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  • 桅桿結(jié)構(gòu)性能有哪些?

    開心君

    桅桿是指船上懸掛帆和旗幟、裝設(shè)天線、支撐觀測臺的高的柱桿,木質(zhì)的長圓竿或金屬柱,通常從船的龍骨或中板上垂直豎起,可以支撐橫桁帆下桁、吊桿或斜桁。那么桅桿結(jié)構(gòu)性能有哪些呢?

    桅桿結(jié)構(gòu)性能有哪些?
    桅桿

    1、如果排除實際設(shè)計的影響,單從結(jié)構(gòu)形式本身來判斷,由于塔形桅和船體以連續(xù)結(jié)構(gòu)連接,因此性能較好;而桁格桅和上層建筑的連接屬于點狀連接,在結(jié)構(gòu)上形成應(yīng)力集中,一般需要對根部特殊加強才能滿足動力性能要求;筒形桅在結(jié)構(gòu)連續(xù)性上和塔形桅相似,但接觸面較小使其動力性能稍遜于塔形桅;輕型多面體桅桿本身重量較輕,承載較弱,受風(fēng)面積也較小,而且有些可以做成“〉”型實心橫截面,因此在振動、疲勞方面的性能將不亞于塔形桅??傮w上看,塔形桅在承載能力、結(jié)構(gòu)強度、抗振動疲勞等方面的性能都較好,具有結(jié)構(gòu)上的綜合優(yōu)勢;輕型多面體桅桿在考慮到實際使用后,應(yīng)該承認在滿足承載要求的同時,結(jié)構(gòu)性能方面和塔形桅處于同一水平線上;筒形桅結(jié)構(gòu)上可以視作塔形桅和輕型桅的中間體,性能上略遜一籌;桁格桅無論在承載能力、強度方面,還是在振動疲勞方面都和前三者有一定的差距。

    2、既然桁格桅在結(jié)構(gòu)方面有眾多的弱項,為什么還是有不少的艦艇要采用桁格桅?究其原因,應(yīng)該是艦艇總體設(shè)計平衡協(xié)調(diào)的結(jié)果。桁格桅在以下方面具有優(yōu)勢:本身重量較輕,在占據(jù)艦艇最高位置的同時,對船體穩(wěn)性影響較小;受風(fēng)面積最小,使船體受橫風(fēng)影響減弱,有利于側(cè)傾穩(wěn)性;可以采用非金屬材料制造,隱身性能較好(但在使用金屬材料時,由于繞射等反射方式的存在,其隱身性能甚至比塔形桅要差);工藝性較好,和民用鋼結(jié)構(gòu)有共通之處。如果從這些方面考察另三種桅桿,能與之相類比的僅有輕型多面體桅桿,而且在同樣采用金屬材料時,輕型桅的隱身能力強于桁格桅。而塔形桅的自身重量、較大的受風(fēng)面積、較大的雷達反射面積等缺點則暴露無遺。前蘇聯(lián)肯達級巡洋艦所為人詬病的穩(wěn)性問題既有干舷較低的因素,龐大的塔形桅也是誘因之一,但在承載能力要求較高的場所塔形桅仍是不二選擇。美國在70年代末80年代初的主戰(zhàn)艦船設(shè)計中,除了核動力巡洋艦采用塔形桅之外,其余大中型驅(qū)護艦以及常規(guī)動力巡洋艦均采用桁格桅,從中可以看出,在艦船總體設(shè)計中,解決桅桿的結(jié)構(gòu)性能問題時其他性能犧牲的代價要低于總體性能問題,畢竟結(jié)構(gòu)力學(xué)所牽涉的平衡范圍和難度要遠小于穩(wěn)性、隱身性,從艦船設(shè)計局部服從總體的原則出發(fā),在這些艦船上選用桁格桅應(yīng)該說是水到渠成。

    3、至于筒形桅,應(yīng)用場合并不多,由于外形細長,并不適于作為艦船的主桅安置于艦橋之上,往往直接安裝于舯部甲板或甲板室上,在設(shè)計上往往更多地是考慮到實用性。除了能夠分散雷達等電子設(shè)備的分布從而改善整體的電磁兼容性之外,如果本艦動力為CODOG形式且桅桿位置合適,則可用于容納巡航用柴油機組和發(fā)電用柴油機組的排氣管;在綜合通信系統(tǒng)中,筒形桅還能兼作寬帶桅桿天線的發(fā)射體(如英國ICS-3系統(tǒng));從美學(xué)角度,筒形桅和主桅一起能起到平衡視覺焦點的作用。另外,筒形桅和塔形桅都具有足夠的封閉空間以形成全天候的維護平臺,可維性較好;而且,封閉空間也有利于高頻電纜等雷達附屬設(shè)施的保護,不必受風(fēng)吹雨打和各種海洋腐蝕的影響。

    4、綜上,塔形桅的承載能力最強,結(jié)構(gòu)強度較高,可維性較好,在選取合適的壁板傾角和涂敷吸波材料后隱身性能尚可,但自重、迎風(fēng)面積較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;桁格桅承載能力一般,結(jié)構(gòu)強度在優(yōu)化設(shè)計后可以滿足使用要求,設(shè)備完全露天安裝,但自重、迎風(fēng)面積小,結(jié)構(gòu)簡單;輕型多面體桅桿除了承載能力最小外,其余性能指標均較優(yōu),是新興的一種桅桿結(jié)構(gòu)形式。但隨著雷達技術(shù)的進一步發(fā)展,和艦橋圍壁共形的多波段雷達天線的研制成功將顛覆傳統(tǒng)桅桿的樣式,甚至導(dǎo)致桅桿的消失,正所謂:“長劍幾時天外倚,真是崆峒”。

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