微觀航母之彈藥貯運（下）和物流系統的新技術

希弦

上期的《微觀航母》中已經介紹了目前“尼米茲”級航母上彈藥貯運作業中所存在的問題，那么在美國海軍新一代的“福特”級上已針對這些問題作出了針對性改進。一方面是對彈藥裝配區、彈藥升降機位置的全新性設計，另一方面是先進彈藥升降機、萬向自動搬運車等新設備的上艦應用。同時，顛覆性的設計，也針對航母上的物資搬運與存取作業所展開，“福特”級上的物流系統也有了技術性的變革。

顛覆性的設計

較于“尼米茲”級，在“福特”級上武器彈藥的貯運作業不再需要在航母內部經過多次橫向、縱向的移動和由艦員食堂來兼做彈藥裝配區，也不再是耗時耗力的人工手推車來搬運彈藥。“福特”級上的武器彈藥搬運路線，近乎是直上直下了，從彈藥艙到專用的彈藥裝配區再到飛行甲板的過程中，橫向路徑大幅度減少了，再加上先進彈藥升降機和新型搬運車的使用，明顯提升了作業效率。這些變化的背后是專用彈藥裝配區的設立，已不需要由艦員食堂來臨時客串了。

“福特”級航母上通過對彈藥裝配區的優化設計，再加上包括先進彈藥升降機在內的新型轉運設備的應用，顯著提升了彈藥貯運作業的效率

“福特”級上的空間面積更大、更靠近舷側的專用彈藥裝配區設在了機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，上層彈藥升降機的位置可以更靠近右舷，不僅降低了對飛行甲板作業的影響，又提高了包括彈藥貯運作業在內的甲板作業的效率和安全性。與此同時，“福特”級上的先進彈藥升降機和萬向自動搬運車等設備，也提升了彈藥貯運作業的效率。

先進彈藥升降機

美國現役航母上的彈藥升降機和貨梯（貨物升降機），按照動力源分為機電鋼絲繩式、機械螺紋式和電液柱塞式等，這些升降機都存在起降速度慢、作業效率不高、維修工作量大等方面缺憾。而“福特”級上配備的11臺先進彈藥升降機（7臺下層彈藥升降機和4臺上層彈藥升降機）由永磁直線同步電機來驅動，這項此前從未在升降機領域實際應用的創新技術是由聯邦設備公司（Federal Equipment company，FEC）提供的。

“福特”級上的先進彈藥升降機的工作原理是：永磁直線同步電機的初級沿著升降機井道內壁布置，每個初級的兩側都有鋼軌，用來引導升降機平臺的導向輪和支持機械制動裝置的工作;次級永磁陣列固定在升降機平臺上，永磁體依靠來自初級的吸引力使懸置的導向輪緊貼在鋼軌上。當通過微處理器控制的變換器向初級輸送電力時，初級線圈會產生一個可以沿初級移動的電磁場，而且磁場產生的位置與永磁體的運動位置保持一致。與此同時，先進彈藥升降機的中央控制系統隨時獲得永磁體的精確位置，從而產生一個可控的推力和速度。

新一代的先進彈藥升降機有著多方面的性能優勢。首先便是升降機平臺面積更大，而且載重能力更強。先進彈藥升降機的平臺長約5.9米、寬約2.4米，載重能力達到了20多噸，遠超以前的彈藥升降機。其次是升降速度快，設計速度為0.75米，秒，在2秒內就能加速到最大速度。而且還兼顧到了系統的可靠性，通過系統自身的狀態監測，可提高維修效率，也降低了維護費用，從而提高了升降機的利用率、完備率。

萬向自動搬運車

此前對于“福特”級上新技術的報道中，就有新一代搬運工具的簡短文字介紹。“福特”級航母將以萬向自動搬運車來替代“尼米茲”級航母上的手推車和鏟車等多種搬運工具。這種自動化程度較高的萬向自動搬運車，其實也就是搬運機器人，通過智能控制和導航系統，艦員可以遙控它在飛行甲板、機庫甲板和升降機、貨艙之間“自動”駕駛往返。據介紹，這型搬運車較于目前航母上使用的搬運車輛，不僅人員配備少、降低人員勞動量、電力消耗低、自身重量和體積小，而且在搬運重量上更是達到了5噸多，這樣的運輸能力是電力驅動的“迷你”叉車的兩倍以上。

同時，這型自動搬運車之所以冠以“萬向”，是因為它的4個車輪是麥克納姆輪，通過4個獨立的電動機控制這4個麥克納姆輪的不同轉向，就可以實現整臺搬運車輛向任意方向轉向。所以這樣的萬向自動搬運車，在狹小的彈藥艙室和艙內通道中移動時就非常靈活便利，不需要轉彎區，而且更小的個頭對艦上的其它作業影響也更小。不過，至今美國海軍也沒有“漏出”這型萬向自動搬運車的高清照片，在“福特”號公開的圖片中也還沒有出現。但考慮到采用麥克納姆輪的叉車等運輸車輛此前在商業上已有應用，并非新鮮技術，所以萬向自動搬運車上艦并不存在太大技術難題，在“福特”號上公開亮相也只是時間問題。

必須要變的物流系統

雖說，當航母有了核動力就近乎意味著有了無限續航的能力，但這僅僅是動力上單方面的，畢竟除了這條大船外，整艦上的幾十架艦載機、幾千號艦員，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，像戰時不管是常規動力航母還是核動力航母，幾乎每隔3天左右就要進行一次物資補給。因此說，后勤補給是保障航母作戰能力的重要環節，而目前的航母上緩慢的物資存取速度已經成為航母補給作業中的瓶頸之一。

航行期間通過與補給艦的橫向和垂向的補給后，航母飛行甲板上和機庫里往往堆滿了貨物托盤和吊貨網。要將這些物資轉運到艦體下面的各個存儲艙室，并進行標識，擺放停當，往往都要花上小兩三天的時間（所以說艦上的后勤部門天天都要“搬貨”，這批剛搬完，新的一批物資補給又來了）。航母上物流系統相對緩慢的運轉效率，最終也會使編隊的作戰效能打折扣。但物流系統相對緩慢的運轉效率，并不是因為艦上的后勤部門工作不努力。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僅次于航空部門。后勤部門負責的后勤保障工作，包括各種物資的采購、接收、貯存、發放等。武器部門負責所有彈藥的貯存、維護、計量和搬運。

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和處理。“尼米茲”級航母在進行航行補給時，往往需要動用400多人。比如橫向補給中看似簡單的索具、油料管線的對接操作就需要多名艦員一起手動進行。而把補給物資轉運到各個儲存艙室的過程，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。

借鑒民用物流技術提高效率

上述航母上物流系統的問題，總結說來其實就是物資補給完成后如何迅速的存儲歸艙。這個問題，在民間的零售業已經有了相對成熟高效的解決方式：供應商的貨物不再以散裝形式送到儲藏室，再由零售商打開包裝、標價后擺放到貨架或柜臺上，而是要求供貨商送貨時貨物必須以可立即上架或上柜臺的形式包裝，供貨商將貨物從送貨車上卸載后就可以直接送至售貨廳。那么補給艦給航母的物資補給就可以是：補給到航母上的物資都已事先包裝好并加上了標簽，標明該物資的存放順序和存放位置，對航母的航行補給作業中，補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的物資裝艙儲存。

CVN-78“福特”號的艦員上艦前在岸上進行的前期彈藥裝配訓練，裝配臺與“尼米茲”級上的沒什么不同，但區別在于“福特”級上有了專門的彈藥裝配區

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

麥克納姆輪結構上是由一個主輪和多個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《會走漂移的國產“機械爬蟲”》中對采用了麥克納姆輪的國產“全方向移動平臺”曾做過詳細介紹

全自動貨物處理系統源自民間的自動倉儲與提取系統（上），而其搬運貨物的叉車已和萬向自動搬運車類似，實現了無人化

在“福特”級上物流系統的變革不僅是這種借鑒民間零售業帶來的細節處的轉變，也有全自動貨物處理系統在硬件上的支持，以全面提高物資補給、搬運和倉儲的自動化水平，減少人員需求和成本。“福特”級航母上的全自動貨物處理系統，是民用自動倉儲與提取系統的軍用化，將改變航母上傳統的物資調配方式，顯著提高航母存取各種物資的速度、減少物資的倉儲與提取時間和人力需求，具有采用了民用現成產品所帶來的成本和可靠性、可維護性上的優勢。

軍用化的“自動倉儲與提取系統”

自動倉儲與提取系統將使儲藏室、貨艙和彈藥庫的作業自動化，并能利用托架或貨柜進行選擇性卸載，可以方便地直接將需要的貨物卸載下來，而無須挪動其它貨物。有了自動倉儲與提取系統，“福特”級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、儲藏艙室取出來，而不再是以往那樣必須經過費力的騰挪才能實現。同樣，“福特”級也能夠將補給物資方便地儲存到航母中。當然，這些優勢的實現前提少不了“福特”級的內部各種儲存艙室在布局和設計上要較以往的航母作出大的改動。

全自動貨物處理系統技術上是源自民間的自動倉儲與提取系統，所以這套系統的運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現“全自動”，利用計算機控制無人升降與傳輸系統，可以從倉庫或存儲設備的高密度堆棧單元中存儲和提取打包貨物或散貨，從而減少了人力需求，降低了運行成本，以及在提高倉儲效率的同時減少了對其它關鍵區域空間的占用。同時，全自動貨物處理系統可以對物資的補給、搬運、儲藏和消耗情況做到實時跟蹤和自動生成“清單”，這其中物資的消耗和存儲量數據，與補給艦的數據交聯后就能實現“缺什么補什么”，實現后勤保障的精確精準和響應及時。

“福特”級上的全自動貨物處理系統作為航母上的新技術之一，最終的效能如何還有待后續的檢驗，但這項成熟技術畢竟已經在民間物流行業中應用廣泛，技術的風險性并不高，特別是對于時下還會小問題不斷的電磁彈射器、先進攔阻系統等新技術來說。那么，在“福特”級上，美國海軍對自動化程度的追求、對民間現成產品和技術的吸收應用，以及所帶來的較為明顯的實際效果，都對今天正在發展國產航母的我國來說.有著很好的借鑒意義。

[編輯/仙水]