桅桿

艦船桅桿源于帆船時(shí)代,在掛帆揚(yáng)航的同時(shí),也承擔(dān)著艦船"耳目"的作用,正道是:"刁斗三更,風(fēng)急旌旗亂"。隨著社會(huì)進(jìn)步和艦船技術(shù)發(fā)展,風(fēng)帆時(shí)代的桅桿漸漸失去了動(dòng)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(dá)的出現(xiàn),但初期作為平臺(tái)的高聳艦橋在后巨艦大炮時(shí)代不再受人青睞,相對(duì)低矮而流暢的艦橋顯然無法滿足"站得高、望得遠(yuǎn)"的要求。于是,此后桅桿結(jié)構(gòu)形式的變換便與雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān),由細(xì)而粗,由柱而塔,桅桿既成為艦船"列艦聳層樓"的標(biāo)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。 1989年《睢縣志·文化·古建筑》:"袁家山(袁可立別業(yè)),……昔日,前有山門,中有大殿,后有八卦亭 ,猶如三根桅桿。"
起重桅桿按其材質(zhì)的不同,可分為木桅桿和金屬桅桿。木桅桿又可分為獨(dú)腳,人字和三腳式三種。金屬桅桿可分為鋼管式和結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)式按姓氏可分為:人字桅桿、牽引式桅桿、龍門桅桿。
起重桅桿也稱抱桿,是一種常用的起吊機(jī)具。它配合卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組和繩索等進(jìn)行起吊作業(yè)。這種極具由于結(jié)構(gòu)比較簡單,安裝和拆除方便,對(duì)安裝地點(diǎn)要求不高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),在設(shè)備和大型構(gòu)件安裝中,廣泛使用。
起重桅桿為立柱式,用繩索(纜風(fēng)繩)繃緊于地面?嚲o一端固定在起重桅桿的頂部。另一端固定在地面錨樁上。拉索一般不少于三根,通常用4-6根。每根拉索初拉力約為10-20kN拉索與地面成30度-45度夾角,各拉索在水平投影面夾角不得大于120度。
起重桅桿可直立地面,也可傾斜于地面(于地面夾角一般不小于80度)。起重桅桿地步墊以枕木垛。起重桅桿上部裝有起吊用的滑輪組,用來起吊重物。繩索從滑輪組引出,通過桅桿下部導(dǎo)向滑輪引至卷揚(yáng)機(jī)。
要求
1、新桅桿組裝時(shí),中心線偏差不大于總支承長度的1/1000;
2、多次使用過的桅桿,在重新組裝時(shí),每5米長度內(nèi)中心線偏差和局部朔性變形不應(yīng)大于20毫米;
3、在桅桿全長內(nèi),中心偏差不應(yīng)大于總支承長度1/200;
4、組裝桅桿的連接螺栓,必須緊固牢靠;
5、各種桅桿的基礎(chǔ)都必須平整堅(jiān)實(shí),不得積水。
現(xiàn)代艦船
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(duì)兩力六性的不同貢獻(xiàn)作簡要分析。
現(xiàn)代艦船桅桿的最主要功能是提供雷達(dá)等探測設(shè)備的安裝平臺(tái),因此從雷達(dá)的探測性能要求出發(fā),桅桿自然是越高越好,但同時(shí)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(xué)特性,桅桿的選用和設(shè)計(jì)都必須滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)、疲勞等力學(xué)指標(biāo),在相似載荷的前提下,幾種結(jié)構(gòu)形式的力學(xué)性能有較大差異。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面,塔形桅具有不可動(dòng)搖的優(yōu)勢(shì)。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(jì)有縱橫骨架,壁板和骨架同時(shí)受力,都對(duì)強(qiáng)度作出貢獻(xiàn),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(duì)細(xì)長、橫截面較小的筒形桅而言,塔形桅的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最佳,承載能力也最強(qiáng)。當(dāng)然,在大型艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)裝艦之后,艦載雷達(dá)的數(shù)量有所減少,而且相控陣?yán)走_(dá)融于艦橋結(jié)構(gòu)之中,對(duì)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(jì)要點(diǎn)顯然和強(qiáng)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(dá)本身重量并不大,但為了"看得遠(yuǎn)",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(qiáng)度。另外,較難衡量的是桅桿的動(dòng)力性能,即振動(dòng)、疲勞等方面的性能。在這方面,直接計(jì)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(xué)研究能力和科技人員的豐富經(jīng)驗(yàn),往往在計(jì)算結(jié)果出來之前就已經(jīng)能夠作出比較準(zhǔn)確地判斷。在某出口艇的新型大傾角桁格桅的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算中,國內(nèi)三家院校(海工、上海交大、哈船)的計(jì)算結(jié)果差異在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)沒有任何指導(dǎo)意義;而在提交俄羅斯專家后,在未經(jīng)計(jì)算的情況下憑經(jīng)驗(yàn)估摸了某個(gè)數(shù)量級(jí)的結(jié)果,此后的實(shí)艇測試證明了俄羅斯人的判斷。由于有限元計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,有限元?jiǎng)恿τ?jì)算軟件日趨成熟,應(yīng)該說在振動(dòng)、疲勞等方面的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)能夠滿足工程實(shí)際的要求。
既然桁格桅在結(jié)構(gòu)方面有眾多的弱項(xiàng),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(jì)平衡協(xié)調(diào)的結(jié)果。桁格桅在以下方面具有優(yōu)勢(shì):本身重量較輕,在占據(jù)艦艇最高位置的同時(shí),對(duì)船體穩(wěn)性影響較小;受風(fēng)面積最小,使船體受橫風(fēng)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(shí),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(shí),輕型桅的隱身能力強(qiáng)于桁格桅。而塔形桅的自身重量、較大的受風(fēng)面積、較大的雷達(dá)反射面積等缺點(diǎn)則暴露無遺。前蘇聯(lián)肯達(dá)級(jí)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(jì)中,除了核動(dòng)力巡洋艦采用塔形桅之外,其余大中型驅(qū)護(hù)艦以及常規(guī)動(dòng)力巡洋艦均采用桁格桅,從中可以看出,在艦船總體設(shè)計(jì)中,解決桅桿的結(jié)構(gòu)性能問題時(shí)其他性能犧牲的代價(jià)要低于總體性能問題,畢竟結(jié)構(gòu)力學(xué)所牽涉的平衡范圍和難度要遠(yuǎn)小于穩(wěn)性、隱身性,從艦船設(shè)計(jì)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。
至于筒形桅,應(yīng)用場合并不多,由于外形細(xì)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(jì)上往往更多地是考慮到實(shí)用性。除了能夠分散雷達(dá)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(dòng)力為CODOG形式且桅桿位置合適,則可用于容納巡航用柴油機(jī)組和發(fā)電用柴油機(jī)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(xué)角度,筒形桅和主桅一起能起到平衡視覺焦點(diǎn)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(hù)平臺(tái),可維性較好;而且,封閉空間也有利于高頻電纜等雷達(dá)附屬設(shè)施的保護(hù),不必受風(fēng)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(qiáng),結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(fēng)面積較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;桁格桅承載能力一般,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在優(yōu)化設(shè)計(jì)后可以滿足使用要求,設(shè)備完全露天安裝,但自重、迎風(fēng)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(biāo)均較優(yōu),是新興的一種桅桿結(jié)構(gòu)形式。但隨著雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,和艦橋圍壁共形的多波段雷達(dá)天線的研制成功將顛覆傳統(tǒng)桅桿的樣式,甚至導(dǎo)致桅桿的消失,正所謂:"長劍幾時(shí)天外倚,真是崆峒"。 如果桅桿上有人就危險(xiǎn)了,所以千萬不要爬上桅桿!
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自立式電動(dòng)升降桅桿非金屬升降避雷針船舶升降監(jiān)控旗桿 選擇升降桅桿時(shí)需要考慮哪些安全因素? 編輯:薛紅 選擇升降桅桿時(shí),需要考慮以下安全因素: 結(jié)構(gòu)強(qiáng)¥1200元/米所在地:河南鄭州
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