希弦

上期的《微觀航母》中已經(jīng)介紹了目前“尼米茲”級(jí)航母上彈藥貯運(yùn)作業(yè)中所存在的問題，那么在美國海軍新一代的“福特”級(jí)上已針對(duì)這些問題作出了針對(duì)性改進(jìn)。一方面是對(duì)彈藥裝配區(qū)、彈藥升降機(jī)位置的全新性設(shè)計(jì)，另一方面是先進(jìn)彈藥升降機(jī)、萬向自動(dòng)搬運(yùn)車等新設(shè)備的上艦應(yīng)用。同時(shí)，顛覆性的設(shè)計(jì)，也針對(duì)航母上的物資搬運(yùn)與存取作業(yè)所展開，“福特”級(jí)上的物流系統(tǒng)也有了技術(shù)性的變革。

顛覆性的設(shè)計(jì)

較于“尼米茲”級(jí)，在“福特”級(jí)上武器彈藥的貯運(yùn)作業(yè)不再需要在航母內(nèi)部經(jīng)過多次橫向、縱向的移動(dòng)和由艦員食堂來兼做彈藥裝配區(qū)，也不再是耗時(shí)耗力的人工手推車來搬運(yùn)彈藥?！案Ｌ亍奔?jí)上的武器彈藥搬運(yùn)路線，近乎是直上直下了，從彈藥艙到專用的彈藥裝配區(qū)再到飛行甲板的過程中，橫向路徑大幅度減少了，再加上先進(jìn)彈藥升降機(jī)和新型搬運(yùn)車的使用，明顯提升了作業(yè)效率。這些變化的背后是專用彈藥裝配區(qū)的設(shè)立，已不需要由艦員食堂來臨時(shí)客串了。

“福特”級(jí)航母上通過對(duì)彈藥裝配區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，再加上包括先進(jìn)彈藥升降機(jī)在內(nèi)的新型轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的應(yīng)用，顯著提升了彈藥貯運(yùn)作業(yè)的效率

“福特”級(jí)上的空間面積更大、更靠近舷側(cè)的專用彈藥裝配區(qū)設(shè)在了機(jī)庫甲板上面的中樓甲板層，離飛行甲板很近，裝配完的彈藥可迅速提升到飛行甲板。因此，上層彈藥升降機(jī)的位置可以更靠近右舷，不僅降低了對(duì)飛行甲板作業(yè)的影響，又提高了包括彈藥貯運(yùn)作業(yè)在內(nèi)的甲板作業(yè)的效率和安全性。與此同時(shí)，“福特”級(jí)上的先進(jìn)彈藥升降機(jī)和萬向自動(dòng)搬運(yùn)車等設(shè)備，也提升了彈藥貯運(yùn)作業(yè)的效率。

先進(jìn)彈藥升降機(jī)

美國現(xiàn)役航母上的彈藥升降機(jī)和貨梯（貨物升降機(jī)），按照動(dòng)力源分為機(jī)電鋼絲繩式、機(jī)械螺紋式和電液柱塞式等，這些升降機(jī)都存在起降速度慢、作業(yè)效率不高、維修工作量大等方面缺憾。而“福特”級(jí)上配備的11臺(tái)先進(jìn)彈藥升降機(jī)（7臺(tái)下層彈藥升降機(jī)和4臺(tái)上層彈藥升降機(jī)）由永磁直線同步電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這項(xiàng)此前從未在升降機(jī)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)是由聯(lián)邦設(shè)備公司（Federal Equipment company，F(xiàn)EC）提供的。

“福特”級(jí)上的先進(jìn)彈藥升降機(jī)的工作原理是：永磁直線同步電機(jī)的初級(jí)沿著升降機(jī)井道內(nèi)壁布置，每個(gè)初級(jí)的兩側(cè)都有鋼軌，用來引導(dǎo)升降機(jī)平臺(tái)的導(dǎo)向輪和支持機(jī)械制動(dòng)裝置的工作;次級(jí)永磁陣列固定在升降機(jī)平臺(tái)上，永磁體依靠來自初級(jí)的吸引力使懸置的導(dǎo)向輪緊貼在鋼軌上。當(dāng)通過微處理器控制的變換器向初級(jí)輸送電力時(shí)，初級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可以沿初級(jí)移動(dòng)的電磁場(chǎng)，而且磁場(chǎng)產(chǎn)生的位置與永磁體的運(yùn)動(dòng)位置保持一致。與此同時(shí)，先進(jìn)彈藥升降機(jī)的中央控制系統(tǒng)隨時(shí)獲得永磁體的精確位置，從而產(chǎn)生一個(gè)可控的推力和速度。

新一代的先進(jìn)彈藥升降機(jī)有著多方面的性能優(yōu)勢(shì)。首先便是升降機(jī)平臺(tái)面積更大，而且載重能力更強(qiáng)。先進(jìn)彈藥升降機(jī)的平臺(tái)長(zhǎng)約5.9米、寬約2.4米，載重能力達(dá)到了20多噸，遠(yuǎn)超以前的彈藥升降機(jī)。其次是升降速度快，設(shè)計(jì)速度為0.75米，秒，在2秒內(nèi)就能加速到最大速度。而且還兼顧到了系統(tǒng)的可靠性，通過系統(tǒng)自身的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可提高維修效率，也降低了維護(hù)費(fèi)用，從而提高了升降機(jī)的利用率、完備率。

萬向自動(dòng)搬運(yùn)車

此前對(duì)于“福特”級(jí)上新技術(shù)的報(bào)道中，就有新一代搬運(yùn)工具的簡(jiǎn)短文字介紹。“福特”級(jí)航母將以萬向自動(dòng)搬運(yùn)車來替代“尼米茲”級(jí)航母上的手推車和鏟車等多種搬運(yùn)工具。這種自動(dòng)化程度較高的萬向自動(dòng)搬運(yùn)車，其實(shí)也就是搬運(yùn)機(jī)器人，通過智能控制和導(dǎo)航系統(tǒng)，艦員可以遙控它在飛行甲板、機(jī)庫甲板和升降機(jī)、貨艙之間“自動(dòng)”駕駛往返。據(jù)介紹，這型搬運(yùn)車較于目前航母上使用的搬運(yùn)車輛，不僅人員配備少、降低人員勞動(dòng)量、電力消耗低、自身重量和體積小，而且在搬運(yùn)重量上更是達(dá)到了5噸多，這樣的運(yùn)輸能力是電力驅(qū)動(dòng)的“迷你”叉車的兩倍以上。

同時(shí)，這型自動(dòng)搬運(yùn)車之所以冠以“萬向”，是因?yàn)樗?個(gè)車輪是麥克納姆輪，通過4個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)控制這4個(gè)麥克納姆輪的不同轉(zhuǎn)向，就可以實(shí)現(xiàn)整臺(tái)搬運(yùn)車輛向任意方向轉(zhuǎn)向。所以這樣的萬向自動(dòng)搬運(yùn)車，在狹小的彈藥艙室和艙內(nèi)通道中移動(dòng)時(shí)就非常靈活便利，不需要轉(zhuǎn)彎區(qū)，而且更小的個(gè)頭對(duì)艦上的其它作業(yè)影響也更小。不過，至今美國海軍也沒有“漏出”這型萬向自動(dòng)搬運(yùn)車的高清照片，在“福特”號(hào)公開的圖片中也還沒有出現(xiàn)。但考慮到采用麥克納姆輪的叉車等運(yùn)輸車輛此前在商業(yè)上已有應(yīng)用，并非新鮮技術(shù)，所以萬向自動(dòng)搬運(yùn)車上艦并不存在太大技術(shù)難題，在“福特”號(hào)上公開亮相也只是時(shí)間問題。

必須要變的物流系統(tǒng)

雖說，當(dāng)航母有了核動(dòng)力就近乎意味著有了無限續(xù)航的能力，但這僅僅是動(dòng)力上單方面的，畢竟除了這條大船外，整艦上的幾十架艦載機(jī)、幾千號(hào)艦員，還是少不了武器彈藥、航空油料、生活物資等多方面的后勤保障。所以，像戰(zhàn)時(shí)不管是常規(guī)動(dòng)力航母還是核動(dòng)力航母，幾乎每隔3天左右就要進(jìn)行一次物資補(bǔ)給。因此說，后勤補(bǔ)給是保障航母作戰(zhàn)能力的重要環(huán)節(jié)，而目前的航母上緩慢的物資存取速度已經(jīng)成為航母補(bǔ)給作業(yè)中的瓶頸之一。

航行期間通過與補(bǔ)給艦的橫向和垂向的補(bǔ)給后，航母飛行甲板上和機(jī)庫里往往堆滿了貨物托盤和吊貨網(wǎng)。要將這些物資轉(zhuǎn)運(yùn)到艦體下面的各個(gè)存儲(chǔ)艙室，并進(jìn)行標(biāo)識(shí)，擺放停當(dāng)，往往都要花上小兩三天的時(shí)間（所以說艦上的后勤部門天天都要“搬貨”，這批剛搬完，新的一批物資補(bǔ)給又來了）。航母上物流系統(tǒng)相對(duì)緩慢的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，最終也會(huì)使編隊(duì)的作戰(zhàn)效能打折扣。但物流系統(tǒng)相對(duì)緩慢的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并不是因?yàn)榕炆系暮笄诓块T工作不努力。從航母上各部門的周工作量來看，后勤部門和武器部門每周的工作量?jī)H次于航空部門。后勤部門負(fù)責(zé)的后勤保障工作，包括各種物資的采購、接收、貯存、發(fā)放等。武器部門負(fù)責(zé)所有彈藥的貯存、維護(hù)、計(jì)量和搬運(yùn)。

而且艦上的后勤工作是大量依賴人力的體力活，這大部分的人力都用于各種物資的搬運(yùn)和處理?！澳崦灼潯奔?jí)航母在進(jìn)行航行補(bǔ)給時(shí)，往往需要?jiǎng)佑?00多人。比如橫向補(bǔ)給中看似簡(jiǎn)單的索具、油料管線的對(duì)接操作就需要多名艦員一起手動(dòng)進(jìn)行。而把補(bǔ)給物資轉(zhuǎn)運(yùn)到各個(gè)儲(chǔ)存艙室的過程，更是需要一支125人的工作組每天不停歇地來完成。可以說，后勤部門每天都有干不完的活，但最終的效果卻又不理想。

借鑒民用物流技術(shù)提高效率

上述航母上物流系統(tǒng)的問題，總結(jié)說來其實(shí)就是物資補(bǔ)給完成后如何迅速的存儲(chǔ)歸艙。這個(gè)問題，在民間的零售業(yè)已經(jīng)有了相對(duì)成熟高效的解決方式：供應(yīng)商的貨物不再以散裝形式送到儲(chǔ)藏室，再由零售商打開包裝、標(biāo)價(jià)后擺放到貨架或柜臺(tái)上，而是要求供貨商送貨時(shí)貨物必須以可立即上架或上柜臺(tái)的形式包裝，供貨商將貨物從送貨車上卸載后就可以直接送至售貨廳。那么補(bǔ)給艦給航母的物資補(bǔ)給就可以是：補(bǔ)給到航母上的物資都已事先包裝好并加上了標(biāo)簽，標(biāo)明該物資的存放順序和存放位置，對(duì)航母的航行補(bǔ)給作業(yè)中，補(bǔ)給艦就按照物資存放的先后順序向航母上輸送，隨后航母上的后勤部門就可以用最有效的方式來完成后續(xù)的物資裝艙儲(chǔ)存。

CVN-78“福特”號(hào)的艦員上艦前在岸上進(jìn)行的前期彈藥裝配訓(xùn)練，裝配臺(tái)與“尼米茲”級(jí)上的沒什么不同，但區(qū)別在于“福特”級(jí)上有了專門的彈藥裝配區(qū)

航母上的貨物和彈藥搬運(yùn)工作，難免會(huì)與艦上如航空部門等其它部門作業(yè)有交叉，從而造成一定影響和干擾

麥克納姆輪結(jié)構(gòu)上是由一個(gè)主輪和多個(gè)呈同一角度沿主輪圓周排列的滾輪組成。本刊2012年第5期的《會(huì)走漂移的國產(chǎn)“機(jī)械爬蟲”》中對(duì)采用了麥克納姆輪的國產(chǎn)“全方向移動(dòng)平臺(tái)”曾做過詳細(xì)介紹

全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)源自民間的自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)（上），而其搬運(yùn)貨物的叉車已和萬向自動(dòng)搬運(yùn)車類似，實(shí)現(xiàn)了無人化

在“福特”級(jí)上物流系統(tǒng)的變革不僅是這種借鑒民間零售業(yè)帶來的細(xì)節(jié)處的轉(zhuǎn)變，也有全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)在硬件上的支持，以全面提高物資補(bǔ)給、搬運(yùn)和倉儲(chǔ)的自動(dòng)化水平，減少人員需求和成本。“福特”級(jí)航母上的全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)，是民用自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)的軍用化，將改變航母上傳統(tǒng)的物資調(diào)配方式，顯著提高航母存取各種物資的速度、減少物資的倉儲(chǔ)與提取時(shí)間和人力需求，具有采用了民用現(xiàn)成產(chǎn)品所帶來的成本和可靠性、可維護(hù)性上的優(yōu)勢(shì)。

軍用化的“自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)”

自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)將使儲(chǔ)藏室、貨艙和彈藥庫的作業(yè)自動(dòng)化，并能利用托架或貨柜進(jìn)行選擇性卸載，可以方便地直接將需要的貨物卸載下來，而無須挪動(dòng)其它貨物。有了自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)，“福特”級(jí)就可以做到迅速地將需要的彈藥、備品或其它物資從彈藥庫、儲(chǔ)藏艙室取出來，而不再是以往那樣必須經(jīng)過費(fèi)力的騰挪才能實(shí)現(xiàn)。同樣，“福特”級(jí)也能夠?qū)⒀a(bǔ)給物資方便地儲(chǔ)存到航母中。當(dāng)然，這些優(yōu)勢(shì)的實(shí)現(xiàn)前提少不了“福特”級(jí)的內(nèi)部各種儲(chǔ)存艙室在布局和設(shè)計(jì)上要較以往的航母作出大的改動(dòng)。

全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)技術(shù)上是源自民間的自動(dòng)倉儲(chǔ)與提取系統(tǒng)，所以這套系統(tǒng)的運(yùn)行過程也與后者類似。通過可編程控制算法程序和外部傳感器來實(shí)現(xiàn)“全自動(dòng)”，利用計(jì)算機(jī)控制無人升降與傳輸系統(tǒng)，可以從倉庫或存儲(chǔ)設(shè)備的高密度堆棧單元中存儲(chǔ)和提取打包貨物或散貨，從而減少了人力需求，降低了運(yùn)行成本，以及在提高倉儲(chǔ)效率的同時(shí)減少了對(duì)其它關(guān)鍵區(qū)域空間的占用。同時(shí)，全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)可以對(duì)物資的補(bǔ)給、搬運(yùn)、儲(chǔ)藏和消耗情況做到實(shí)時(shí)跟蹤和自動(dòng)生成“清單”，這其中物資的消耗和存儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，與補(bǔ)給艦的數(shù)據(jù)交聯(lián)后就能實(shí)現(xiàn)“缺什么補(bǔ)什么”，實(shí)現(xiàn)后勤保障的精確精準(zhǔn)和響應(yīng)及時(shí)。

“福特”級(jí)上的全自動(dòng)貨物處理系統(tǒng)作為航母上的新技術(shù)之一，最終的效能如何還有待后續(xù)的檢驗(yàn)，但這項(xiàng)成熟技術(shù)畢竟已經(jīng)在民間物流行業(yè)中應(yīng)用廣泛，技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性并不高，特別是對(duì)于時(shí)下還會(huì)小問題不斷的電磁彈射器、先進(jìn)攔阻系統(tǒng)等新技術(shù)來說。那么，在“福特”級(jí)上，美國海軍對(duì)自動(dòng)化程度的追求、對(duì)民間現(xiàn)成產(chǎn)品和技術(shù)的吸收應(yīng)用，以及所帶來的較為明顯的實(shí)際效果，都對(duì)今天正在發(fā)展國產(chǎn)航母的我國來說.有著很好的借鑒意義。

[編輯/仙水]