航母有大有小,为何航速都在30节左右?换算成陆地交通有多快?

2012年9月25日,辽宁号航空母舰正式交付中国人民解放军海军,这是中国人民解放军海军的第一代及第一艘现代航空母舰,代号为“001型航空母舰”。
辽宁舰在设计的时候最高速度为29节,之后的“002型航空母舰”也就是山东号航空母舰,设计时的航速刚好是31节
正在测试的“003型航空母舰”福建号航空母舰设计航速最高也是30节,有人就好奇,为什么航空母舰的设计最高航速都是30节左右,这个“节”到底是什么呢?换算成陆地交通工具,具体有多快?
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航海速度“节”
我们常在船舶、舰艇相关的数据中能看到速度的定义是“节”,其中的内在含义是——
1海里/小时
海里不同于法国大革命后世界订制的国际单位制(如:米),而是使用的非国际单位制。1海里等于1.852公里,由于和公里(KM)不同,不是国际公制单位,没有统一的符号,通常用M、NM、Nm、nmi等代替。
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“海里”的出现是按照“子午线”来定义的。当时还没有出现国际公制单位,可是航海等探索已经盛行,需要一个单位作为地图的“标尺”。
在人类认识地球之后,通过横向和竖向的线来把地球分隔开,来辅助地图等工具的绘制。
连接南极与北极之间的线,就是子午线,也称之为“经度”,就是我们常说的“东经XX度”的经度。
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←西经 东经→
由于子午线是在地球这个“球体”上,这个半圆弧有180°,而1°有60角分,所以一海里的长度是子午线“1角分”的长度(通过子午线长度除以180后再除以60得到)。
由于地球并非标准的球体,不同子午线的长度也是不一样的,早些年不同国家的“1海里”并不完全相等。
为了恒定“海里”的具体长度,1929年,在摩纳哥的国际水文地理学会议上,将定义海里的子午线确定为20037千米,定义了1海里为1.852公里。
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这个“1海里/每小时”的单位在航海中十分适用,也就一直沿用至今,那为什么“1小时/海里”被称之为“节”呢?
直到19世纪(有说法是16世纪),为了计算航行的速度,水手想出办法,在长长的绳子上打上很多结,然后放在船尾随水流放下,根据这个结被冲走的个数来计算船速,计算出来的单位船速就被称之为“1 knot”,中文英文通过直译出来就是“1 节”。
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上面所说的航速是30节,换算成国际制单位大概就是——55.56公里/每小时。
可以发现,航母的速度基本上和汽车在城里跑的速度差不多,那为什么,航母基本上都是这个速度呢?是不可能更快了吗?
航母最高速度缘由
航母的最高30节航速有一部分就是为了安全。
同道路上驾驶车辆相关规定以“道路交通安全规则”为基准一样,对于水域中航行的船舶,也有一定的“安全规则存在”。
生活中无论是国道、省道、高速,显眼处总能见到红色圆圈内白底黑字标识着最高的限速,甚至区分不同车种所应该遵守的速度限制。
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那军舰航行呢?
在“国际海上避免碰撞规则”中,对于普通的船只是这样描述的:
“各船应经常以安全速度航行,才能采取适当而有效之措施,以避免碰撞,并在适合当前环境与情况之距离内,能使船舶停止前行”
海上的安全速度也不是一个定值,要考虑到船只的吨位等决定的,比如高速上普通汽车是120千米/小时,货车是90千米/小时。
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而航母作为海上的庞然大物,通常的吨位都在几万吨,开过车的都知道,车辆越重、速度越高的情况下,车辆的转弯半径和紧急停车所需要的距离就会变大
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如电影《超级战舰》中的大吨位战列舰在高速紧急制动时就产生大幅度的船身偏转,一不小心就会“翻船”。
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如果航母的速度过快,在遇到危急情况或不良天气时,过度倾斜或者不断摇晃的船身会导致重要战斗力受损情况出现,比如——舰载机无法起降。
为了保证航母上的舰载机能够正常起降和船只的安全航行,在不考虑动力的情况下,庞然大物的航母速度理论上是不能设计得太快的。
说完了安全因素,另一个重要的因素就是动力。
舰船的重量是人类所有交通工具里最重的,如世界上多数航母的吨位都在5万吨以上。
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重量越大,航行所需要的动能也就越大,无论船只的动力源是什么在推进的方式上几乎都使用螺旋桨。
船只发动机的功率和船只航速之间并不是单纯的叠加关系,而是倍数,要让船只更快,就需要付出数倍的代价。
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假设让30节速度的军舰提速到50节(从55km/h提高到80km/h),需要发动机的功率增加7倍及以上。
因此,航母的30节是最高速度,而不是航行速度,30节速度下航向会让航母的续航迅速变短。
如辽宁号航空母舰以常规速度18节航行的时候能够行驶8000海里,但是极速29节的情况下只能航行3850海里,缩短了一半以上。
有人会问道,那抛弃常规动力,使用核动力能不能解决这个问题呢?
结论是——不可能。
以美国为代表的核动力航母,最快速度也不会超过35节。
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上面说到,航母的主要行径手段还是“螺旋桨的转动”,无论使用的是核动力还是常规动力,都不会影响螺旋桨的输出功率,只会影响续航。
用一个通俗的例子来说,就算把自家的电动车换成了核动力电池,也不可能跑更快,只能跑得时间更长。
结语
航空母舰与普通的驱逐舰等不同,最初的设想是一个“海上的飞机平台”,由于舰载机带来的空中优势,不需要参与其他军舰之间的你追我赶游戏
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航母提升速度带来的收益太低,与其让航母增加速度所需的重量,不如带上更多、更大的舰载机燃料,才是更加有效的方式。
各个国家航母在30节(55km/h)的最高速度设定,仅仅是在机动性与安全、经济之间的最优选择而已。