微观航母之舰体特殊结构
航母的结构与其它水面舰船相比，由于其作战性能的特殊性，所以在设计和布置上有很大的不同，主要有如下的总体布置和舰体结构上的特点。
航空母舰主要的作战武器是舰载机，因此除了要有宽大的飞行甲板以满足舰载机的起降之外，还要有庞大的机库以及飞机的维修、油料供应、弹药储备、人员工作和生活的舱室，所以航母的舰体内布置有相当数量的舱室。以美国的大型航母为例来看，航母的舰体舱室布置按甲板层序分割为：从主甲板即机库甲板以上分为9层，甲板编号为01、02、03依顺序类推，用“Level”来称呼，其中04层即为航母的飞行甲板，05层及以上是在舰岛上层建筑内，多是舰上重要的指挥控制舱室;主甲板以下除双层底外分为8层，甲板编号用First、Sec？ond、Third等来排序，用“Deck”来称呼。这样，在美国航母上全舰便被分割成2200多个水密舱室，其中用于舰员们的生活舱室占了大多数，达1 500多个。
航母舰体的首层为飞行甲板，主要分为斜角甲板降落区、舰艏起飞区和停机区。位于飞行甲板和机库顶棚之间的03层（03LEVEL）为顶楼甲板，主要布置与飞行甲板作业密切相关的设备及舱室，比如弹射器系统、拦阻装置和飞行员住舱、餐厅及飞行值班室等舱室。02、01层一般被统称为中楼甲板，这层甲板不是完全贯穿舰体的，甲板中部被挖去与下层的机库甲板形成更宽敞的机库空间，只是在舰体的两舷和首尾处设置了舱室，舰艏位置是锚链舱，舰艉部分为系缆装置舱，两舷位置设置与海上补给、甲板机械和机库作业相关的备件室、机组舱、控制中心等舱室。再往下就是称为“主甲板”的机库甲板，同飞行甲板一样，是航母上与舰载机作业密切相关的主要甲板。2号、3号、4号及以下的底舱都是下层甲板了，这里除了设备舱和人员生活舱外，还由于下层甲板的位置比较安全，一些重要的指挥控制舱室以及武器弹药、航空燃油的储存都在这里。2号甲板主要是布置机械修理保障舱室、士兵住舱、纵倾调整水舱，3号甲板为餐厅、军官住舱以及一些控制指挥舱室，4号甲板除了设置行政人员舱室和住舱外，主要就是食品蔬菜储存舱室、水泵舱、制冷机舱、横倾调整水舱等。4号甲板以下的底舱主要设置机舱、锅炉舱、发电机舱、弹药舱和航空燃油舱等。这些舱室的设备和物资，或是体积庞大笨重或是对安全性有着特别高的要求。
宽阔的飞行甲板
航母是以舰载机为主要作战武器的大型水面舰船，在平台结构上的最基本形式是一座海上机场，需要具备舰载机起飞和降落用的跑道。航母上的这种原始的起降跑道，最初只是在舰艏甲板上铺设的木板，后来才进一步发展成通过支柱和桁架机构支撑架设在船体主甲板上的平台结构。这时期的飞行甲板只是承受舰载机起降时的载荷，所以结构强度也不大。但随着航母技术的发展，航母携载的舰载机数量不断提升，在飞行平台下设置了停放飞机的开放式机库。机库甲板仍是船体梁的强力甲板，而飞行甲板则由横向框架支撑，以承受飞机载荷和平台弯曲的作用力。
为了安全地储存携载的舰载机，后来出现了封闭式机库。飞行平台真正过渡为飞行甲板，并且飞行甲板成为承担船体总强度的强力结构。由于大量的航空舱室需要布置在飞行甲板附近，也考虑到飞行甲板结构的强度，现代航母在飞行甲板下面设置了一层称为“顶楼甲板”的结构，这种双层组合结构也为大跨度的机库提供了坚固的顶棚。
航母的飞行甲板是供舰载机起飞、降落和调运的作业场地，面积要足够大，大型航母的飞行甲板总面积可达1.5万～2.0万平方米。由于舰艏起飞区、斜角甲板着舰区、停放区这3个区域的功能不同，所受的载荷也各不相同，结构设计也会有着一定差异。弹射汽缸在甲板上留下的狭长开槽开口，也或者滑跃起飞中舰艏上翘的跃升甲板，为阻挡舰载机的喷气所设置的偏流板，透过飞行甲板伸出的拦阻系统的拦阻索，短距垂直起降战机在垂直降落阶段高温喷气对甲板的吹蚀作用，舰载机着舰过程中“砸”在斜角甲板时的冲击载荷等等，这些开槽开口造成的应变应力、起飞回收作业中的载荷等最终都需通过飞行甲板的增大甲板厚度、加强框架密度强度等措施来抵消。
巨大的外飘舷台结构和特种装置的结构强化
二战后随着喷气式战机的上舰，此前的直通式起飞和降落甲板已不堪重负，由此便有英国海军航母率先应用的斜角甲板，将舰载机的起飞作业区和着舰回收区分为了2个独立的区域。航母在右舷设有巨大的岛式上层建筑，又在左舷增设了斜角降落回收甲板，这造成了飞行甲板的最大宽度比舰体水线面宽度扩大了几乎一倍，这就需要在主船体的左右舷加装巨大的舷台。这种两舷外飘的外形也就成为了航母特有的舷台结构，加之将早期航母上在舰体中线处设置的升降机改在了舷侧，使得飞行甲板的结构变得更为复杂了。
舷台的甲板作为飞行甲板的延伸部分，需要将舷台的外板斜撑在机库甲板下面的2号甲板上。两舷极度外飘的舷台结构，在设计中要综合考虑舷台的自重，起飞中蒸汽弹射器、降落中的舰载机对甲板面的冲击载荷，以及外飘的舷台在海上受到波浪拍击时的载荷。同时，舷台在机库大门区段还要预留升降平台的开口，开口的角隅处就需要作专门的加强。升降平台的传动装置安装在平台的两侧，这还会造成该处的结构要承受很大的平台提升载荷。所以说舷台结构是航母舰体一项重要的、有别于其它水面舰艇设计的特种结构。
与舷台结构一样，在航母上还有着弹射器、拦阻装置、舷侧升降机、机库大门、4轴4桨等同样相对特殊的系统和装置。它们的上舰，在舰体中会造成狭长开槽、巨大的开口，这都对舰体的结构强度提出更高的要求。特别是与舰载机起降尤为密切的弹射器和拦阻装置，还承受着起降过程中瞬间的冲击载荷，它们的装舰定位安装都需要有专门的系统的理论研究及试验验证。
无柱的大跨度机库和机库大门
机库是航空母舰的主要舱室之一，用来安全停放舰载机和对舰载机进行维护维修，以及布置准备飞行作业的重要航空舱室，对舰载机保持良好的技术状态和高出勤率具有重要的保障作用。机库的长度约占舰长的三分之二，宽度上大型航母通常并不延伸到两舷，而是在机库侧壁与舰舷之间留出一定宽度的空间，用于布置舰船纵向通道、舰船动力装置的进排气道，以及服务于舰载机维护维修的舱室和航空备件库等。机库的实际高度至少跨越2层甲板的层高，大中型航母通常跨越3层甲板层高。在美国的大型航母上，机库总容积达到了5万立方米。
由于飞机出入机库要进行调运，所以这么大的机库不能有任何支柱阻挡。没有柱子的支撑，那就得依靠顶部的大跨度结构支持。另外，由于机库顶部是强力甲板，它必须承受船体的总纵弯曲所产生的拉压作用。所以在飞行甲板下的顶楼甲板可以与飞行甲板组成双层组合结构，与机库两侧的双层纵壁形成巨大的箱形结构，共同承受舰体结构上巨大的拉压应力。
在航母机库中，设置有两种巨大的门，一种是舷侧升降机与机库接口处的舷侧升降机的大门，另一种是在机库内部起分隔作用的机库分隔门。舷侧升降机的大门用于关闭机库甲板通向舷侧升降机的开口，更是机库甲板区的防护屏障，使机库甲板免受海面气象条件的影响和武器毁伤;后者则是将机库分成2或3部分，以便在火情发生时有效抑制火势的蔓延。
一般中大型航母的舷侧升降机布置在右舷，中型航母为2部，大型航母一般右舷为3部、左舷设有1部，相应地与机库之间设置舷侧升降机的大门。一部升降机往往具备同时转运2架主翼折叠后的舰载机，所以平台升降机的平台宽度都在20米左右，相应的在机库开口设置的大门尺寸上一般是20米×7米。这样大的开口开在舰体结构上，相应的应力、结构强化问题都需要特别考虑。所以我们看到机库大门开口的角隅处呈半圆形，开口整体呈椭圆形，并且还要有加厚板和加大构架来进行强度的加强。
硕大的动力机舱和多道舷侧防护舱壁
航母的动力系统一般采用4桨4轴、4套蒸汽轮机装置和8套锅炉装置，占据着硕大的空间，安装这些装置的基座结构以及用于减振的装置的结构是十分复杂的。同时动力系统的舱室位于全舰的底舱，需要承载上面的多层甲板，需要诸多粗大的支柱或特殊舱壁来加以支撑。由于动力系统的舱室位于水线以下，是全舰的动力源，是保证舰的生命力和战斗力的重要舱室，所以包括动力机舱在内的舰体结构的底舱区域，都在两舷侧设有装甲防护舱予以结构防护。
对于航母底舱区域的机舱、发电机舱、弹药舱和航空燃油舱等的结构防护，中大型航母的舷侧设置有若干层空舱或液舱，用于抵抗水下鱼雷、水雷和反舰导弹的爆炸损伤。大型航母在舷侧设置的防护舱多达5～6个，舰体底部也设置双层或3层底，形成了一圈严密的水下防护结构。同时，舰体结构设计上还会沿舰体纵向设20多道横舱壁，把全舰舰体分割成了2000多个水密舱室，进一步提高航母的整体抗沉性和稳定性，保证即便遭受攻击后舰体仍保有一定的航行能力和作战能力。
舷侧防护舱壁，这种防御水下鱼雷和水雷直接命中的特殊舰体结构，是由若干层纵向壁分隔成几组的空舱或液舱等组成。鱼雷、水雷或反舰导弹爆炸后的能量，经过空舱和液舱的减缓和吸收大幅衰减，进而达到了被动防御的目的。这种空舱和液舱的组成方案以及隔舱的结构设计同样需要非常复杂的计算和实体爆炸试验方法来确定。
在美国“尼米兹”级航母上，为增强抗沉性和防护性能，舰体底舱采用了双层底，在舷侧防护纵壁之间的空舱结构更是使用了X型构件连接，而不是常规的板架结构。外部传入的爆炸冲击波和破坏能量通过外壳结构和X型结构的变形加以吸收，最大程度地吸收了能量、保护了舰体内部结构、保证了内部舰体的水密性。这样，通过舰体自身的装甲防护结构设计，水下防护结构可承受约680千克TNT炸药的水下爆炸冲击，主机舱能承受两次以上鱼雷、导弹、水雷的打击。
作者：希弦
来源：《兵器知识》2015年第10期
