2023年3月14日發(fā)(作者：雨胎)船上懸掛帆和旗幟、裝設(shè)天線、支撐觀測(cè)臺(tái)的高的柱桿,木質(zhì)的長(zhǎng)圓竿或金屬柱,通常從船的龍骨或中板上垂直豎起,可以支撐橫桁帆下桁、吊桿或斜桁。
輪船上的
桅桿用處很多。比如用它裝信號(hào)燈,掛旗幟、架電報(bào)天線等。此外,它還能支撐吊貨桿,吊裝和卸運(yùn)貨物。
艦船桅桿源于帆船時(shí)代，在掛帆揚(yáng)航的同時(shí)，也承擔(dān)著艦船“耳目”的作用，正道是：“刁斗三更，風(fēng)急旌旗亂”。隨著社會(huì)進(jìn)步和艦船技術(shù)發(fā)展，風(fēng)帆時(shí)代的桅桿漸漸失去了動(dòng)力源支柱的功能，演變?yōu)榧兇獾呐灤畔⒃摧d體，尤其是雷達(dá)的出現(xiàn)，但初期作為平臺(tái)的高聳艦橋在后巨艦大炮時(shí)代不再受人青睞，相對(duì)低矮而流暢的艦橋顯然無法滿足“站得高、望得遠(yuǎn)”的要求。于是，此后桅桿結(jié)構(gòu)形式的變換便與雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān)，由細(xì)而粗，由柱而塔，桅桿既成為艦船“列艦聳層樓”的標(biāo)志性結(jié)構(gòu)，也在不知不覺間完成了螺旋上升的變遷軌跡在現(xiàn)代艦船的桅桿結(jié)構(gòu)形式上可以大致將桅桿區(qū)分為桁格桅、塔形桅和筒形桅。下面分別就這幾種結(jié)構(gòu)形式對(duì)兩力六性的不同貢獻(xiàn)作簡(jiǎn)要分析。
現(xiàn)代艦船桅桿的最主要功能是提供雷達(dá)等探測(cè)設(shè)備的安裝平臺(tái)，因此從雷達(dá)的探測(cè)性能要求出發(fā)，桅桿自然是越高越好，但同時(shí)任何形式的桅桿都是一種結(jié)構(gòu)體，有其自身固有的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，桅桿的選用和設(shè)計(jì)都必須滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)、疲勞等力學(xué)指標(biāo)，在相似載荷的前提下，幾種結(jié)構(gòu)形式的力學(xué)性能有較大差異。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，塔形桅具有不可動(dòng)搖的優(yōu)勢(shì)。塔形桅在結(jié)構(gòu)上和上層建筑融為一體，本身也和船體結(jié)構(gòu)一樣設(shè)計(jì)有縱橫骨架，壁板和骨架同時(shí)受力，都對(duì)強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)，因此相比較于依靠鋼結(jié)構(gòu)平衡受力的桁格桅（包括在桁格桅上敷上蒙皮的貌似塔形桅）和相對(duì)細(xì)長(zhǎng)、橫截面較小的筒形桅而言，塔形桅的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最佳，承載能力也最強(qiáng)。當(dāng)然，在大型艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)裝艦之后，艦載雷達(dá)的數(shù)量有所減少，而且相控陣?yán)走_(dá)融于艦橋結(jié)構(gòu)之中，對(duì)桅桿的承載能力要求下降，出現(xiàn)了如美國(guó) DDG51、日本16DDH上的輕型多面體桅桿，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)顯然和強(qiáng)度已經(jīng)沒有太大的關(guān)系。前蘇聯(lián)早早地在大型水面艦船上采用塔式桅，在結(jié)構(gòu)方面就是看中其承載能力，這和前蘇聯(lián)艦載電子設(shè)備大而重的特性相匹配；即使雷達(dá)本身重量并不大，但為了“看得遠(yuǎn)”，艦艇也可能采用塔形桅在保證高度的前提下具有足夠的強(qiáng)度。另外，較難衡量的是桅桿的動(dòng)力性能，即振動(dòng)、疲勞等方面的性能。在這方面，直接計(jì)算的理論和算法并沒有發(fā)展到非常精確的程度，即使采用同一算法也有可能得
出大相徑庭的結(jié)果。前蘇聯(lián)在這方面依賴于其雄厚的基礎(chǔ)科學(xué)研究能力和科技人員的豐富經(jīng)驗(yàn)，往往在計(jì)算結(jié)果出來之前就已經(jīng)能夠作出比較準(zhǔn)確地判斷。在某出口艇的新型大傾角桁格桅的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算中，國(guó)內(nèi)三家院校（海工、交大、哈船）的計(jì)算結(jié)果差異在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)沒有任何指導(dǎo)意義；而在提交俄羅斯專家后，在未經(jīng)計(jì)算的情況下憑經(jīng)驗(yàn)估摸了某個(gè)數(shù)量級(jí)的結(jié)果，此后的實(shí)艇測(cè)試證明了俄羅斯人的判斷。近年來，由于有限元計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，有限元?jiǎng)恿τ?jì)算軟件日趨成熟，應(yīng)該說在振動(dòng)、疲勞等方面的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)能夠滿足工程實(shí)際的要求。
如果排除實(shí)際設(shè)計(jì)的影響，單從結(jié)構(gòu)形式本身來判斷，由于塔形桅和船體以連續(xù)結(jié)構(gòu)連接，因此性能較好；而桁格桅和上層建筑的連接屬于點(diǎn)狀連接，在結(jié)構(gòu)上形成應(yīng)力集中，一般需要對(duì)根部特殊加強(qiáng)才能滿足動(dòng)力性能要求；筒形桅在結(jié)構(gòu)連續(xù)性上和塔形桅相似，但接觸面較小使其動(dòng)力性能稍遜于塔形桅；輕型多面體桅桿本身重量較輕，承載較弱，受風(fēng)面積也較小，而且有些可以做成“〉”型實(shí)心橫截面，因此在振動(dòng)、疲勞方面的性能將不亞于塔形桅。總體上看，塔形桅在承載能力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗振動(dòng)疲勞等方面的性能都較好，具有結(jié)構(gòu)上的綜合優(yōu)勢(shì)；輕型多面體桅桿在考慮到實(shí)際使用后，應(yīng)該承認(rèn)在滿足承載要求的同時(shí)，結(jié)構(gòu)性能方面和塔形桅處于同一水平線上；筒形桅結(jié)構(gòu)上可以視作塔形桅和輕型桅的中間體，性能上略遜一籌；桁格桅無論在承載能力、強(qiáng)度方面，還是在振動(dòng)疲勞方面都和前三者有一定的差距
既然桁格桅在結(jié)構(gòu)方面有眾多的弱項(xiàng)，為什么還是有不少的艦艇要采用桁格桅？究其原因，應(yīng)該是艦艇總體設(shè)計(jì)平衡協(xié)調(diào)的結(jié)果。桁格桅在以下方面具有優(yōu)勢(shì)：本身重量較輕，在占據(jù)艦艇最高位置的同時(shí)，對(duì)船體穩(wěn)性影響較??；受風(fēng)面積最小，使船體受橫風(fēng)影響減弱，有利于側(cè)傾穩(wěn)性；可以采用非金屬材料制造，隱身性能較好（但在使用金屬材料時(shí)，由于繞射等反射方式的存在，其隱身性能甚至比塔形桅要差）；工藝性較好，和民用鋼結(jié)構(gòu)有共通之處。如果從這些方面考察另三種桅桿，能與之相類比的僅有輕型多面體桅桿，而且在同樣采用金屬材料時(shí)，輕型桅的隱身能力強(qiáng)于桁格桅。而塔形桅的自身重量、較大的受風(fēng)面積、較大的雷達(dá)反射面積等缺點(diǎn)則暴露無遺。前蘇聯(lián)肯達(dá)級(jí)巡洋艦所為人詬病的穩(wěn)性問題既有干舷較低的因素，龐大的塔形桅也是誘因之一，但在承載能力要求較高的場(chǎng)所塔形桅仍是不二選擇。美國(guó)在70年代末80年代初的主戰(zhàn)艦船設(shè)計(jì)中
，除了核動(dòng)力巡洋艦采用塔形桅之外，其余大中型驅(qū)護(hù)艦以及常規(guī)動(dòng)力巡洋艦均采用桁格桅，從中可以看出，在艦船總體設(shè)計(jì)中，解決桅桿的結(jié)構(gòu)性能問題時(shí)其他性能犧牲的代價(jià)要低于總體性能問題，畢竟結(jié)構(gòu)力學(xué)所牽涉的平衡范圍和難度要遠(yuǎn)小于穩(wěn)性、隱身性，從艦船設(shè)計(jì)局部服從總體的原則出發(fā)，在這些艦船上選用桁格桅應(yīng)該說是水到渠成。
至于筒形桅，應(yīng)用場(chǎng)合并不多，由于外形細(xì)長(zhǎng)，并不適于作為艦船的主桅安置于艦橋之上，往往直接安裝于舯部甲板或甲板室上，在設(shè)計(jì)上往往更多地是考慮到實(shí)用性。除了能夠分散雷達(dá)等電子設(shè)備的分布從而改善整體的電磁兼容性之外，如果本艦動(dòng)力為CODOG形式且桅桿位置合適，則可用于容納巡航用柴油機(jī)組和發(fā)電用柴油機(jī)組的排氣管；在綜合通信系統(tǒng)中，筒形桅還能兼作寬帶桅桿天線的發(fā)射體（如英國(guó)ICS-3系統(tǒng)）；從美學(xué)角度，筒形桅和主桅一起能起到平衡視覺焦點(diǎn)的作用。另外，筒形桅和塔形桅都具有足夠的封閉空間以形成全天候的維護(hù)平臺(tái)，可維性較好；而且，封閉空間也有利于高頻電纜等雷達(dá)附屬設(shè)施的保護(hù)，不必受風(fēng)吹雨打和各種海洋腐蝕的影響。
綜上，塔形桅的承載能力最強(qiáng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，可維性較好，在選取合適的壁板傾角和涂敷吸波材料后隱身性能尚可，但自重、迎風(fēng)面積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；桁格桅承載能力一般，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在優(yōu)化設(shè)計(jì)后可以滿足使用要求，設(shè)備完全露天安裝，但自重、迎風(fēng)面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；輕型多面體桅桿除了承載能力最小外，其余性能指標(biāo)均較優(yōu)，是目前新興的一種桅桿結(jié)構(gòu)形式。但隨著雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，和艦橋圍壁共形的多波段雷達(dá)天線的研制成功將顛覆傳統(tǒng)桅桿的樣式，甚至導(dǎo)致桅桿的消失，正所謂：“長(zhǎng)劍幾時(shí)天外倚，真是崆峒”。如果桅桿上有人就危險(xiǎn)了，所以千萬不要爬上桅桿！
