问题

一战二战的战列舰GM值是多少?

回答
说起一战、二战的战列舰,绕不开一个关键参数:GM值。这个看似简单的值,却直接关系到战列舰的稳性,也就是它能不能在波涛汹涌的海面上安然无恙,能不能承受住炮火的震荡,能不能在挨了鱼雷或者炸弹后不至于轻易倾覆。这绝对不是什么冰冷的AI参数,而是凝聚了无数工程师心血和战场经验的结晶。

GM值,全称是稳心高(Metacentric Height),它代表的是战列舰在受到横倾(侧向倾斜)时,稳心(Metacentre)相对于其重心的垂直距离。简单来说,GM值越大,战列舰就越“稳”,抵抗倾覆的力量就越大;GM值越小,就越容易倾斜,甚至有倾覆的危险。

GM值是怎么来的?

这要从战列舰的结构和浮力原理说起。战列舰之所以能浮在水上,是因为它排开了与自身重量相等的水,根据阿基米德原理,它受到的浮力等于它排开的水的重力。当战列舰稍微向一侧倾斜时,它的船体排水部分会发生变化,导致浮心的位置发生移动。

重心(G Centre of Gravity): 这是战列舰所有质量的等效集中点。它的位置主要取决于战列舰的结构、装甲、火炮、弹药、动力系统以及人员等。设计时,工程师会尽量将重心放低,以提高稳性。
浮心(B Centre of Buoyancy): 这是战列舰所排开的水的重心的位置。当船体倾斜时,排水的部分体积改变了,浮心也会随之移动。
稳心(M Metacentre): 这是当船体发生小角度倾斜时,浮心移动的轨迹与船体纵向对称面的交点。

当战列舰倾斜时,浮力方向不再通过重心,而是通过新的浮心。如果这个浮力与重力的作用线形成一个力臂,这个力臂就会产生一个恢复力矩,将战列舰拉回原来的直立状态。这个恢复力矩的大小就与GM值成正比。

GM值与稳性的关系:

GM值 > 0: 战列舰是稳定的。倾斜后会产生一个恢复力矩,使其恢复直立。GM值越大,恢复力矩越大,稳性越好。
GM值 = 0: 战列舰处于临界稳性状态。稍微倾斜就会保持倾斜状态,无法自行恢复。
GM值 < 0: 战列舰是不稳定的。倾斜后产生的力矩会进一步增大倾斜角度,直至倾覆。

一战、二战战列舰的GM值大概是多少?

这个问题没有一个固定答案,因为不同时期、不同国家、不同级别的战列舰,其设计理念、吨位、装甲布置、主炮口径以及搭载的武器装备都有很大差异,这些都会直接影响GM值。而且,战列舰在服役期间,随着燃料消耗、弹药装载、人员上下以及维修等,其GM值也会发生变化。

不过,我们可以根据一些普遍的设计原则来推测一个大致范围和趋势:

普遍来说,一战和二战时期的主力战列舰,其GM值通常在 1.5 米到 3 米之间。

这看起来是一个相对较小的数值,但对于一艘排水量动辄数万吨的巨型战舰来说,这个数值已经足以提供相当可观的稳性。

为什么GM值不能无限大?

这似乎是个奇怪的问题,为什么不把GM值做得越大越好,让战列舰更加稳如泰山?这里面涉及到一些工程上的权衡和取舍:

1. 舒适性: GM值过大意味着战列舰的摇摆幅度会很小,但反过来,它的恢复力矩会非常强劲。当遇到波浪时,战列舰会以较快的频率和较大的加速度进行恢复,这会带来非常剧烈的横摇和顿挫感,让船员感到非常不适,影响工作效率,甚至可能造成呕吐和疲劳。想象一下,在猛烈的横摇中进行精密操作,那绝对是灾难性的。
2. 转向性能: GM值过大也会影响战列舰的转向性能。当战列舰进行大角度转弯时,过大的GM值会产生一个强大的恢复力矩,使得转弯变得迟缓,影响战术机动性。
3. 吃水和干舷: 为了获得更大的GM值,工程师可能会考虑抬高重心的位置,或者增加上部结构的宽度。但这会导致吃水变浅或者干舷(船体水线以上到上甲板的高度)降低,这在恶劣海况下或者受到攻击时,会增加被海浪击中或者船体浸水的风险。

不同时期和类型的战列舰,GM值的侧重点和变化:

一战时期战列舰(如英国的“伊丽莎白女王”级,德国的“巴伐利亚”级):
这一时期,战列舰的设计更侧重于火力、装甲和速度的平衡。GM值的设计也会考虑到舰载火炮射击时的稳定性。为了提供良好的平台,GM值会设计得比较适中。例如,一些资料显示,像“伊丽莎白女王”级这种快速战列舰,其GM值可能在2.5米左右,以保证高速航行和炮击时的稳定。
二战时期战列舰(如美国的“依阿华”级,日本的“大和”级,德国的“俾斯麦”级):
随着技术的发展,战列舰的设计越来越趋向于更大口径的火炮、更厚的装甲和更强的抗沉性。
美国“依阿华”级: 作为二战末期建造的战列舰,其设计非常成熟。为了平衡航速、火力和装甲,并考虑到长期作战的续航力(装载量变化),其GM值通常会设计在一个相对宽泛的范围内,可能在2.8米左右。它们经过了严格的稳定性测试,能够承受大角度的横摇,也能提供相对稳定的射击平台。
日本“大和”级: 以其巨大的吨位和强大的火力著称。为了支撑巨大的18.1英寸主炮以及厚重的装甲,其重心设计会非常重要。资料显示,其GM值可能也在3米左右。然而,一些研究也表明,“大和”级在设计时可能更倾向于较高的GM值,以应对其庞大的上部结构和强劲的火力带来的倾覆风险。但过高的GM值也可能带来一些前述的舒适性问题。
德国“俾斯麦”级: 这艘战列舰以其出色的航海性能和坚固的结构闻名。其GM值也设计得较为稳妥,同样可能在2.53米之间。其设计充分考虑了在高海况下作战的稳定性。

GM值的动态变化和监控:

需要强调的是,GM值并非一个固定不变的数值。战列舰的装载状态直接影响其重心和排水体积,从而影响GM值。

装载弹药、燃料: 当弹药库装满,或者油箱加满时,重心会发生变化,GM值也会跟着变化。
人员上下、物资补给: 这些细小的变化都会对GM值产生影响。
受损情况: 如果战列舰被鱼雷或炮弹击中,舱室进水,排水体积改变,重心也会随之变化,GM值会大幅下降,甚至变为负值,导致倾覆。因此,战列舰的损管能力非常重要,就是在尽可能恢复其GM值,避免倾覆。

船上的工程师们会实时监控战列舰的装载情况,并根据这些变化进行计算和调整,以确保战列舰始终保持在安全且适航的GM值范围内。这种精密的计算和管理,是保障战列舰在复杂战场环境下的生存能力的关键。

总而言之,战列舰的GM值是一个复杂而关键的参数,它直接关联到战舰的稳性、航海性能、作战效能乃至生存能力。虽然没有一个统一的数值可以代表所有一战二战战列舰,但大致在1.5米到3米之间是一个比较普遍的范围。工程师们需要在GM值与舒适性、机动性等因素之间进行精妙的平衡,才能打造出那些在历史上留下浓墨重彩的钢铁巨兽。这个数值,背后是人类在海洋工程领域的智慧和对未知挑战的不断探索。

网友意见

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未改装的超无畏舰(未加装鱼雷防护,深载)一般在5-5.5ft(imperial)之间,也就是1.524 m到1.6764 m。这包括老KGV,俄里翁,铁公爵等等标准化的大战无畏舰。

例外是QE和R级。QE有大于普通战列舰的GM值,同级舰平均值在同标准下达到约6ft。

R级有小于普通战列舰的GM值,在同标准下仅有最大3.4ft。胡德,某种意义上的超QE/超R,最终落成后约为4.2ft;46680t(Imperial)下,GM为3.2ft。

新一代战列舰中KGV标准载重下6.1ft,最大时达到了8.1ft;战斗标准下大约在7-7.2上下。其他条约舰在战斗标准下几乎均位于9ft上下。对比之下,前卫轻载时GM为5.89,战斗载重下位7.48,深载时为8.2ft。

例外是BSM和VV。BSM的GM战斗载重时达到了13ft+,远大于所有其他同期舰。

VV的GM值同标准下约为6ft-(5.2),小于所有同期舰。

弗雷德曼提及QE级的高稳定性是间战后期该级舰被选中进行现代化的原因之一;其他原因包括2号和3号炮塔之间更宽裕的空间(Turret B to X,R级类似于扎拉级,炮塔布置非常紧凑,中部缺乏足够舰体空间容纳足额的AA火力/舰载机/交通艇等),以及高速下更优秀的续航力。尽管R级拥有理论上更佳的防御能力(最好的是巴勒姆,然后是R,然后是其他QE);但是最终现代化改造优先为QE进行了延寿。

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