第二次世界大战自由船的历史:有致命缺陷的船
自由舰是在第二次世界大战期间开发的一种所谓的“紧急”级船只。自由级舰被描述为“长相可怕”和“丑小鸭”,尽管如此,它在战争初期代表了美国巨大的工业实力。在极短的时间内建造了近3000艘船;第一艘船只用了70天就造好了。然而,从设计到建造的短时间尺度导致在船舶设计中包含了几个致命的缺陷,许多船舶由于脆性钢故障而损失。
图片:维基共享《自由舰在海上
自由级的设计
自由级是为了填补美国迅速加大战争努力时商船上的空白而设计的。他们被指定为“EC2-S-C1”,EC代表紧急货物。这些船的设计是为了最大限度地减少劳动力和材料成本;这部分是通过用焊接代替许多铆钉完成的。这是一项新技术,因此工人缺乏经验,工程师也没有什么数据可以参考。此外,由于男性加入军队,造船厂的大部分劳动力都被女性取代了。正因为如此,早期的船只建造时间相当长——帕特里克·亨利号花了244天——但最终平均建造时间降至42天。
自由舰模型使用了两台燃油锅炉,由一台单螺旋蒸汽机推进,这使自由舰的巡航速度达到11至11.5节。这些船长441.5英尺,横梁57英尺,吃水28英尺。他们配备了大约44名船员,外加12至25名国民警卫队队员。武器装备是一门4或5英寸船尾炮,一门3英寸船首炮,两门37毫米船首炮和六挺20毫米机枪。
自由舰设计缺陷
许多早期的自由船受到甲板和船体裂缝的影响,确实有几艘沉没了。大约有1200艘船在战争中出现裂缝(约占自由级所有船只的30%),其中3艘船在战争中突然分裂成两半。尽管工人们大多没有接受过焊接船只方法的培训,但并不是工人的失误导致了这些故障。相反,这些故障是由设计上的疏忽造成的。
剑桥大学工程学教授康斯坦斯•蒂珀(Constance Tipper)发现了故障原因。她发现,用来制造自由号的钢材有脆化现象,材料会变脆。在北大西洋航行的船舶经常暴露在低于临界温度的温度下,这将破坏机制从延展性变为脆性。由于船体是焊接在一起的,裂缝可以传播很远的距离;这在铆钉船中是不可能实现的。
裂纹应力集中器导致了许多失效。许多裂纹在靠近舱口的焊缝处形成核状;裂纹边缘和焊缝本身都起到了裂纹集中器的作用。导致失败的另一个原因是船体超载,这增加了船体上的压力。工程师们在船体上加了几层加固层,以阻止裂纹扩展和萌生问题。
战后自由舰的使用
“自由”号总共建造了2710艘,预计寿命只有5年。超过2400艘在战争中幸存下来,其中835艘进入了美国货运船队。还有许多人进入了希腊和意大利的舰队。这些船只中有许多是被遗留下来的水雷摧毁的,这些水雷被遗忘或清除得不充分。现在有两艘船幸存下来,都是博物馆船。它们仍然适合航海,其中一艘(耶利米·奥布莱恩号)于1994年从旧金山航行到英国。