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海参崴天气

纬度高的海军基地气温低,军舰表面会结冰,会影响军舰的使用吗?

军舰结冰是一种严重的事故,对战舰的作战性能有着较大的影响。钢铁这种人类使用最为广泛的金属有许多令人头疼的特质,比如说热胀冷缩,又比如说不同温度环境下的性质变化。热胀冷缩是一个经常被人们所提到的物理现象,许多人应该都听说过以前的铁路铁轨会留出一定的缝隙来应对热胀冷缩的故事,又或是电线杆上的电线弯直的问题。而不同温度下的性质变化就更好理解了:超过1538摄氏度,铁就会融化成铁水;而低温环境下,掺杂有杂质磷的钢铁就会明显变脆。

上述这两个问题,也是军舰在低温环境下所要面临的问题,尤其是俄罗斯的军舰,更是其中的代表。毫无疑问,在极地环境下,军舰这样一坨重达上千吨上万吨的钢铁,肯定会受到严重的影响。题目所提到的舰体强度有可能出现明显的下降,而变脆也不是不可能的是——只要磷含量超过0.03%,以军舰所需要面对的种种复杂情况来说,舰身可以说是必然会变脆。

但是,低温不代表军舰一定会出现严重的舰身物理性质的变化。上文所说的热胀冷缩,现如今已经有了很多的应对方法:比如说在钢铁本身的性能上下功夫,对钢铁成分进行不断的摸索,最终寻找出一种受温度影响形变较小的合金材料来制造军舰舰身;或者是利用适合的焊接技术来焊接舰身各个部位,确保温度所带来的形变处在可控范围内。这些方法都有助于确保舰体强度不会出现太明显的变化,进而确保军舰可以顺利完成每一次的任务,而不会因为舰体强度下降而崩裂。

海参崴天气
(图片来源网络,侵删)

至于变脆的问题,实际上与热胀冷缩问题有着异曲同工之处。首先要尽量降低钢铁中的磷含量,这有助于减轻舰身在低温下变脆的程度;其次要寻找适宜的金属配方,用低温下不易变脆的合金材料来建造军舰。虽然说起来似乎很简单,但是实际上,材料问题一直是困扰着俄罗斯海军乃至全世界海军进步的一个重要问题。

是俄罗斯军舰是否会在恶劣情况下是否会出现舰体强度变化和变脆的情况。很可惜的是,由于中国没有人曾经在俄罗斯海军中服役过,因此俄罗斯军舰在低温环境下具体的表现如何,外界无从知晓。但是从俄罗斯工业全面退步的大背景来看,俄罗斯军舰在低温环境下可能并没有人们所猜想得那么出色。

在苏联解体后,由于失去了黑海造船厂,俄罗斯建造和维护大型水面舰艇的能力可以说是一落千丈,近些年来下水的多是一些几百上千吨的小型军舰,最大的也不过是5300吨的11711型坦克登陆舰。以俄罗斯的工业能力来看,其很难再寻找出更好的材料替代苏联时期的材料来建造军舰,因此其所拥有的军舰应对低温的能力相比于世界上的其他国家来说,差距只会变得越来越大,

海参崴天气
(图片来源网络,侵删)

军队作战部门是需要全天候保持作战能力的部门,无论炎热的夏天还是冰冷的寒冬,面对有可能出现的威胁,军队都必须保证一定的作战能力。虽然和平的年代对于一些人来说已经习以为常,但国家和军队一直都意识到,敌人不会挑好天气好日子来打仗,越是恶劣的环境就越是需要提高应对能力。

人是决定战争的重要因素,一般情况下,正常国家的士兵都不会像温室的幼苗那样脆弱。可是战争除了人还需要各种装备的配合,只有人是不可能打赢战争的,这就要求各种装备也要在恶劣的条件下依然能保持正常使用。

高纬度的国家对冬季的气温都会做足充分的准备,严寒天气扭转战争的情况已经在历史上多次上演过,俄罗斯人一定对此有非常深刻的了解。而韩国人可能就没有很充足的认识,2014年时,韩国人开着导弹驱逐舰去俄罗斯访问,结果寒冷的天气将整条驱逐舰冻成了一座冰雕。

海参崴天气
(图片来源网络,侵删)

当然,寒冷的天气并不是针对某个国家的军舰,冬季时无论是哪个国家的军舰,都会被冻起来,军舰航行在海上会遇到水雾,结冰是不可避免的。冰会在温度低于0摄氏度时结成,人体如果长时间处于低温就会危及生命,对于军舰来说,凝结的冰块也会威胁她的“生命”。

如果军舰停留在港口内,外部的冰块不及时清除,军舰整体的温度会持续下降,若引擎与锅炉关闭,军舰将会成为冰雪地狱,舰员无法在其中工作生活,而且还有可能会对动力系统产生影响。另一方面,舰炮,舰载机枪等安装在舰体表面的武器也会因为结冰导致无法使用,甚至是直接损毁,没有什么会比武器失去作用更能威胁军舰了。

为了保证军舰的正常运行和战斗机能,海军士兵们只能在舰体甲板上用各种工具手动地去清除凝结的冰块,虽然办法很笨,但实在是没有什么更好的办法了。中国的军舰目前使用了一种特殊的涂层,能够让凝结的冰块整块地从装备的表面掉落,这也能让士兵们更容易地维护军舰。

不仅是俄罗斯、加拿大和北欧这样的高纬度国家海军基地内的军舰会结冰,就连我国北方这样的中纬度温带地区在冬季军舰也会结冰,因为军舰在航行之中浪花会冲上舰体和甲板,而残留在上面的水迹就会遇冷结冰,因此我们常常看到一些军舰全身被冰层所包裹,宛如末日电影《后天》之中的情景。那么军舰结冰会影响正常使用吗?跟随军史吐槽君一起往下看。
(韩国崔莹号导弹驱逐舰访问海参崴冻成冰棍)

军舰结冰大家最关心的就是舰体结构会不会受损,舰体钢材会不会因此而变脆?根据科学家们的研究,金属在低温下内部分子活性降低会变得愈发松弛,从而产生一种内部应力,而这种应力一旦超过了金属热胀冷缩的极限,内部结构就会碎裂,从而金属内部瓦解而强度剧减,我们经常说在南极钢铁一敲就碎,就是这么个道理。那么军舰上的钢铁材料会不会这么不扛冻呢?

答案是不会,应对这种冷缩产生的应力通常被称作金属的抗冷冲击性能,而提高这种性能是军舰钢材的必修功课。

第一、钢铁的变脆主要是由于原生铁矿石中磷元素的存在,所以在炼钢之初必须进行脱磷,一般民用船只钢材的磷含量要求在0.045%以下,而军舰用钢则规定在 必须在0.02%以下。

第二、提高钢材的屈服强度,这样就可以更加有效的应对热胀冷缩所带来的形变。军舰用钢一般都是加入了多种稀土元素的高屈服度合金钢,一般军舰用钢的屈服强度最少都要求在300MPA以上,而航母在500Mpa,潜艇更是要求在600MPA以上。(辽宁舰用钢生产画面)

经过了这样的处理加工后,只要不是零下100度以下的极限低温,对军舰的金属结构强度基本上没有什么影响,你看我国的民用科研船“雪龙号”没事都去南极溜达几圈,照样活蹦乱跳,军舰就更不用担心了。虽然对舰体强度没影响,但是结冰很容易冻坏和影响军舰上宝贵的电子元器件工作,比如雷达、卫星信号接收器、光电观瞄设备等等,所以军舰一旦结冰了,紧急集合!扫冰除雪!(加拿大水兵扫冰除雪)

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