都可以紧凑安装。甲船在前,接受补给的舰船在后,这是标准的“纵向(船尾)补给”:大船在前,小舰在后。

而在某些无法建设码头的岛礁(面积太小或水深不够),只要面对大海竖起一个“龙门”,就可以接受来自补给舰的货物。龙门不必很高,去适应大型补给舰的高甲板,因为蓝色梁可以倾斜下来。每个钓钩行走器都备有葫芦吊,到海滩上方时可以伸长吊索,把“海飞箱”轻轻放到地面。

目前,民用货轮对海上补给的帮助很有限,因为货轮不具备同军用补给舰和军舰对接的设备,一般只能捎带少量邮包,供军舰放下的汽艇来提走。

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有了这套设备,COSCO的远洋轮上都可以配一个龙门架。一旦能够对接上,也可以是从远洋轮上把物资“再补给”给福池级,供福池运上火线。这样一来,整个海上补给,就多层次多梯队,源源不绝了。

在这里,我们既不走老路,也不走邪路。

老路,就是传统的“缆索干货传送”。

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这条老路,虽然有其优点(美军只做“横向缆索”补给),但效率低,危险性大(一旦绷断。。。),水兵体力消耗大。

邪路,就是妄想一口吃成胖子,想一步到位,一次就运送一个20’整柜。

我们设想的这套系统,一开始肯定很粗糙,只能在海面平静,两船静止下锚,位置接近静止的理想条件下,一次运送少数几个“海飞箱”,蚂蚁搬山,比现在的缆索中转,好不到哪里。但这个系统使用硬质梁,一旦诞生,一定会逐步完善,最后民用化,成为海运物流中一个质变的飞跃。当年火车刚诞生的时候,不是还跑不过马车吗?

通宝推:mezhan,
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