探秘美國海軍價值數十億美元的室內設施測試未來軍艦

大家好，歡迎回到 Fluctus 頻道。 在未來的戰艦下水之前，一個較小的原型可能需在內部待上數個月。 室內海洋。位於馬里蘭州的海軍水面作戰中心卡德洛克分部。 工程師使用稱為 MASC 的操縱與耐波性池 研究船隻、潛艦、平台及無人系統在波浪中的行為。 這個池塘長約360英尺，寬240英尺，可容納超過1200萬加侖的水。 它的深度在水族箱的大部分區域可達約20英尺，其中一邊還有一條較深的溝槽。 該設施建於1960年代初期，後經現代化改造，配備了先進的造波設備。 沿著牆壁，超過200個獨立控制的葉片以精確的模式推動水流。 工程師可以創造平靜的海面、規則的波浪、混亂的海面、暴風天氣，甚至更進一步 比簡單的水箱更能逼真模擬海洋的交叉波浪圖案。 盆地本身是一個工程項目。建造者必須建造一座鋼筋混凝土結構。 建造一個足夠大的水槽以進行可重複的海軍實驗，並安裝橋式起重機的行駛軌道， 提供環繞水體的通行通道，以及能夠搬運數百萬加侖水的機械設備。 在不干擾測量的情況下，現代化系統可分別驅動每片槳葉， 讓研究人員能夠從多個方向塑造波浪，而非僅產生單一的簡單波浪。 這很重要，因為戰艦在海上很少遇到完美的波浪。 他們在放船時迎著風浪，穿越海洋，面對混亂的動態。 恢復飛機，或在動力驅動下轉向。在盆地內部，將進行類似真實任務的測試。 一個模型可能呈現未來的驅逐艦駛入風浪，或登陸艇駛近海岸。 或是一艘無人平台在大型船隻旁邊運作。工程師調整波浪高度， 航向、速度和載荷，然後重複每次試驗，直到數據可靠為止。 工作從設計開始。造船工程師在電腦上開發船體外形， 隨後，模型製作者將該形狀轉化為一艘精心按比例縮放的實體船隻。 每一條曲線、螺旋槳、位置、方向舵、附屬組件和重量都必須與數學比例完全相符。 如果該模型旨在代表驅逐艦、登陸艇、潛艇或支援艦， 技術人員安裝壓載物，使其在正確的吃水線處漂浮。 測試前，團隊會安裝感測器。儀器用來測量力量、運動和速度。 滾動、俯仰、偏航、加速度、阻力和轉向回應。一輛車廂位於水面之上。 可於受控速度下牽引該型號，或在該型號自行運作時跟隨其行進。 攝影機記錄下船尾波、船首波、飛濺的水花以及甲板濕潤的情況。工程師觀察著水如何攀爬。 船首的形状、船尾的下沉程度，以及船体在波浪從某個方向衝擊時是否保持穩定。 不同的方向。一次測試即可解答那些在完整狀態下難以解決的問題。 規模。船隻傾側是否過大，不利飛機作業？船首能否應付狂浪？ 船首是否會產生不必要的阻力？登陸艇在靠近海灘時能否保持操控性？ 潛艇模型在轉彎時會正確回應嗎？ 室內海洋讓海軍能夠以科學方式精確重現每一種條件。 卡德羅克還支援在拖曳水池中進行模型測試。工程師會塑造船體模型， 光滑的表面，安裝螺旋槳，並讓其通過長形水槽以測量阻力 以及推進系統。模型的數據被轉換為全尺寸的預測結果， 協助設計師降低燃油消耗、提升穩定性，並避免昂貴的錯誤 鋼材切割之前，相同的科研文化已延伸至船體之外。在無人航空系統領域也是如此。 實驗室工程師研究海上航空，包括小型飛機的發射方式。 恢復、溝通並在海上環境中生存。電力研究也已取得進展 戲劇性地。在一次歷史性的示範中，海軍研究實驗室的科學家們進行了傳輸 透過激光束傳輸能量，展示未來系統如何無需電纜即可移動電力。 定向能武器已經應用於艦艇。2020年5月，波特蘭號巡洋艦進行了雷射武器的測試。 武器系統示範裝置在太平洋地區成功攔截並摧毀了一架小型無人航空載具。 2021年12月，同一艘艦艇在亞丁灣對一艘水面訓練目標發動了攻擊。 這些測試顯示了為什麼室內研究、實驗室工作與海上試驗必須相互聯繫。 未來的戰艦並非誕生於某一個地方，它從電腦螢幕上開始孕育。 從盆地到實驗室，再到船塢，最後到海洋，每一個決策都 室內製造的裝備將接受真實海浪、真實船員與真實任務的測試。軍事工程師 面臨另一項無法等待永久建設的挑戰，需移動重型車輛 跨過水域。河流、運河、被摧毀的橋樑以及被淹沒的地形都可能阻擋坦克與補給。 護航隊迫使指揮官前往可預測的渡河點。浮動軍用橋樑 透過在水上搭建臨時道路來解決該問題。橋樑架設船 是其中一項關鍵工具。在渡醍開始之前，船員會檢查引擎、方向舵和無線電設備。 燃料及安全設備。船隻入水後，於浮動橋段旁進行操縱。 將它們推拉到位。操作人員必須與水流、風力以及沉重的重量搏鬥。 浮筒在保持足夠接近的距離，以便工程師能夠連接銷釘和繩索。改進的絲帶 橋樑以摺疊狀態運抵運輸卡車。在河岸處，卡車倒車朝發射點移動。 點擊並釋放一個海灣進入水中。鉸接的部件在 splash 下降時展開，向外擴散 一條寬廣的浮動道路。內部的船閘位於河中央相互連接。 而B號碼頭則形成兩側的進口通道。接著，橋樑船隻會對齊結構。 將其抵住現有的結構，並協助固定已完成的跨距。橋樑組裝完成後， 交通並非僅僅匆匆而過。工程師會檢查連接器、乾舷高度以及坡道角度。 銀行條件及分類限制。指南控制間距，因為有數輛重型車輛 堆疊過於緊密可能會使橋樑某一區域超載。駕駛員應緩慢進入，保持直行。 避免急剎車，並依照手勢指示直到抵達對岸。 海軍與陸軍單位會進行此流程，因為裝甲車輛並非總是能夠等待。 民用橋樑。其軌道攀上斜坡甲板，浮動段落則沉入下方。 載重，船隻仍保持待命以修正對齊。橫渡看似簡單，僅此而已。 因為已經完成了數百個步驟。軍隊也已推動該系統 透過科學測試。在維克斯堡的工程研究與開發中心， 密西西比州的研究人員在一個受控池塘中測試了一種改進的帶狀橋樑，該池塘經過改裝以適應M1型裝備。 艾布拉姆斯主戰坦克。目的是了解高軍用負載車輛對橋樑的影響。 在不同條件下，以及系統如何為未來運作進行改進。感測器 觀察者研究了橋樑彎曲的程度、連接件的反應，以及其餘裕高度。 在極端負載下持續運作。此項測試至關重要，因為艾布拉姆斯主戰坦克的重量可超過 60噸重的未來裝甲車輛可能會對臨時橋樑提出更高的要求。 透過盆地測試，工程師能夠設定更安全的界限，更新手冊，強化組件， 並在實際渡河時保護士兵。當船員過於信任時，結果便會受到限制。 操作過程中壓力上升。臨時橋樑外觀可能不具未來感，但它們卻十分實用。 關鍵技術。無法越過水域的勢力，便無法進行機動。無論工作由誰執行， 橋艇、絲帶狀灣區，或在受控水池中測試的改良設計，目標皆相同。 在敵人、地形或災難造成道路中斷時，修建道路，並由此移動作戰力量。 在機會消失之前。 商船走不同的航線，但它們在投入運營前也依賴於設計測試。 服務。一艘現代貨櫃船是一艘浮動的物流機器，可運載數千個貨櫃。 跨洋運送鋼箱，以最少燃料達致最高可靠性。施工開始前， 設計師計算船體形狀、載貨容量、穩定性、推進力及燃油消耗。 以及由波浪和重載所產生的應力。首先進行電腦模擬。海軍 建築師在軟體中測試不同的船首、船尾、球鼻艏形狀、螺旋槳和方向舵。 之後，比例模型可能會進入一個水池，工程師在這裡測量阻力和尾流模式。 以及耐波性。即使阻力略有降低，在船舶的整个使用寿命中也能节省大量的燃料。 一艘可能航行數百萬海里的船。設計獲得批准後，便開始建造 從一塊塊鋼板開始。造船廠切割鋼板，焊接骨架，安裝甲板，並組建巨大的船體部分。 分別地。這些模塊已包含管路、電纜、梯子和通風設施。 在起重機將其吊入旱塢之前，先安裝好 tanks（槽罐）和機械基礎設施。 工人以毫米級精度對齊各個部件，將其焊接在一起，並緩慢旋轉。 將鋼製箱體分離後組合為一個船體。機艙內安裝了一台大型柴油引擎之一。 從未為運輸工作而建造。推進軸、發電機、泵浦、冷卻系統 安裝並測試燃油系統及控制線路。甲板以上部分則安裝電池導向裝置。 用於垂直堆疊貨櫃。艙口蓋、綑綁點、起重機、導航設備， 接著是橋樑系統的安裝。當船體準備就緒後，船隻便被下水或浮出。 拖船引導尚未完成的巨大船體進入更深的水域，因為它在狹窄區域無法自由操縱。 船塢空間。船隻的引擎、操舵系統、艏側推進器、錨具及通訊設備等。 仍需進行測試，因此拖船在推拉時須小心謹慎，同時飛行員需協調每一項動作。 海上試驗用於驗證船隻是否已具備投入服務的條件。船員與船廠專業人員 測試加速性能、轉彎半徑、煞車距離、導航系統、警報系統 緊急電力、操舵裝置及引擎性能。他們還會檢查振動情況。 噪音、燃油消耗，以及船體在開放水域中的表現。任何故障都會被記錄並修正。 交貨前。集裝箱船透過標準化貨物運輸，改變了全球貿易。 一個在內陸工廠裝載的貨櫃，可經由卡車、火車、船隻運送，再轉回卡車，無需中斷運輸流程。 正在被拆卸。這種效率取決於經過精心設計、建造和測試的船隻。 運作。從卡德洛克的室內海洋實驗室到軍用橋樑船塢，再到民用造船廠，這種模式不斷重複。 很明確。工程師不會等到現實世界暴露所有問題才採取行動。他們會建立模型， 創造受控的水流，測試極限，研究失敗原因，並在危及生命之前改進設計。 而貨物也依賴於它們。這就是這段影片的結尾，希望您喜歡。記得 訂閱此頻道，以免錯過我們的任何新內容。下次見。