航空母艦的甲板用什麼材料製造的?

第一軍情


航母甲板的材料就是鋼,但是這不是普通的工程用鋼,而是各方面性能都遠超普通鋼材的特種鋼,舉個例子,

航母甲板用鋼的其中一項數據指標“屈服強度(指金屬材料的抗形變能力)”是一定要大於500MPA的,比如美國的“尼米茲級”航母,甲板使用的是鋼材型號為HSLA-80,而最新的“福特級”航母,甲板使用的鋼材型號為HSLA-110,這兩種鋼材的屈服強度都達到了550MPA以上(據說福特的接近800MPA),那麼,這個550MPA是一種什麼概念呢?來做一個對比,我們在平時見到的那些用來建造橋樑、建築物或者是民用船舶的鋼材,也就是在民用工程建造中的各種高強度鋼材,它們的屈服強度一般為只有300MPA!

▲美軍“福萊斯特號”航母甲板

於航母甲板的厚度,則是隻有幾十毫米,一般在50~60毫米左右看上圖,是美軍的“福萊斯特號”航母,從圖中可以看到甲板的厚度並不厚,想要幾十釐米的厚度是絕對不可能的,先不說以現在的技術能不能做到一次性成型幾十釐米厚的勻質鋼板,就算可以,也不現實,大家要知道這是鋼板,不是木板,航母的甲板面積擺在那裡,要是甲板的面積就有幾十釐米厚,那麼單是甲板的重量就超過航母的排水量了,所以,這也是為什麼航母的甲板用鋼對材料要求那麼高的原因之一,只有五釐米左右的厚度,但是卻要承受幾十噸重的戰機在降落時帶來的高速衝擊,以及起飛時高溫尾焰的炙烤,這兩種極端環境對甲板的性能要求是一個非常大的考驗!

除此之外,航母的甲板建造還有一個要求,那就是焊接點越少越好,為什麼?因為焊縫越多,使用時間長了就越容易出現質量問題,比如斷裂、塌陷等,原因跟前面說到的戰機起降時帶來的極端挑戰有關,畢竟長時間面對戰機尾焰的炙烤以及巨大的衝擊,焊接處出現問題的可能性也就越大,所以,航母甲板用鋼對一體性的要求也非常高,需要更加的“大塊”的鋼板,即更寬、更長,而這種超長、超寬的鋼板想要一次性成型,就需要一種巨型的寬厚軋板機,能一次性軋出5米以上寬度的厚鋼板,而這種巨型寬厚軋機技術是一個國家工業底蘊的體現,全世界現在能造這種級別軋板機的國家沒幾個,而我們國家就剛好能造出5500mm寬度軋機的國家!寬厚鋼板除了在航母上用得上之外,潛艇的耐壓殼也同樣需要!

▲鞍鋼的5500mm厚板生產線

再來說一下航母甲板的表面塗層,大家不要以為航母的甲板直接把鋼板鋪上去就行了,上面是還有一層特殊材料塗層的,這些塗層主要對甲板起到防護和防滑的作用,比如防高溫、防腐蝕以及增大摩擦力等,那麼這些塗層又是一種什麼材料呢?大概查了一下,從美國海軍研究實驗室的網站公佈出來的資料顯示,這是一種“新型硅氧烷基防滑和頂部塗層”,被廣泛使用於美國海軍的水面艦艇,如下圖所示,圖中的“a novel siloxane-based nonskid and topside coatings ”的意思就是指“一種新型的硅氧烷基防滑和頂部塗層”。

▲美國海軍研究實驗室網站截圖

除此之外,美國海軍研究生院有一篇關於甲板塗層的分析報告,裡面提到了過往那些塗層的主要成分配比是:54%的鋁和46%的陶瓷粉末,如下圖所示,紅線處的“which is made up of 54% aluminum and 46% ceramic powder.”,總之,不管是航母還是其他的海軍艦艇,其甲板以及其他關鍵部位的表面都是有覆蓋塗層的!
▲美國海軍研究生院報告截圖


哨兵ZH


航母甲板使用的是特種合金鋼製造而成,平均厚度不足40毫米,是不是不可思議?以世界上現役最強大的美軍尼米茲級核動力航母為例,其航母甲板最厚的地方莫過於飛行甲板,但是也不過50毫米,而像一些無足輕重的地方,比如機庫下方甲板厚度只有38毫米,而艙室通道頂層甲板則普遍不超過20毫米厚。

航母甲板之所以要設計的如此薄,第一是為了減重,航母動力雖然強勁,但是總重最低也在一萬噸以上,如果甲板厚度要設計的如戰列艦那般厚實,重量肯定超標,有人曾經計算過,如果尼米茲甲板設計成30釐米厚,以1.8萬平米的面積計算,光甲板重量就接近6萬噸,算上其他重量,航母總重最少超過15萬噸,這樣下來,即使40萬馬力的發動機也只能跑10節的龜速,那還打個屁的仗啊?



第二是為了增加艙室容量,尼米茲航母一共有12層甲板,如果每層都增加十釐米,那就是1.2米,這樣下來每層艙室的容量都會大大縮減,不光是水兵生活環境更加擁擠,能夠容納的艦載機和油料彈藥補給等等也會大為縮水,這將極大的影響航母戰鬥力。


航母甲板雖然薄,但也不是等閒之輩,它既要承受幾十噸艦載機的強力衝擊摩擦,還得忍耐幾千攝氏度尾焰的高溫炙烤,又要在高鹽高溼的環境中防止鏽蝕,所以甲板鋼材都是添加了多種稀土元素的特種合金鋼,屈服強度多在500MPA以上,而且有極好的耐腐蝕和抗冷衝擊性能,為了應付磁性水雷,這些鋼材在製造之時都經過了強力消磁,所以別看航母甲板鋼外表粗獷,其實裡頭學問大著呢,目前全世界能製造航母甲板鋼的國家一個手就能數清楚。
(我國大部分甲板鋼由鞍鋼生產)

鋼材雖好,但是摩擦力不足是天性,這樣的話艦載機在起降作業中很容易摩擦摩擦似魔鬼的步伐,一不小心就可能栽進海里。因此,為了加大摩擦力,航母甲板上還會噴塗特殊的甲板塗層,這種塗層由三氧化二鋁、硫酸鋇以及環氧樹脂配合調製而成,摩擦力系數可以達到0.7以上,噴上這種塗層的航母甲板不僅艦載機起降安全有了保障,人走在上面也有一種柏油馬路的Q彈感,一個字形容:倍兒爽!


軍史吐槽君


一個航母預示著一個國家的強盛,對於航母上面放的,那是要升空的東西——戰鬥機,所以馬虎不得,其航母的甲板技術要那是要必須經過幾千度火焰的歷練,更要耐得住高溫,那麼有人就會問要耐得住高溫甲板就必須很厚,不然甲板就會在戰鬥機升空時被烤化,那麼戰鬥機升空一次,航母就會變成廢鐵,什麼價值也沒有。

這種想法可謂是大錯特錯,因為航母甲板太厚,會使整個機體非常笨重,從而造成更多的燃油消耗,同時太厚,動不動得了也是一個問題?所以對於,航母的甲板科學家就想到了既可以耐高溫,又可以保護機體,還要抗打擊的鎢合金鋼板,這種鋼板具有以上幾種優點,而且最重要的是這種鋼板密度和硬度較大,而且質量很輕,有人用這個鋼板做過實驗,結果讓人大吃一驚,這種鋼板非常抗擊打。

對於甲板不只是一個板子,因為航空母艦的使用環境也非常惡劣,導致了研究員有研究出瞭如何在板子上塗什麼來抵抗腐蝕抵抗氣體和碰撞,所以甲板實際必須薄,要不塗上一些除鏽的塗料就會變得厚重,而且航空母艦的甲板要長期經過戰鬥機的起降時輪子的摩擦,這個條件使人們對,空母艦的甲板的認知受到了偏差。

另外,航母甲板不僅要抵抗摩擦,有時會受到別方的攻擊,但航空母艦有自身的防禦體系,這個防禦體系也使用的是高強度鋼板所建,那也就是說航母有防禦系統,相反的甲板就沒有必要太厚重,應該輕便,方便戰鬥機起落和航母的移動,減少油耗和資源的浪費,所以航母甲板必須薄。

說了這麼多,航母必須薄的這個條件,那麼航母甲板到底有多厚呢?對於這個問題的答案可能會令人大跌眼鏡,大約是60毫米左右,這樣的航母才能輕便,而且防禦水平也很高。


沐風談兵論道


航空母艦甲板的鋼板是整艘航母鋼鐵用材生產的 難點,必須採用低合金高強度寬厚板製造,否則像E–2C系列這樣降落重量在22噸左右、最多起飛重量26噸的飛機,在重力加速度的狀態下duang的砸在甲板上一下子就砸了一個大坑!出現坑還是小事兒,要是因此造成飛機損毀甚至在擁擠的甲板上燃油洩露引起爆炸……後果不堪設想!


現代航母的建造通常情況下都使用與建造核潛艇所使用的鋼材一樣,因為核潛艇用材是海軍艦艇建造中等級最高的,而航空母艦因為是海軍的核心裝備,上面載有飛機起降頻繁這就要求鋼材必須也是最高等級,否則性能達不到要求鋼材會很快的出現“金屬疲勞”……要麼航母提早退役,要麼就帶有相當大的隱患。圖片上這兩個鋼牌號就是目前美軍航母所使用鋼材的主牌號。HSLA–80就是核潛艇所使用的HY–80鋼,是“尼米茲級”航母的用材、HSLA–100是“弗吉尼亞級”核潛艇所使用的HY–100鋼,也是目前“福特級”航母的主牌號鋼材。從化學成分表來看,裡面沒有特別的稀有金屬!並且有色金屬含量並不高。
C130這種空重50多噸的大飛機也在航母上起降過,衝擊力遠大於一般艦載機,後來美軍使用C2“灰狗”運輸機也是利用了“大力神”起降所採集的數據。

那麼航母甲板用材有多厚?由於飛行甲板面積有三個足球場大小,根據甲板下面支撐結構不是所有的用材都是一個規格,一般來說甲板鋼板的厚度在45~60㎜之間,“尼米茲級”甲板50㎜厚鋼板用量最多,因為鋼板過厚會在焊接與鉚接工序上變得很困難,軍用鋼材的焊接性能要比普通民用碳素鋼材差了很多,而且裡面合金含量雖然不高,但要求焊縫的強度高於母材,這就需要焊接過程中既要使鋼材焊透焊牢,又不能使裡面的合金成分燒損……總之是非常困難的工藝手段!到現在都是各國造船界的壓箱底的工藝

航母用鋼板除了球鼻艏和最下層艦底部甲板用材超過100㎜之外,其他地方不是我們想象的像早年間戰列艦甲板那樣的厚度!特別是飛行甲板,即保持高強度又不至於過厚,飛行甲板過厚無形之中就增加了航母本身的“死重量”,而“死重量”會嚴重的消耗核反應堆的輸出功率,功率沒有為航速、航程做出貢獻,卻消耗在艦體重量上了,這表明建造材料的使用是失敗的!
“戴高樂級”雖然是4萬噸的中型航母,對比與美國航母小了許多,但它由於也裝備了美製E–2C預警機,它的飛行甲板鋼材的平均厚度估計也在50㎜左右,否則根本承受不了巨大的降落衝擊力。

總體來看,當前世界在役和正在建造的大型航母基本上都是採用核潛艇所使用的鋼材建造,這樣可以節省大量研製費用,使用同一牌號的鋼材,可以讓船廠在建造航母過程中更加熟練的加工,不會因更換新牌號造成工序調整和重新研究焊接工藝和其他冷彎、衝壓…等冷加工工藝。而飛行甲板的厚度以適中,保證飛機頻繁起降不出現強度不夠、耐衝擊性能差……等問題就可以了。


皇家橡樹1972


不同於二戰中的航母甲板,隨著艦載機的逐步升級和現代電子設備的不斷更新,對於航母甲板的製造工藝要求越來越高,也是這個原因,世界上很多想建設航母的國家因為無法攻破甲板的製造工藝而止步不前,那麼現代主流的航母甲板是用什麼材料建造的呢,它到底又有多厚呢?

經過上萬種鋼材、合金板的試驗中,世界海軍大國紛紛得出結論,鎢合金耐衝高強度鋼板,是目前建造航母甲板最理想的材料,另一方面,在高屈服強度的指標下,甲板的厚度基本不會超過30毫米,而對於小型航母,航母甲板甚至只需要不到22毫米就可以滿足需要。

在該合金耐衝鋼材的材料中,高密度的鎢元素是最主要的也是最難突破的技術之一,航母甲板需要的鎢元素在合金鋼板中的含量要超過百分之三十,這是除了世界幾大軍事工業國之外,都無法達到的目標。含鎢量一旦無法達到指標,鋼材的屈服強度就會不滿足需要,在多次的艦載機降落之後,就會產生變形的狀況。

而耐衝技術,不同於鍛造和鑄造工藝,剛性與厚度無關,因此,只需要考慮甲板的最大受力大小即可,在航母的設計之初,就會考慮到甲板上停放的艦載機的重量問題,在長時間海上航行中,別的微量金屬元素則起到防止海風海浪腐蝕的效果,在大量架次的戰機起降後,保持航母甲板不變形、不損壞,是考驗鎢合金耐衝擊高強度鋼板製造工藝的最佳佐證,因此,航母的作戰效率如何,與航母甲板的製造水平有著最直接聯繫。


紫龍防務觀察


航空母艦因為要承載各類艦載機的起降,所以對甲板提出了很高的要求。那麼航母的甲板有多厚呢?就像坦克一樣,航母這樣的大型海上目標,很容易成為敵人的活靶子,所以防護能力自然要提高。具體到甲板上來說,美國航母最厚的甲板大概有65毫米左右,其他飛行甲板的厚度大概在40毫米左右,如此厚度,可以滿足大部分的作戰需求。

可是最早的航母甲板卻是用木頭做的,在木頭下面用鋼材結構支撐。這是因為早期的艦載機都是螺旋槳式的,重量比較輕,不會對甲板造成太大的衝擊。但自從進入噴氣式飛機時代後,艦載機上航母,由於重量大,速度快,尾焰溫度高,所以研製了鋼板甲板來滿足艦載機的起降。

如今的航母甲板,不僅採用特殊技術處理的鋼板組成一個巨大的飛行甲板,還在甲板下面使用各種加固結構的支撐。這樣的鋼板完全能夠承受30噸戰機的降落,甚至從高空砸下來的重量。不僅不會變形,甚至連痕跡也不會留下來,而且航母鋼材的耐用性和強度很高,要經歷成千數萬次的起降衝擊。截止目前,能夠製造這種飛行甲板鋼材的國家只有中美俄英四個國家。當年瓦良格號航母開到我國時候,雖然好多年沒有維護了,其飛行甲板也生鏽了,表面看上去很破。但是把鏽跡除掉後,其鋼板跟全新的沒什麼差別。由此可見,航母甲板的好壞是也很考驗一個國家造船技術的。(歡迎關注第一軍情,若有其他問題,請軍迷朋友們在評論區留言。)


第一軍情


我們以“尼米茲”級航母為例,為了減輕航母自身重量,其艦體主要採用屈服強度為56kgf/mm²的HY-80高強度低合金鋼。裝甲結構採用屈服強度為70kgf/mm²的HY-100超高強度低合金鋼。1980年代後期,“尼米茲”級航母則改為HSLA80和HSLA100高強度低合金鋼,這種鋼的工藝性能好,較為容易加工焊接,可以保障焊接質量,而且成本較低。5道防護縱壁厚度分別為13毫米、16毫米、16毫米、32毫米和13毫米。

圖、“尼米茲”級航母船體板厚度示意圖

此外除了艦體上層建築,“尼米茲”級航母的彈藥庫和作戰指揮室也採用了凱夫拉複合裝甲材料,它可以大為提升作戰防護能力。凱夫拉又被稱為紡綸纖維,擁有拉伸強度高、密度低、彈性模量高、熱穩定性好等特性。通過紡綸纖維和複合裝甲的抗彈性試驗表明,同等重量下,使用等厚鋼5.4毫米紡綸複合材料,相當於10毫米以上的均質鋼,它的抗彈水平提升約50%以上!

“尼米茲”級航母除了材質,其飛行甲板考慮到裝甲防護,甲板厚度為50毫米以上鋼板和複合裝甲材料;通道甲板板厚約14毫米;機庫甲板板厚為38毫米;其餘各層甲板和平臺板厚為4~7毫米。外底板板厚約28毫米,中層底板約12毫米,內層底板約18毫米。水線以上舷側外板約38毫米,水線以下舷側外板約24毫米。該級別航母后續艦某些部位還設有厚度約64毫米的凱夫拉板,能防禦半穿甲彈。

航母艦體強度主要由飛行甲板、機庫甲板和舷側外板以及縱艙壁構成的強力箱形結構來保證。使用這麼多材料主要是為了提升抗擊毀性、抗沉性和防護性能。


航空之家


承重停放艦機,承衝擊,降落,承熱,承受飛機噴火,承炸,承受敵方攻擊,耐腐蝕,滿足這些即可,可以厚點,也可以薄點,可以是實板,也可以是稜格+板材,Ill格,方格,△格,六角星格,都無所謂。反正承壓,承熱,承炸,散熱解決好就行。


AUTUYT


美國航母最厚的甲板大概有65毫米左右,其他飛行甲板的厚度大概在40毫米左右。

最早的航母是用木頭做的。如今的航母甲板,釆用特殊技術處理的鋼板組成一個巨大飛行甲板,甲板下面使用各種加固結構的支撐,能夠承受30噸戰機的降落。


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