如何根据排水量算重量(003满载排水量8万余14000吨)
本文仅为估算水面舰艇排水量的一次实操演示。演示目标为003型,演示结果不代表其真实数据。
军舰的排水量,我们一般关注的是“标准排水量”和“满载排水量”,其中最重要的当然是满排。满排直接影响到军舰的战斗力,因此通常不会公布。不过,不公布我们也可以算个大概出来。
准备知识
船舶工程学中,有一个测算船舶方形系数(Block Coefficient,简写Cb)的公式:
其中:△为排水体积,单位是立方米(注意,不是排水量);L、B、T分别是该排水体积相对应的水线截面的长、宽、深(吃水深度)。
因此,我们可以将这个公式稍微变一下,使之成为计算排水量的公式。如:
排水量 = Cb × 长 × 宽 × 吃水 × 海水密度
其中,海水密度是常量,我们一般取值为1.025。长、宽、吃水深度是可以大致测量出来的。而Cb比较特殊,因为它本身是由方形系数公式算出来的,前提就是要先知道排水体积,我们现在把公式反过来用,显然是算不出来的。不过,虽然算不出来,但我们可以假设嘛,哈哈……
吃水深度的测量003的吃水深度有比较多的分析,争议也比较大,结论是从11米到13米不等。就不细说了,这里只说一下我的思路。
以“福特”级为例。我们可以很清楚地看到其首尾的吃水刻线,如下图:
简单解释一下。
刻线前后一致,水线水平,深度42英尺,这一点没有歧义。需要注意的是,“星号”处对应的吃水是41英尺,而不是有些大神说的40.5英尺,这是一个常识性错误。关于如何读吃水数字,记住一点就行了,数字的下缘就是这个数字所对应的吃水。图中多画了一条36.5英尺的线,一看便知。
需要纠正的另一点,是关于这个“星号”的深度,是极限吃水还是满载吃水的问题。作为船上的重要标记,通常都是以“额定”作为参考,也就是所谓的“标准”。因此,仅凭船尾的那条长长的刻度线,就可以确认39英尺是标准吃水深度,所对应的就是10万吨的标准排水量。因此,船头“星号”所对应的41英尺,就应该是满载排水量。
如果对这个解释有疑问,不妨看看下面福特号海试的照片,应该会有个大致的判断了。
至于极限吃水,我认为没有讨论的必要,毕竟任何一艘船都不是为了极限而设计的。如果一定要给个数字的话,那么就是水线的深度,也就是前面图上的42英尺。
那么,问题也来了。003上没有这样的标记,该如何判断呢?我的判断如下图所示:
解释:考虑到水线是漆面腐蚀的分界线,那么对于体量、速度相当的舰只来说,满载吃水线与分界线的距离应当是基本一致的——留出正常的浪涌空间即可。前面福特级满载吃水线距离设计水线1英尺(42-41),因此,003的满载吃水就应该是13米-1英尺,等于12.7米。
至于标准吃水,目前没有比较好的测算依据,先空着吧,以后再补。
宽度的测量
两张图对比就会发现,第一批模块的顶部,对应的是水线以上2层甲板的位置。由于003船体外倾,所以进行缩进之后,测得满排水线的宽度为39米。
长度的测量先看图。003的屁股一点红都没有,这个肯定是继承了苏式设计没跑了。这就意味着,003屁股的下缘,应该是与设计水线基本持平的,而满载的情况下,屁股会有一点点悬空(30公分)。
我们需要的是图上那条红线的长度,其测量方式有2种:第一种是直接测量,以003右舷长度作为参考,得出红线长约为288米。这种测量方式受制于图片精度,误差比较大。废弃。
第二种是测量卫星图,这个精度很高,但问题是模块化建造使我们无法直接测量红线的长度,而只能测得上面紫线的长度。
得出紫线长306米,宽度为40米。接着,需要再减掉首尾的“缩进”长度。
前面已经根据尾部与水面的夹角,粗略得出尾部长度与高度的关系是4:1,因此,如果尾部垂直方向不考虑倾斜的话,那么只需要减去水线到满排线的距离的4倍即可,即0.3米*4=1.2米。
而舰首没有找到正侧方照片,所以只能大概测量了一下,需要缩进5.8米。
因此,003满载时水线长度为:306 - 1.2 - 5.8 = 299米。
方形系数Cb的估算Cb的取值最为关键,也是最难的。因为无法计算,所以只能参考其他舰型的数据。由于众多的现象将003的船体设计推向了苏式,所以就可以认为003的Cb,等同于苏联大型水面舰艇的Cb。
根据查询到的数据,苏联1143.5型的Cb,一种说法是5.3,一种说法是6.2。而1143.7型,也就是003比较像的那个乌里扬诺夫斯克号,我算了一下,大致在6.0~6.2。
因此,既然往大了算,那么003的Cb就取6.2吧。
总结至此,我们已经得到了计算003最大排水量的所有参数,带入公式,即:
003满载排水量 = 0.62 × 299 × 39 × 12.7 × 1.025 = 9.4万吨。
所以,003的满载排水量,是8万余1.4万吨,已经是最多,不能再多了。
这个数据您还满意吗?
(之前粗算的是8.6万吨,今后以此为准,直到有更精确的资料进行修正)
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