微观航母之弹药贮运（下）和物流系统的新技术

希弦

上期的《微观航母》中已经介绍了目前“尼米兹”级航母上弹药贮运作业中所存在的问题，那么在美国海军新一代的“福特”级上已针对这些问题作出了针对性改进。一方面是对弹药装配区、弹药升降机位置的全新性设计，另一方面是先进弹药升降机、万向自动搬运车等新设备的上舰应用。同时，颠覆性的设计，也针对航母上的物资搬运与存取作业所展开，“福特”级上的物流系统也有了技术性的变革。

颠覆性的设计

较于“尼米兹”级，在“福特”级上武器弹药的贮运作业不再需要在航母内部经过多次横向、纵向的移动和由舰员食堂来兼做弹药装配区，也不再是耗时耗力的人工手推车来搬运弹药。“福特”级上的武器弹药搬运路线，近乎是直上直下了，从弹药舱到专用的弹药装配区再到飞行甲板的过程中，横向路径大幅度减少了，再加上先进弹药升降机和新型搬运车的使用，明显提升了作业效率。这些变化的背后是专用弹药装配区的设立，已不需要由舰员食堂来临时客串了。

“福特”级航母上通过对弹药装配区的优化设计，再加上包括先进弹药升降机在内的新型转运设备的应用，显著提升了弹药贮运作业的效率

“福特”级上的空间面积更大、更靠近舷侧的专用弹药装配区设在了机库甲板上面的中楼甲板层，离飞行甲板很近，装配完的弹药可迅速提升到飞行甲板。因此，上层弹药升降机的位置可以更靠近右舷，不仅降低了对飞行甲板作业的影响，又提高了包括弹药贮运作业在内的甲板作业的效率和安全性。与此同时，“福特”级上的先进弹药升降机和万向自动搬运车等设备，也提升了弹药贮运作业的效率。

先进弹药升降机

美国现役航母上的弹药升降机和货梯（货物升降机），按照动力源分为机电钢丝绳式、机械螺纹式和电液柱塞式等，这些升降机都存在起降速度慢、作业效率不高、维修工作量大等方面缺憾。而“福特”级上配备的11台先进弹药升降机（7台下层弹药升降机和4台上层弹药升降机）由永磁直线同步电机来驱动，这项此前从未在升降机领域实际应用的创新技术是由联邦设备公司（Federal Equipment company，FEC）提供的。

“福特”级上的先进弹药升降机的工作原理是：永磁直线同步电机的初级沿着升降机井道内壁布置，每个初级的两侧都有钢轨，用来引导升降机平台的导向轮和支持机械制动装置的工作;次级永磁阵列固定在升降机平台上，永磁体依靠来自初级的吸引力使悬置的导向轮紧贴在钢轨上。当通过微处理器控制的变换器向初级输送电力时，初级线圈会产生一个可以沿初级移动的电磁场，而且磁场产生的位置与永磁体的运动位置保持一致。与此同时，先进弹药升降机的中央控制系统随时获得永磁体的精确位置，从而产生一个可控的推力和速度。

新一代的先进弹药升降机有着多方面的性能优势。首先便是升降机平台面积更大，而且载重能力更强。先进弹药升降机的平台长约5.9米、宽约2.4米，载重能力达到了20多吨，远超以前的弹药升降机。其次是升降速度快，设计速度为0.75米，秒，在2秒内就能加速到最大速度。而且还兼顾到了系统的可靠性，通过系统自身的状态监测，可提高维修效率，也降低了维护费用，从而提高了升降机的利用率、完备率。

万向自动搬运车

此前对于“福特”级上新技术的报道中，就有新一代搬运工具的简短文字介绍。“福特”级航母将以万向自动搬运车来替代“尼米兹”级航母上的手推车和铲车等多种搬运工具。这种自动化程度较高的万向自动搬运车，其实也就是搬运机器人，通过智能控制和导航系统，舰员可以遥控它在飞行甲板、机库甲板和升降机、货舱之间“自动”驾驶往返。据介绍，这型搬运车较于目前航母上使用的搬运车辆，不仅人员配备少、降低人员劳动量、电力消耗低、自身重量和体积小，而且在搬运重量上更是达到了5吨多，这样的运输能力是电力驱动的“迷你”叉车的两倍以上。

同时，这型自动搬运车之所以冠以“万向”，是因为它的4个车轮是麦克纳姆轮，通过4个独立的电动机控制这4个麦克纳姆轮的不同转向，就可以实现整台搬运车辆向任意方向转向。所以这样的万向自动搬运车，在狭小的弹药舱室和舱内通道中移动时就非常灵活便利，不需要转弯区，而且更小的个头对舰上的其它作业影响也更小。不过，至今美国海军也没有“漏出”这型万向自动搬运车的高清照片，在“福特”号公开的图片中也还没有出现。但考虑到采用麦克纳姆轮的叉车等运输车辆此前在商业上已有应用，并非新鲜技术，所以万向自动搬运车上舰并不存在太大技术难题，在“福特”号上公开亮相也只是时间问题。

必须要变的物流系统

虽说，当航母有了核动力就近乎意味着有了无限续航的能力，但这仅仅是动力上单方面的，毕竟除了这条大船外，整舰上的几十架舰载机、几千号舰员，还是少不了武器弹药、航空油料、生活物资等多方面的后勤保障。所以，像战时不管是常规动力航母还是核动力航母，几乎每隔3天左右就要进行一次物资补给。因此说，后勤补给是保障航母作战能力的重要环节，而目前的航母上缓慢的物资存取速度已经成为航母补给作业中的瓶颈之一。

航行期间通过与补给舰的横向和垂向的补给后，航母飞行甲板上和机库里往往堆满了货物托盘和吊货网。要将这些物资转运到舰体下面的各个存储舱室，并进行标识，摆放停当，往往都要花上小两三天的时间（所以说舰上的后勤部门天天都要“搬货”，这批刚搬完，新的一批物资补给又来了）。航母上物流系统相对缓慢的运转效率，最终也会使编队的作战效能打折扣。但物流系统相对缓慢的运转效率，并不是因为舰上的后勤部门工作不努力。从航母上各部门的周工作量来看，后勤部门和武器部门每周的工作量仅次于航空部门。后勤部门负责的后勤保障工作，包括各种物资的采购、接收、贮存、发放等。武器部门负责所有弹药的贮存、维护、计量和搬运。

而且舰上的后勤工作是大量依赖人力的体力活，这大部分的人力都用于各种物资的搬运和处理。“尼米兹”级航母在进行航行补给时，往往需要动用400多人。比如横向补给中看似简单的索具、油料管线的对接操作就需要多名舰员一起手动进行。而把补给物资转运到各个储存舱室的过程，更是需要一支125人的工作组每天不停歇地来完成。可以说，后勤部门每天都有干不完的活，但最终的效果却又不理想。

借鉴民用物流技术提高效率

上述航母上物流系统的问题，总结说来其实就是物资补给完成后如何迅速的存储归舱。这个问题，在民间的零售业已经有了相对成熟高效的解决方式：供应商的货物不再以散装形式送到储藏室，再由零售商打开包装、标价后摆放到货架或柜台上，而是要求供货商送货时货物必须以可立即上架或上柜台的形式包装，供货商将货物从送货车上卸载后就可以直接送至售货厅。那么补给舰给航母的物资补给就可以是：补给到航母上的物资都已事先包装好并加上了标签，标明该物资的存放顺序和存放位置，对航母的航行补给作业中，补给舰就按照物资存放的先后顺序向航母上输送，随后航母上的后勤部门就可以用最有效的方式来完成后续的物资装舱储存。

CVN-78“福特”号的舰员上舰前在岸上进行的前期弹药装配训练，装配台与“尼米兹”级上的没什么不同，但区别在于“福特”级上有了专门的弹药装配区

航母上的货物和弹药搬运工作，难免会与舰上如航空部门等其它部门作业有交叉，从而造成一定影响和干扰

麦克纳姆轮结构上是由一个主轮和多个呈同一角度沿主轮圆周排列的滚轮组成。本刊2012年第5期的《会走漂移的国产“机械爬虫”》中对采用了麦克纳姆轮的国产“全方向移动平台”曾做过详细介绍

全自动货物处理系统源自民间的自动仓储与提取系统（上），而其搬运货物的叉车已和万向自动搬运车类似，实现了无人化

在“福特”级上物流系统的变革不仅是这种借鉴民间零售业带来的细节处的转变，也有全自动货物处理系统在硬件上的支持，以全面提高物资补给、搬运和仓储的自动化水平，减少人员需求和成本。“福特”级航母上的全自动货物处理系统，是民用自动仓储与提取系统的军用化，将改变航母上传统的物资调配方式，显著提高航母存取各种物资的速度、减少物资的仓储与提取时间和人力需求，具有采用了民用现成产品所带来的成本和可靠性、可维护性上的优势。

军用化的“自动仓储与提取系统”

自动仓储与提取系统将使储藏室、货舱和弹药库的作业自动化，并能利用托架或货柜进行选择性卸载，可以方便地直接将需要的货物卸载下来，而无须挪动其它货物。有了自动仓储与提取系统，“福特”级就可以做到迅速地将需要的弹药、备品或其它物资从弹药库、储藏舱室取出来，而不再是以往那样必须经过费力的腾挪才能实现。同样，“福特”级也能够将补给物资方便地储存到航母中。当然，这些优势的实现前提少不了“福特”级的内部各种储存舱室在布局和设计上要较以往的航母作出大的改动。

全自动货物处理系统技术上是源自民间的自动仓储与提取系统，所以这套系统的运行过程也与后者类似。通过可编程控制算法程序和外部传感器来实现“全自动”，利用计算机控制无人升降与传输系统，可以从仓库或存储设备的高密度堆栈单元中存储和提取打包货物或散货，从而减少了人力需求，降低了运行成本，以及在提高仓储效率的同时减少了对其它关键区域空间的占用。同时，全自动货物处理系统可以对物资的补给、搬运、储藏和消耗情况做到实时跟踪和自动生成“清单”，这其中物资的消耗和存储量数据，与补给舰的数据交联后就能实现“缺什么补什么”，实现后勤保障的精确精准和响应及时。

“福特”级上的全自动货物处理系统作为航母上的新技术之一，最终的效能如何还有待后续的检验，但这项成熟技术毕竟已经在民间物流行业中应用广泛，技术的风险性并不高，特别是对于时下还会小问题不断的电磁弹射器、先进拦阻系统等新技术来说。那么，在“福特”级上，美国海军对自动化程度的追求、对民间现成产品和技术的吸收应用，以及所带来的较为明显的实际效果，都对今天正在发展国产航母的我国来说.有着很好的借鉴意义。

[编辑/仙水]