導讀：首艘貨運飛船叫什么 請問這艘郵輪前段的桅桿是干啥的？

天舟一號天舟一號貨運飛船是由中國空間技術(shù)研究院(中國航天科技集團五院)研制的一款貨運飛船,也是中國首個貨運飛船。天舟一號貨船于2017年4月20日19時41分35秒在文昌航天發(fā)射中心由長征七號遙二運載火箭成功發(fā)射升空。

請問這艘郵輪前段的桅桿是干啥的？

??艦船桅桿源于帆船時代，在掛帆揚航的同時，也承擔著艦船“耳目”的作用，正道是：“刁斗三更，風急旌旗亂”。隨著社會進步和艦船技術(shù)發(fā)展，風帆時代的桅桿漸漸失去了動力源支柱的功能，演變?yōu)榧兇獾呐灤畔⒃摧d體，尤其是雷達的出現(xiàn)，但初期作為平臺的高聳艦橋在后巨艦大炮時代不再受人青睞，相對低矮而流暢的艦橋顯然無法滿足“站得高、望得遠”的要求。
??于是，此后桅桿結(jié)構(gòu)形式的變換便與雷達技術(shù)的進步息息相關(guān)，由細而粗，由柱而塔，桅桿既成為艦船“列艦聳層樓”的標志性結(jié)構(gòu)，也在不知不覺間完成了螺旋上升的變遷軌跡

在現(xiàn)代艦船的桅桿結(jié)構(gòu)形式上可以大致將桅桿區(qū)分為桁格桅、塔形桅和筒形桅。下面分別就這幾種結(jié)構(gòu)形式對兩力六性的不同貢獻作簡要分析。
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現(xiàn)代艦船桅桿的最主要功能是提供雷達等探測設(shè)備的安裝平臺，因此從雷達的探測性能要求出發(fā)，桅桿自然是越高越好，但同時任何形式的桅桿都是一種結(jié)構(gòu)體，有其自身固有的結(jié)構(gòu)力學特性，桅桿的選用和設(shè)計都必須滿足結(jié)構(gòu)強度、振動、疲勞等力學指標，在相似載荷的前提下，幾種結(jié)構(gòu)形式的力學性能有較大差異。
??結(jié)構(gòu)強度方面，塔形桅具有不可動搖的優(yōu)勢。塔形桅在結(jié)構(gòu)上和上層建筑融為一體，本身也和船體結(jié)構(gòu)一樣設(shè)計有縱橫骨架，壁板和骨架同時受力，都對強度作出貢獻，因此相比較于依靠鋼結(jié)構(gòu)平衡受力的桁格桅（包括在桁格桅上敷上蒙皮的貌似塔形桅）和相對細長、橫截面較小的筒形桅而言，塔形桅的結(jié)構(gòu)強度最佳，承載能力也最強。
??當然，在大型艦載多功能相控陣雷達裝艦之后，艦載雷達的數(shù)量有所減少，而且相控陣雷達融于艦橋結(jié)構(gòu)之中，對桅桿的承載能力要求下降，出現(xiàn)了如美國DDG51、日本16DDH上的輕型多面體桅桿，其設(shè)計要點顯然和強度已經(jīng)沒有太大的關(guān)系。前蘇聯(lián)早早地在大型水面艦船上采用塔式桅，在結(jié)構(gòu)方面就是看中其承載能力，這和前蘇聯(lián)艦載電子設(shè)備大而重的特性相匹配；即使雷達本身重量并不大，但為了“看得遠”，艦艇也可能采用塔形桅在保證高度的前提下具有足夠的強度。
??另外，較難衡量的是桅桿的動力性能，即振動、疲勞等方面的性能。在這方面，直接計算的理論和算法并沒有發(fā)展到非常精確的程度，即使采用同一算法也有可能得出大相徑庭的結(jié)果。前蘇聯(lián)在這方面依賴于其雄厚的基礎(chǔ)科學研究能力和科技人員的豐富經(jīng)驗，往往在計算結(jié)果出來之前就已經(jīng)能夠作出比較準確地判斷。
??在某出口艇的新型大傾角桁格桅的振動響應(yīng)計算中，國內(nèi)三家院校（海工、交大、哈船）的計算結(jié)果差異在一個數(shù)量級以上，對實際設(shè)計沒有任何指導意義；而在提交俄羅斯專家后，在未經(jīng)計算的情況下憑經(jīng)驗估摸了某個數(shù)量級的結(jié)果，此后的實艇測試證明了俄羅斯人的判斷。
??近年來，由于有限元計算技術(shù)的發(fā)展，有限元動力計算軟件日趨成熟，應(yīng)該說在振動、疲勞等方面的計算結(jié)果已經(jīng)能夠滿足工程實際的要求。

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。
??總體上看，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

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??；受風面積最小，使船體受橫風影響減弱，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。
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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，不必受風吹雨打和各種海洋腐蝕的影響。

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、迎風面積較大，結(jié)構(gòu)復雜；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)，是目前新興的一種桅桿結(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，甚至導致桅桿的消失，正所謂：“長劍幾時天外? ?，真是崆峒”。

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