항공모함이 왜 이렇게 안정적인가요?

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항공모함 선체 개발 과정

항공모함은 함재기를 주력 전투무기로 탑재한 대형 수상함이다. 바다 공항. 공항의 기본 조건은 항공기가 이착륙할 수 있는 활주로여야 합니다. 원래 활주로는 선수갑판 위에 나무 벽돌을 깔아서 만들어졌지만 나중에는 항공기의 이착륙 하중만 지탱하고 기체와는 거의 관계가 없는 플랫폼 구조로 발전했습니다. 선체의 전체적인 강도에 따라 강력한 데크가 여전히 선체의 주 데크입니다. 제1차 세계대전 당시 영국군이 개조한 항공모함 '백안거인'의 모습을 보면 비행 플랫폼이 기둥과 트러스 구조로 지지되는 것을 알 수 있다.

제1차 세계대전 당시 미국은 석탄선 '주피터'를 최초의 항공모함 '랭글리'로 개조했다. 트러스 구조로 지지됩니다. 항공기는 갑판에 주차되어 있으며 지지 구조물 외에도 석탄 벙커 해치 덮개가 여전히 갑판 아래에 보존되어 있습니다. 추가 개선을 거쳐 비행 플랫폼 아래의 객실은 항공기 주차 창고로 설치되었습니다. 이 구조를 "개방형 격납고"라고 합니다. 격납고 갑판은 선체 거더의 강력한 갑판으로 남아 있으며, 비행 갑판은 항공기 하중과 비틀림 굽힘의 힘을 견디기 위해 가로 프레임으로 지지됩니다.

항공모함이 계속해서 개선되면서 탑재한 항공기를 안전하게 보관하기 위해 이후 격납고 외부 패널을 폐쇄하게 됐다. 이러한 방식으로 밀봉판은 선체 측면의 연장이 되고, 비행 플랫폼은 실제로 비행 갑판으로 전환되어 선체 전체의 강도를 지탱하는 견고한 구조가 되었습니다. 미국이 전후 건조한 '키티호크'는 전형적인 완전 밀폐형 항공모함이며, 그 격납고 역시 폐쇄형 격납고이다.

제2차 세계대전 이후 제트 전투기가 등장해 활주로를 압도했다. 영국 해군은 직선형 비행갑판을 경사형 비행갑판으로 변경하여 이륙 및 착륙 활주로를 두 개의 독립된 영역으로 나누었습니다. 이로 인해 비행갑판의 최대 너비가 흘수선 너비에 비해 두 배로 늘어났습니다. USS Nimitz 항공모함의 수선 폭은 40.8m이고 비행갑판의 최대 폭은 72.8m입니다. 이렇게 양쪽 측면이 극도로 벌어진 형상은 항공모함 특유의 경사로 구조를 이루고 있으며, 중앙선 평면에 설치된 엘리베이터가 측면으로 이동해 비행갑판 구조가 더욱 복잡해졌다.

비행갑판 근처에는 다수의 항공 객실을 배치해야 하고, 비행갑판 구조의 강도를 고려하여 현대 항공모함은 비행장 아래에 '포드 데크'라는 구조층을 두고 있다. 갑판. 이 이중층 결합 구조는 장경간 격납고에 견고한 지붕을 제공합니다.

항공모함은 적의 공격에 강한 저항력을 갖고 있으며, 다양한 능동방어무기를 보유하고 있을 뿐만 아니라 매우 강력한 자체방어체계를 갖추고 있다. 구조적 보호 측면에서는 중대형 항공모함 측면에 여러 겹의 빈 탱크나 액체 탱크를 설치해 어뢰와 미사일 폭발로 인한 피해를 막아낸다. 대형 항공모함은 한쪽 면에 무려 5~6개의 방호실이 있고, 선체 바닥에는 3단 바닥판을 설치해 수중 보호구조를 형성한다. 방호벽의 강도와 두께도 매우 특별했습니다. 제2차 세계대전 당시 군함의 장갑 두께는 127~190mm에 달했습니다. 미국 항공모함의 비행갑판과 격납고 갑판도 중요 구획 상부에 장갑을 씌워 공중에서 공격받은 폭탄이 폭발할 때 중요 구획이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 이 밖에도 방출 및 저지 등 특수 장치의 강화 구조, 측면 격납고 도어 및 리프팅 플랫폼의 강화 구조, 아일랜드 상부구조의 고정 구조, 4축 부착 지지 구조 및 프로펠러 4개 등이 모두 항공모함의 독특한 구조 형태다.

따라서 항공모함 건조 과정에도 특징이 있습니다. 항공모함은 좌우 측면 플랫폼이 크기 때문에 최종 조립 시 주선체를 먼저 완성한 뒤 건웨일을 설치해야 한다. 또한 측면 보호 구조물의 가공 및 조립, 투석기를 위한 거의 100m 길이의 데크 슬롯 개구부 건설, 어레스팅 장치의 위치 지정 및 설치, 격납고 도어 및 리프팅 플랫폼 설치, 증기 동력 장치 또는 원자력 발전소, 섬형 상부 구조물의 전반적인 인양 등은 모두 항공모함의 고유한 건조 기술입니다.

항공모함의 전체 배치 및 선체 구조

다른 수상함과 비교하여 항공모함의 구조는 전투의 특수성으로 인해 설계 및 배치에 큰 차이가 있습니다. 성능이 다르며 전반적인 레이아웃과 선체 구조는 주로 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

선체 계층 레이아웃

항공모함의 내부 계층은 선박의 크기에 따라 결정될 수 있습니다. 대형 및 중형 항공모함의 경우 일반적으로 주 선체는 다음과 같습니다. 약 10개 층으로 나누어져 있으며, 상부구조는 일반적으로 약 7층으로 이루어져 있습니다. 구체적인 구조는 미국 항공모함의 단면도에서 볼 수 있다.

항공모함 객실 배치

항공모함의 주요 전투 무기는 항공모함 기반 항공기이며 이착륙을 수용할 수 있는 넓은 비행갑판도 있습니다. 함재기의 경우에는 거대한 규모의 항공기도 있어야 합니다. 격납고와 선실은 항공기 정비, 연료 공급, 탄약 저장, 인력 작업 및 생활에 사용되므로 항공모함에 배치된 선실의 수는 상당히 많습니다. USS 키티호크를 예로 들면, 이 배는 인원용 선실 약 150개를 포함해 다양한 용도로 사용 가능한 선실 1,500개를 갖추고 있으며, 총 선실 면적은 약 8,200제곱미터이다. 약 140개의 통로, 120개의 탄약실, 약 900개의 다양한 유류 및 물 탱크 및 격리실, 57개의 엔진실 및 제어실, 약 150개의 저장실이 있습니다. 선박 전체에는 470개의 환기 및 공조 선실이 있으며, 환기 덕트의 총 길이는 320,000m에 달하고, 선박 전체의 케이블 길이는 685,700m에 이릅니다.

항공모함 객실의 배치는 크게 다음과 같이 갑판층으로 나누어진다. 1층은 비행갑판으로 주로 착륙구역, 이륙구역, 대기구역으로 구분된다. 두 번째 층은 포드 데크이며 주요 배치는 배출 실린더 및 보조 장비이며 중간 부분은 조종사 객실, 식당 및 전투 임무실이며 후면 부분에는 어레스팅 장치 및 보조 장치가 장착되어 있습니다. 장비; 3번째와 4번째 데크의 중간 부분은 격납고의 큰 개구부이며 양쪽에 유지 보수 인력과 레이더 인력이 있습니다: 숙박 시설, 활은 앵커 체인 캐빈이고 꼬리는 계류 장치 캐빈입니다. 5번 데크는 격납고와 보조 객실로, 6번 데크는 항공기 수리장으로, 7번 데크는 군인 객실과 생활실로, 8번 데크는 푸드 뱅크와 관리 사무실로 사용됩니다. 8층 이하 3층에는 주로 기관실, 발전기실, 탄약실, 항공연료탱크 등이 바닥과 측면에 배치된다.

넓은 비행갑판

항공모함의 비행갑판에는 항공기 이착륙 및 수송을 위한 작업 공간이 있어야 하므로 비행갑판 면적이 충분히 커야 합니다. 미국의 대형 항공모함 총 갑판 면적은 15,000~200,000제곱미터에 이릅니다. 세 영역의 기능이 다르기 때문에 받는 하중도 다르며, 동일한 구조 설계에도 각각 고유한 특성이 필요합니다. 이륙 구역에는 거의 100m에 달하는 방출 실린더가 장착되어 있으므로 이륙 데크에는 특수한 긴 슬롯이 있어야 하며 슬롯 상자 아래에는 연속적인 지지 구조가 있습니다. 스키점프 이륙 데크의 경우, 활주로 구역의 데크는 경사형 활주로에서 항공기가 가하는 바퀴 하중을 고려해야 합니다. 이륙하는 항공기의 가스 흐름을 차단하기 위해 데크에는 기복형 디플렉터와 냉각수 파이프가 장착되어 있으므로 데크에는 개구부 모서리 크기가 4.5m x 11m로 커야 합니다. 특별한 계산 방법을 사용하여 결정됩니다. 착륙장의 갑판은 항공기 착륙에 의해 영향을 받게 되므로 착륙 활주로의 허용 범위 내에서 갑판의 두께와 구조물의 밀도를 높여야 한다. 대기 지역에서는 항공기를 조종할 때 바퀴 하중을 고려해야 합니다. 대형 항공모함의 비행갑판은 격납고의 보호장갑 역할도 하기 때문에 비행갑판을 2배로 늘려야 한다. 일반적으로 비행갑판을 설계할 때는 바람, 파도, 비, 눈으로 인한 힘도 계산해야 합니다.

거대한 통로 구조

항공모함의 좌현에는 착륙 활주로가 있고 우현에는 리프팅 플랫폼과 아일랜드 상부구조가 있어 비행갑판이 더 넓어집니다. 메인 선체보다 절반 더 넓습니다. 따라서 메인 선체의 왼쪽과 오른쪽에 거대한 스폰슨을 설치해야 합니다. 건웨일의 갑판은 비행갑판의 연장선으로, 건웨일의 외부판은 격납고 갑판 아래 제6번 데크에 대각선으로 지지된다. 통로 구조를 설계할 때에는 통로의 자중, 갑판 표면에 가해지는 항공기 하중, 바깥쪽 통로에 가해지는 파도 충격 하중을 계산해야 합니다. 통로에는 격납고 도어 영역에 리프팅 플랫폼을 위한 대형 개구부가 설치되어 있으며 개구부 모서리도 특별히 보강해야 합니다. 리프팅 플랫폼의 전달 장치가 플랫폼 양쪽에 설치되어 있기 때문에 해당 구조물에는 플랫폼 리프팅 하중이 커집니다.

통로 구조는 다른 수상함 설계와는 다른 항공모함의 중요한 특수 구조입니다.

기둥 없는 격납고

중형 항공모함은 40~50대의 항공기를 탑재할 수 있고, 대형 항공모함은 80~90대의 항공기를 탑재할 수 있습니다. 따라서 항공모함이 항공기를 보관하기 위해 사용하는 격납고 면적도 미국 대형 항공모함의 총 격납고 면적이 6,000~7,000㎡에 달할 수 있다. 방화문은 격납고를 2개 또는 3개의 분기 격납고로 나누는 데 사용됩니다. 항공기를 격납고 안팎으로 수송해야 하기 때문에 이렇게 큰 격납고는 어떤 기둥으로도 막힐 수 없습니다. 기둥의 지지가 없으면 상단의 긴 스팬 구조 지지에 의존해야 합니다. 또한, 격납고 상부는 견고한 갑판이기 때문에 선박이 세로 방향으로 굽힐 때 발생하는 인장력과 압축력을 견뎌야 한다. 따라서 비행갑판 하부의 포드갑판은 비행갑판과 복층의 복합구조를 형성할 수 있으며 격납고 양측에 복층의 종벽이 있어 거대한 상자형 구조를 이룬다.

거대한 동력 기관실

항공모함의 동력 시스템은 일반적으로 4개의 프로펠러와 4개의 축 설계를 채택하며 증기 터빈 장치는 4세트, 보일러 장치는 8세트를 차지합니다. 이러한 장치의 설치는 기본 구조와 진동 감쇠 장치에 사용되는 구조가 매우 복잡합니다. 엔진실 상단 데크부터 이중 바닥까지 높이가 3개인데, 그 상위 8개 데크의 상부에서 전달되는 합력이 이 정도의 큰 합력을 지탱할 수 있다. 아니면 옆집에 두꺼운 기둥만 많이 사용하세요. 기관실은 흘수선 아래에 위치하며 선박 전체의 동력원이자 선박의 생명력과 전투력을 보장하는 중요한 선실이므로 보호를 위해 기관실 부위 양측에 장갑보호선실을 마련한다.