【5/19更新】出現結構性損壞:美國海軍“全鋁”軍艦存在斷裂風險,且有腐蝕隱患(文末領模型)

目前,美國海軍檢測到“獨立”級瀕海戰斗艦(LCS)“奧馬哈”號(LCS-12)存在結構損壞結構。損壞已經被確定為設計缺陷,至少有六艘同型軍艦受到此問題的影響,尚不清楚其他艦船是否面臨類似的限制。


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“奧馬哈”號(LCS-12)


美軍獨立級瀕海戰斗艦為鋁合金復合型三體艦,長127.6米,排水量2784噸,動力系統采用4臺柴燃聯合的噴水推進裝置。該型艦主要用于全球沿海水域作戰,能搭載無人飛機、無人水面和水下載具,具有吃水淺、航速高的特點,最高航速可以達到50節以上。


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美國海軍海上系統司令部發言人艾倫·巴里博(Alan Baribeau)表示:“對艦艏結構的垂直和橫向聯合載荷分析,沒有發現水線以下的任何熱點,并且這一具體結構問題不會出現在水線以下。”受到影響的“獨立”級瀕海戰斗艦需要由奧斯塔爾或美國海軍“用更厚的材料更換甲板和艦體,以及其他相關部分”。較厚材料帶來的重量增加可能還會帶來一系列的問題,盡管瀕海戰斗艦在最初的設計中,為確保高速進行了眾多的設計妥協,但此次修改將降低這種軍艦的航速。


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美國海軍瀕海戰斗艦包括兩種不同設計的型號,即“獨立”級和“自由”級,自構思以來就受到諸多設計問題的困擾。這兩個級別的問題一直存在,“自由”級最近出現的問題是齒輪箱有問題。而個性十足、擁有極高航速的“獨立級”除了擁有“自由級”的毛病外,還因為采用鋁合金建造艦體,導致出現了艦體腐蝕和目前大量爆發的結構開裂現象。


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與采用鋼制模塊化艦體的“自由”級不同,“獨立”級采用鋁制三體設計。鋁合金的應用顯然是為了提高“獨立”級的機動性和速度,這與此類艦船作為高速渡輪設計的目的有關。但這可能會使得它更容易遭到損壞,并帶來結構疲勞和腐蝕問題。

長期以來,這一直都是“獨立”級瀕海戰斗艦備受爭議的一個方面。


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獨立級瀕海戰斗艦艦體主要采用鋁合金制造,這主要是基于提供輕量化艦體和焊接性能而選定的。一般采用海洋級的5083和6082鋁合金材料。


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鋁船體結構具有能夠承受巨大的水下爆炸載荷而不損失船體的水密性能的優點,并且鋁合金船體結構具有良好的延展性,在船體結構斷裂之前,可承受巨大的塑性變形;而且海洋級鋁合金還具有“理論上”的優良耐腐蝕性,用其建造的船體表面不需要涂覆腐蝕保護涂層。


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但實際上在“獨立級”瀕海戰斗艦的首艦建造時,就已經發現在船體上出現了長裂紋。2012年,在對“獨立級”LCS-2進行潛水目視檢查和超聲測試后,發現噴水推進組件發生了嚴重的電流腐蝕和點蝕,需要進船塢修復和更換。并且鑒于推進系統發生的腐蝕問題,美國Austal船廠在之后新建的“獨立級”上都使用了新型防腐涂層材料,并加裝外加電流陰極保護系統。據稱,“獨立級”的“科羅納多號”等后續瀕海戰斗艦都將采用這一腐蝕防護方案。


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由此可見,“獨立級”瀕海戰斗艦在采用鋁合金制造艦體時,雖然采用了高性能海洋級鋁合金材料,理論上具有很好的延展性,但恐怕在首次采用全鋁結構建造大型高速軍艦前,美國海軍和船廠心里都沒底,也沒有對鋁合金艦體的疲勞性能、斷裂性能、腐蝕性能和防火性能進行長期測試。這才導致以高速著稱的“獨立級”瀕海戰斗艦,出現了現在這種可能會因高速航行而導致艦體斷裂的風險出現。


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艦船與海洋設施鋁構件、結構的防腐措施包括:合金及狀態選擇、設計、有機涂層、緩蝕劑、陰極保護、增厚表面氧化膜、改善環境等。


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如果“獨立”級的這一設計缺陷最終導致延長維修時間和操作限制,從而否定了該級艦隊的存在理由,它可能會引發一種與現在“自由”級類似的大規模退役的情況。 


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說到“自由”級瀕海戰斗艦的大規模退役,貌似其說法如下:


據美國白宮公布2023財年國防預算報告顯示,美海軍要求將包括9艘自由級瀕海戰艦在內的24艘船艦退役,以節省約36億美元的經費。去年7月,美軍已將服役僅11年的“獨立”號瀕海戰斗艦退役,隨后又在9月底將服役僅13年的“自由”號(LCS-1)退出現役,而這些不同的瀕海戰斗艦原計劃都可以服役約25年。


為節約開支,此前美軍已有計劃在2021財年中,退役最早服役的4艘瀕海戰斗艦,目前該計劃已完成一半。美國海軍學院新聞網在報道中提到,為了更好地減少支出,美國海軍已經考慮再多退役另外四4艘瀕海戰斗艦。目前被美軍考慮要退役的瀕海戰斗艦包括:3艘“自由”級——“沃斯堡”號(LCS-3)、“底特律”號(LCS-7)和“小石城”號(LCS-9),以及第2艘“獨立”級瀕海戰斗艦“科羅拉多”號(LCS-4)。

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