航母為何要定期清理船底?

_記憶中窺見


不僅航母需要定期清理船底,包括各類大、中、小型艦艇、民用船舶以及潛艇等,都需要定期進行清理船底、維護保養,否則,船底附著的各類海洋生物會對船體材料性能以艦艇航行性能產生影響。航母清理船底就像人需要洗澡一樣,如果不清理掉身上的髒汙總覺得不舒服,時間長了還可能引起皮膚病、影響生活甚至危及生命。


進入幹船塢進行維護的美國“尼米茲號”核動力航母,這可能是“尼米茲號”最後一次進入幹船塢維護

航母是目前海軍力量的核心裝備,也是體型最大的水面艦艇,維護保養的難度也最大。以美國的大型核動力航母為例,其絕大部分時間都是處於海外部署、基地維護或者設備保養等海上漂浮狀態,一般情況下不會進入幹船塢,長時間的海上漂浮船底會附著、滋生大量的貝類等海洋生物(鯨魚身上也會有),雖然類似航母等軍用艦艇會在船底塗刷特殊的塗料以降低材料腐蝕和海洋生物附著,但是長時間的浸泡後相關塗料的性能會逐漸降低,船底材料腐蝕、海洋生物附著在所難免。
在浮動船塢維護的俄羅斯“庫茲涅佐夫號”航母,


船底部分已清理、重新塗刷塗料正在塗刷新塗料的“藍嶺號”兩棲指揮艦

數萬噸甚至十萬噸級的航母,驅動其龐大的艦體需要驚人的動力。美國最新的“福特級”航母排水量超11萬噸、裝備2座620MWt的A1B反應堆提供28萬馬力的驅動力,可以使“福特號”航母達到32節的高速,如果船底附著大量的海洋生物,那麼其航行阻力肯定升高,在航母動力系統配置已定的情況下,其航速就會下降,雖然這對於核動力系統來說影響不太多,但如果是常規動力航母,如果阻力系數增加5%的話,對其燃料費用的影響還是十分可觀的。因此,除了對航速、機動性等作戰指標的影響外,定期清理船底對提升航母等艦艇的經濟性的作用也不可小視。


“遼寧號”航母球鼻艏清理後和清理前對比
附著船底的主要生物—藤壺類生物(也是美味)

除了影響航速、艦體材料性能外,船底附著的海洋生物對於艦艇上普遍裝備的球鼻艏聲吶、潛艇聲吶等電子設備功能也會造成一定影響,不僅會影響聲吶作用距離,也會對聲吶的定位精度造成影響,在生死存亡的戰時狀態,“差之毫釐 繆以千里”,小小的船底/艇體附著生物可能會造成致命的失誤。
幹船塢內的“阿利伯克級”宙斯盾驅逐艦,可見其球鼻艏聲吶處已附著海洋生物
長滿了各類海洋生物的俄羅斯核潛艇(知道是哪一級嗎?)

清理船底是一項費時費力的活,不僅要清理還要重新塗刷塗料,必要時可能還要修補局部受損的材料,尤其是對航母這樣的大型艦艇,清理一次船底的代價也不菲。隨著技術的進步,艦艇塗料性能不斷提升,清理船底的頻率也逐漸降低,但海水腐蝕及海洋生物附著的問題目前仍無法徹底解決,“船底清理業務”相關領域的工作還將持續下去。
用高壓水槍清理船底被水兵稱為最不受歡迎的工作—人工清理船底


威吶解析


高能預警,密集恐懼症者勿入!航母清理船底俗稱“刮船底”,這是所有大艦水兵的噩夢!每當這個時候,水兵們就要船上最爛的工作服,戴上口罩,手拿小鏟子一點一點的刮船底,不僅臭氣熏天而且相當磨人!不光是航母,所有的船幾乎都要幹這件事,不為別的,只因為底下美食實在太多了。像航母這種巨輪,水線以下長期泡在海里,像什麼貽貝、海藻、藤壺、吸盤魚(鮣魚),就會慢慢的寄生在船底,把船當作自己的家。久而久之,這些寄生生物會越來越多,直到覆蓋整個船底,這樣的情況有三個危害:

第一、增加了船的重量,讓船的吃水變深,影響安全航行。

第二、增大了船底的摩擦,導致航行時船的阻力變大,根據統計,如果長期不清理,船會因為這些寄生生物白白損失5%—10%到動力。

第三、這些寄生生物寄生在船底後,會分泌許多酸性物質,這會導致船底油漆過快的老化剝落,進而導致船底結構腐蝕,影響船舶的安全和壽命。





日俄戰爭期間,俄羅斯的波羅的海艦隊不遠萬里來到東亞最後卻被日本打爆,一個重要原因就是因為在將近一年的路上沒有清理船底,結果導致軍艦航速下降,吃水變深,成了慢悠悠的活靶子。正因為寄生生物的危害如此之大,所以船底噴塗的防鏽漆裡一般會摻入一些諸如氧化銅、氧化汞、酚醛等的有毒物質,這樣做就是讓寄生生物敬而遠之。
(福特級航母塗漆前後對比)

但即使噴了有毒漆,隨著毒性物質的降解和緩慢滲出,寄生生物仍舊會悄悄地附著在船底,不出一年,就能明顯感覺到船的動力下降,所以航母等大型船隻一般一年就要刮一次船底,去年八月國產航母海試回來進入幹船塢就是為了清理船底寄生生物。(遼寧艦刮船底前後對比)

但是刮船底其實也是項費時費力的活兒,不僅要用高壓水槍去噴,還得拿鏟子鏟,相當費時費力,一次下來價格也不便宜,像尼米茲級這樣的十萬噸級的航母,刮一次船底最少也需要上百萬人民幣。不過對於吃貨來說,應該就樂此不疲了,這其實也是一次味覺的盛宴,像是生蠔、牡蠣、海葵這些海鮮一刮就是好幾噸,看什麼呢,趕緊準備好燒烤架和啤酒,嗨起來吧!
(潛水員水下清理船底)


軍史吐槽君


下圖為“遼寧”號航空母艦入塢清理前後的情景,清理前海底附著了大量的海洋生物,這些海洋生物就是清理的對象。不光是航空母艦,任何船隻都要定期對船底進行清理。

下圖為俄羅斯海軍的核潛艇,也是表面附著了大量的寄生物。如果放大來看,下面圖2就是這些附著物的細節,都是一些“海鮮”,海葵、牡蠣、藤壺一類的海洋生物。這些海洋生物通常會依附在物體表面生長,而船底則是一個良好的寄生場所,一般船速低於4節時這些生物就很容易在上面附著。而且這些貝類生物死亡後硬殼會留在船底,下一代生物會在這些硬殼上繼續繁衍,艦船停泊時間時間一長,船底的附著生物會越來越厚,加起來數量和重量都非常可觀。

這些海洋生物一方面是會破除船體及水下抽排水設施。另一方面是會增加船舶的重量,破壞船底光滑的表面,明顯增加艦船的航行阻力。曾經有過遠洋貨輪在意大利西西里島停泊28天后,船底嚴重附著海洋生物,最高航速由18節下降至13節,航行時間增加10天,燃料消耗增加500噸。

一般通過在船底塗刷防汙漆儘量降低海洋生物的附著。一種是含有氧化銅、氧化汞、錫的化合物等低毒性物質的防汙漆,艦船航行後這些漆會低速向外擴散,在船底形成有毒溶液薄層。另一種是增加表面光滑度,降低附著能力。但是不管怎麼樣,防汙漆只是儘量降低附著的概率,時間一長或者防汙漆剝落脫離還是會附著大量海洋生物。

這個時候艦船就需要入塢對船底和螺旋槳表面的海洋生物進行清理,常用的辦法就是用鏟子剷掉,頑固的用高壓水槍沖洗(有的地方用固體顆粒噴砂,但是不環保已經不用了)。清理完這些海洋生物之後就要將原來的防鏽漆防汙漆都剷掉,如果有生鏽的地方則需要把鏽清理乾淨然後打磨拋光。最後就是重新上防鏽防汙漆,而且還要上多層,否則短時間內就失效了。上面我們說的那艘某遠洋貨輪就是因為只塗了一層防鏽漆就出航,結果很快就長滿生物。


雛菊西瓜Peterpan


圖片上這種長相怪異的貝類叫做“藤壺”,它本身是一種味道鮮美的食物,有些品種在歐洲市場上買的還很貴,約30歐元一公斤…甚至《本草綱目》上也有它記載,性涼可以治療燙傷。但是,世界上的事物總是“對立的統一”!藤壺雖然可以食用也可以“治病”,可是它從古至今就是船舶的大敵!


這艘貨輪的底部、螺旋槳上長滿了藤壺和其它海洋寄生貝類。進入乾塢後需要使用扁鏟和高壓水流清理。

藤壺這種貝類可以分泌出黏性極高的體液,吸附在岩石、船舶底部甚至大型海洋生物的身體上,從生物學角度來說,這是它億萬年來進化的本能,就是利用寄生的方式被移動物體帶到很遠的地方進行繁雜,可是這種寄生給船舶帶了了極大的麻煩!因為它們在船底寄生加之繁雜速度較快,不需一年時間就會長滿船底,改變了船舶的流體外形,就會使得船舶航行中阻力增加,航速減慢。
並且藤壺的寄生層非常厚,不但改變了船舶的流體外形還增加了很大的重量!船舶帶著這樣厚的寄生貝類層,要想提高航速就必須提高動力系統的功率,這就增加了燃油的消耗和主機的磨損…更有甚者藤壺分泌出的黏液還略微有腐蝕性,可以慢慢的腐蝕船舶的防鏽漆,使防鏽漆大面積剝落,讓船體鋼板直接與海水接觸造成了氧化和鏽蝕,減少了船舶的服役年限…每年世界船舶界由此帶了損失可能有幾十億美元之多!


對於航母來說也是船舶,它也會被“藤壺”
一類的海洋貝類寄生,也會出現寄生貝類所帶了的傷害,現代航母造價都非常昂貴,理論上使用壽命在50年以上,這就需要定期對它們進行有效的保養,通常情況下航母要每一年駐泊三個月時間進行艦內各系統的維護、每三年進入乾塢中進行中等規模的維護,而進入到乾塢的第一項就是船底的清理工作,使用噴砂機和高壓水龍清理寄生貝類,圖片上就是“遼寧艦”續建時“球鼻艏”上所寄生的貝類,它這是下水16年後首次進行艦底維護保養工程!
航母也好其它船舶也罷,船底維護保養工作是重中之重,清除海洋寄生貝類可以提高航速減少油耗,更是保護水線以下的鋼板、管路的耐久時間,這對於提高艦船的服役時間有著重大意義。


皇家橡樹1972


不僅僅航母,所有艦船特別是海船都會定期清理船底,對於艦船的這種定期保養俗稱“刮船底”,主要目的是為了防止海生生物贅生。



艦船水線以下部分一直與海水直接接觸,不僅經受著浸泡和極其緩慢的腐蝕,而且船底也附著滿了水下生物。海水中有各種海生動植物,其中一部分比如牡蠣、海葵一類,喜歡附著在水下各種物體的表面上生長,船底對它們來說也是一個非常好的生存環境。這些海生物雖小,但會產生一些強酸性的腐蝕物,遠強於海水!長期的積累甚至會導致船底被鏽蝕出一個大洞,許多退役艦船鏽蝕後沉沒就是這原因。



還會增加船舶自身重量,影響船底外殼的光滑,增加了航行時的阻力。有資料顯示,船底贅生生物可使船舶動力損失5%-10%,嚴重的時候,損失的動力可能更多!



所以,為了防止海生物贅生,在給船底塗的防鏽漆中,一般會加入一些有毒物質,比如氧化銅、氧化汞、酚醛等。隨著這些有毒物質的緩慢滲出,海生物就不會再在船底生長。

不過,油漆長期泡在海水裡,毒素會慢慢滲出,隨著船底漆的毒性減小甚至脫落,慢慢的又會有生物附著在船底上,所以,海船每隔一段時間(可能是一年,也可能時間更長,這要看船舶經營者的需要)都要重新進塢清理船底,重新刷漆。



刮船底一般有三個步驟:

一、清除海底生物,直接用鏟子就好。

二、刮漆除鏽。水線下防鏽漆必須全部清除,否則漆越刷越厚,這個也是直接用鏟子刮;生鏽的地方則要除鏽,用手持式圓形電動鋼絲刷來打磨,要打磨光滑。

三、船底颳得乾乾淨淨後,接下來就是間隔幾天打幾遍防鏽漆,就大功告成了。


海軍史研究會員


因為在水裡航行的時間一長,航母或者其他船隻水線之下的部位就會積聚一大堆密密麻麻的寄生生物,比如下圖所示,其實這個問題不單單是針對航母的,而是基本上所有的船都會有這種情況,在水裡航行一段時間之後,船底就會出現一層聚積物,需要定時清理!


那麼,這些聚積贅生在船底的究竟是些什麼生物呢?種類有很多,比如藤壺(一種貝類生物)或者其他貝類生物、各種水草以及一些寄生魚類等,也還包括這些生物的分泌物,而時間一長,這些東西就會就會在船底越來越多,越積越厚,慢慢的覆蓋水線之下的整個船底,尤其是對於航母、油輪等一些大型船隻來說,積聚在船底的生物數量是非常恐怖的,如果不及時清理的話,那麼這些積聚物的自重將會影響船隻的重量以及破壞船體本身的流線型構造,增大船隻航行時的阻力,從而造成一定程度上的動力損失!有資料顯示這些贅生在船底的生物會使船舶的動力損失大概5%~10%,情況嚴重的會更高!

除此之外,這些船底的生物在日常的新陳代謝中還會分泌出一些酸性物質腐蝕船底,短時間還好,如果時間長了,那麼這些酸性物質同樣也會對船底造成嚴重的破壞,影響船舶的使用壽命,因此,為了保證船舶能夠處於一個最好的使用狀態,定時清理船底那些積聚的生物就非常的有必要了,尤其是對於像航母這樣的軍用船隻來說,動力損失是非常嚴重的影響,是會影響戰鬥力的,而且,這些船底生物其實也是一頓海鮮大餐,尤其是各種貝類生物,如上圖所示,清理下來後說不定還能給自己加餐呢,完全是一件一舉兩得的事情!


至於清理船底的方法,可以用超高壓水槍進行噴射,把積聚物給清理掉的同時,順帶也把底漆給去了,之後再重新給船底上漆,這樣的清理效果會更加徹底,不過成本可能會稍微高一點(上漆的成本);除此之外也可以請專業潛水員直接在水下清理船底,如上圖所示,這種清理方法可能更加的節省時間!


哨兵ZH


主要是為了清除海洋生物的汙染和補刷船底漆,一來雖然軍艦(包括航母)的船底漆裡含有針對海洋生物的“有毒成分”可以殺死藤壺一類的海洋生物,但是即使這些生物被殺死後的“屍體”依然會附著在船底,並且船底漆也不能百分百的防止海洋生物的汙染;二來船底漆和其他工業染料一樣都有有效期限,並且長期在航洋上形式也難免剝落,所以就要定期清理船底了。

上圖是美國福特級航母下水前夕,我們可以很清楚的看出來從上至下的三種油漆,灰色的塗裝漆、黑色的水線漆和紅色的船底漆,三種漆有各自不同的作用:首先,塗裝漆是根據一國海軍規範條例規定顏色、牌號,兼具艦船統一著色、海上低可視度以及耐海洋鹽霧腐蝕的特點,大部分國家都是海灰色或灰白色。其次,水線漆一般為黑色,因為船舶的水線區因為載重量和海況的變化,會交替出現在水面上下,同時受到海水腐蝕、空氣作用、陽光照射等作用,所以有些艦船就會在水線區域塗覆一層特殊材料的水線漆,用以加強保護,當然有些國家是不塗水線漆的,直接船底漆覆蓋到水線區。

從上圖可以看出來,英國的伊麗莎白女王號航母也是塗裝漆+水線漆+船底漆的三色塗漆,一般而言西方大型艦船都是如此,俄羅斯則較少塗覆水線漆。最後,現在各國的船底漆大多都是紅色,因為配方大同小異,都會摻入紅色的氧化亞銅以對付海底生物。然而由於氧化亞銅的毒性對其他海洋生物也會造成較大影響,且其毒性釋放太快,較短時間內就會失去作用,對於船舶維護造成較大麻煩,所以現在開發了“無錫自拋光防汙漆”,不僅放棄氧化亞銅和含錫材料等被IMO禁止的物質,而且還可以根據預先設計好的速率一邊水解反應,一邊釋放針對藤壺一類的物質,算得上比較好的解決方案了,但是仍然不能根治海洋生物對艦船的汙染。

上圖就是長期在海水中侵泡、沾滿海洋生物的船底和經過清理後的船底。其實對付這類海洋生物對船舶的影響已經有上千年的歷史了,然而直到今天仍然需要定期清理。這些海洋生物包括藤壺、貽貝、管蟲、苔蘚蟲、海藻等,千萬不要小看這些不起眼的海洋生物,以藤壺為例,這種顎足綱的生物幾乎分佈於所有淺潮帶和潮汐帶上,所有的軍艦都會遇到他們,而他們則會去吸附在任何遇到的物體上。如果不定時清理,會導致艦船速度越來越慢,浪費油料,還會加速金屬表面腐蝕,導致鋼材強度下降,引起安全隱患。

類似於因海底生物影響艦船航速的例子,歷史上是有跡可循的,日俄海戰時的俄國艦隊遠道而來,由於船底大量的海洋生物附著,導致艦船的航速沒有達到設計指標,對海戰的結局產生了一定的影響,所以定期清理船底不僅僅是航母而是所有船舶的必要課題。


衛青點兵


換個思路看待問題,航母為何不清理船低?說實話,這種問題就跟你為什麼要洗澡,為什麼要穿衣服是一個道理。你經常洗澡是因為我們生活的環境難免會遇到汙漬,更何況洗澡能解乏。你為什麼要穿衣服,羞恥心作祟以及能夠提升自身形象。這樣說,沒毛病吧。同理,我們回到清洗航母底部這個問題上。任何事情,存在即合理,也就是說清理航母底部必然是有一定道理的。

要知道,許多時候不光是航母需要清理底部,實際上大多數船隻都是需要對是底部進行清理的。我們知道別說是船隻長期和海水接觸,即便是河卵石長期浸泡在海水中,都避免不了苔蘚以及其他海洋生物的寄託,而船更是如此。距離海邊比較近的朋友都知道,常年使用的船隻難免會長有苔蘚和貝殼蝸牛。同樣,航母也不例外。試想下,一個小船經常使用其底部都會有這些東西,那偌大的航母豈不是會更多。如此一來,如果不清理的話,日積月累到一定程度,是不是航母自身重量就會逐漸增加,從而影響航母各方面性能。

同時清理航母還有一個目的就是為航母底部做保養,不論是多年特殊的材料,在海水日常侵蝕下,當然不會有好下場,所以這個時候對於航母底部也是個很好的保養。

同時,給大家普及一下,航母不光會定期清理底部,其航母甲板也會定期清洗,這對航母來說,就相當於定期保養。





筱晨科普


航母開久了,髒了渾身不舒服洗個澡嘛,學名叫做“刮船底”,對從業人員來說是一項非常有挑戰性的工作。就像人好久不洗澡全身會有汙垢一樣(有興趣的小夥伴可以自行腦補濟公的伸腿瞪眼丸),航母在海里航行久了也會有汙垢堆積。不過黏在航母船底的汙垢並不是普通的汙垢,是一些“好吃的”,是一些貝殼類的,海底植物,還有一些長著吸盤的魚。

住在海邊的小夥伴肯定知道,海邊的礁石會纏上很多植物,有很多貝殼,海螺吸附在上面,密密麻麻的讓密集恐懼症患者吐血。航母在海里的時候和礁石沒有太大區別,就成了海中生物的樂園。其實不僅是航母,普通船舶在海里航行時船底也會被海里的生物吸附,這些東西堆在一起,不僅在清理的時候臭味熏天,還會影響船底外形增大航行阻力,影響動力。這些都不是最嚴重,最嚴重的是,這些生物會分泌一些酸性物質,長時間吸附在船底會造成船體穿透。如果長時間不清理,搞不好船跑著跑著就進水了。



船舶的船底吸附著大量的貝類生物,根據流體力學原理,凹凸不平的船底和水流之間會產生壓差阻力和壓差阻力,航行阻力增大,船舶的動力會損失。現代航母對動力系統的要求非常高,在連續起飛艦載戰鬥機時需要逆風跑出30節的高速,這個時候航母的發動機滿負荷運行。如果因為船底大量吸附生物的影響,阻力增大的話,出現航速下降情況的話,對航母艦載機的起飛會造成一定影響。所以現代航母一般持續使用一段時間之後就會進入船塢進行保養。

千萬不要小看這些毫不起眼的船底吸附生物對船舶動力系統的影響,根據工程人員的測試,吸附生物可以造成船舶動力至少5%-10%的損失。航速是軍艦性能的重要指標,很多時候甚至可能會因為航速而影響一場戰爭的結果。去年8月份遼寧艦回到大連造船廠除了進行艦島的改裝之外,還有一個工作就是清理船底的吸附生物。

其實航母的船底是非常有講究的,水線附近刷黑色,水線一下刷紅色,而海底生物多吸附在船底部分的紅色油漆上。現代船舶在建造時船底使用的油漆都會摻入大量的氧化亞銅,氧化銅是一種有毒物質,主要作用是毒死吸附在船底的海洋生物。但是氧化亞銅這種物質的毒性釋放的速率非常快,用不了多久就沒多大作用了。不過隨著科技的發展,出現了一種叫做“無錫自拋光防汙漆”的新型船底漆,這種新型漆料對海中藤壺等生物的吸附有奇效,而且沒有有毒物質。

潛艇也跑不了。

這種新型漆料雖然可以對付藤壺等植物,但是依然會出現海螺,貝殼等生物吸附的情況,所以航母依然需要定期進入船塢進行保養。就算是技術先進如美國,全艦大量使用超前的新技術,但是依然少不了這種原始的刮船底作業。一艘航母的服役是分為部署期和保養期,一般來說,航母使用一段時間之後就要回到母港進行保養改裝工作,而刮船底就是航母保養的一個必不可少的操作。


種花家的噠噠兔


航母是一國重器,二戰中美國能夠稱霸太平洋包括如今在全球海上制霸,航母是基礎。在美國全球6個戰區裡,每個戰區都有自己的航母艦隊。這也是我國近期海軍發展中重點打造航母的原因。航空母艦作為現代戰爭的海軍的主要戰力之一,目前世界上真正擁有航母技術的國家確實不多,我國航母之路剛剛起步,航母可以說是海軍的“掌上明珠”一點也不過分。一艘航母造價昂貴,比如美軍的尼米茲號航母,造價起步就是40-50個億,後期30年的維護和保養拋開通貨膨脹來說,基本要達到200億,注意!單位是美金。 對航母感興趣的朋友會經常發現航母會定期回港維護,特別是還有專門的船底清除工序,其實這是有原因的。航母作為現代海上作戰的主力之一,需要其在海上運行時擁有較快的速度,航母的底部和螺旋槳也是經常需要保養和清洗的部分。可能會有很多軍迷朋友有疑問,經常泡在水裡為什麼還會髒?那你可以看看下圖,看看有多少吸附物在底部。

同時海底有很多微生物,這些海洋微生物,輕者會讓航母的作戰性能下降,航母運行時會導致動力得不到充分的施展;如果嚴重點的話,可能會把船底腐蝕出個洞來,那麼後果就很嚴重,面臨的將會是鉅額的維修費用,而且還要耗費大量的時間才能修復好,過程非常的繁雜。為了避免這種情況的發生。為此每過一段時間,航母都要請專業的清潔人員進行定期的清理,不過價格非常的昂貴,這也讓軍隊非常頭疼。

還有一個非常重要的方面,航母因為是海上艦隊的基礎,經常需要演習以及出訪。所到之處必然是焦點也是各個國家情報機關的重點關注對象。為了避免間諜事件,航母底部定期清理也是為了防止被監控,竊取軍事情報和技術。而且隨著技術的發展,航母會在前方設計生產出球鼻,避免整個船底在航行中的暴露。裝備球鼻艏有幾個好處,首先,它可以提高戰艦的航速,海水的阻力變小了之後,戰艦就能將的能量轉移到推力上,這樣一來就可以提高戰艦的推力,從而加快航速。其次,這個球鼻艏裡面還可以安裝聲吶的設備,可以對水下潛艇進行偵測。這樣一來就能增加隱蔽性。但是也有缺點,就是要定期清理。這也是航母定期清理船底的原因。




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