在世界各地的船坞和港口，当地人和游客都可以参观那些早已退役的军舰。这些军舰经过几十年的服役，已经从昔日紧张的军事战争中过渡到悠闲的纪念展示。接管这些军舰的组织和机构需要在维持其标志性设计风貌的同时，防止军舰的腐蚀和老化。这篇博客，让我们通过世界各地的 4 艘军舰，来了解如何采用不同的方法保存与维护这些历史悠久的船舰。
美国 “得克萨斯号” 战列舰：一个多世纪的漂浮
“得克萨斯号”（the USS Texas）战列舰是一艘美国海军纽约级战列舰，于 1914 年服役，参加过两次世界大战，1948 年被改造为博物馆和纪念馆。“得克萨斯号”战列舰退役后仍然漂浮在水面上，继续经受着其设计时所要承受的各种力。不过，由于长期浸泡在水中，这艘战舰给船舶管理者——得克萨斯州公园与野生动物管理局（TPWD）带来了巨大的挑战。
1919 年，“得克萨斯号”战列舰出现在纽约市附近海域时的英姿。图片已经进入公有领域，通过 Wikimedia Commons 共享。
迄今为止，腐蚀一直是该船舰面临的最严峻的挑战。到 20 世纪 80 年代，该船的水密性已严重受损，需要在干船坞中停泊 14 个月以进行维修。为了应对腐蚀问题，维修人员对船体和上层建筑进行了喷砂处理，并替换了所有生锈的金属。焊工和装配工还替换了船体内部受损的结构梁和大量生锈的甲板。此次维修总共替换了 超过 350,000 磅的钢材，并在水下船体上密封焊接了40,000 多个铆钉。
干船坞中的 “得克萨斯号”，右侧鱼雷舱室外部的鼓胀部分已于 2022 年被拆除。图片来自 Wikimedia Commons，获 CC BY-SA 4.0 许可。
为了更有效地应对腐蚀问题，TPWD于 2022 年再次将“得克萨斯号”送入干船坞，并改变了该船原本存在漏水问题的鱼雷舱室鼓胀部分的设计。通过将这些结构的底部进行方形处理，TPWD认为该舰将更容易维护。然而，无论进行何种改造，只要船还在水中，腐蚀问题就会一直存在。为了平衡这种风险，可以定期将船运到干船坞进行维修。在那里，操作人员可以检查船体，修补任何孔洞，并使用 PPG Sigma Shield 880 GF 等环氧树脂涂料有效预防腐蚀。
日本 “三笠号” 战列舰：安置在陆地上的船舰
“三笠号”（the Mikasa）建于 1900 年左右，曾为日本海军服役，是一艘前无畏型战舰，参加过日俄战争、第一次世界大战以及俄罗斯内战期间日本对西伯利亚的干涉行动。“三笠号” 于 1923 年退役，并作为一艘纪念舰被保存，其舰体被混凝土包裹，发动机和火炮被拆除。这一决定是《华盛顿海军条约》签署国协商的结果。
“三笠号” 1905 年时的风貌。图片已经进入公有领域，通过 Wikimedia Commons 共享。
虽然用混凝土包裹“三笠号”避免了船体与水的持续接触，但腐蚀仍然存在并且将继续困扰该船舰。就像混凝土中可以插入钢筋一样，例如水等腐蚀性成分会渗入混凝土的孔隙中，对“三笠号”钢制船体的长期健康产生不利影响。
2021 年，位于日本横须贺的被混凝土包裹着的“三笠号”。通过 Wikimedia Commons 共享，获 CC BY-SA 4.0 许可。
混凝土外壳还会带来另一个挑战，即缺乏结构支撑。船舰在水中行驶时会受到浮力和重力等所有相关力的作用。例如，当船舶位于水中时，整个船体的重力都会得到支撑，而陆地上的船舶（或包裹在混凝土中的船舶）则缺乏轴向和横向支撑，这可能会导致“煎饼效应”，使船舶随着时间的推移而变平。我们稍后将介绍的内部支撑可帮助抵消这种影响。
英国“胜利号”战列舰：桩基支撑
世界上更著名的传奇战舰之一，也是现役最古老的海军战舰：胜利号（the HMS Victory）。这艘隶属于英国皇家海军的一级战舰拥有 104 门大炮，于 1765 年下水，1778 年服役。在其军舰生涯结束后，该船舰停泊在英国朴茨茅斯。在那里，它经历了几次险些沉没和被要求销毁的命运。幸运的是，在 20 世纪 20 年代的一次海军调查中，该舰得以复活，并于 1922 年被移至朴茨茅斯的 2 号船坞（世界上仍在使用的最古老的干船坞）。
朴茨茅斯干船坞中的“胜利号”。图片由 Ballista 提供，通过 Wikimedia Commons 共享，获 CC BY-SA 3.0 许可。
“胜利号”的运营者没有将船体包裹在混凝土中，也没有让它浮在水面上，而是一直将其停放在干船坞中。这种保存方式消除了因浸泡在水中而产生的腐蚀和腐烂问题，但也产生了自身的结构应变。干船坞内必须安装一个支撑托架，以减轻沉重的船舰仅靠龙骨支撑所产生的煎饼效应。为了深入了解木质船体的受力情况，“胜利号”的运营人员在这些支架上安装了压力传感器，以确保受力均匀。
从“胜利号”下面穿过的船坞步道。照片中可以看到干船坞中的支架。图片由 Type984 提供，通过 Wikimedia Commons 共享，获 CC BY-SA 4.0 许可。
对于“胜利号”的运营人员来说，腐朽的木材和害虫（如抱死虫）是一对令人头疼的问题。保护人员不断更换腐朽的木板，寻找最能经受风吹雨打、日晒雨淋和其他环境因素的木材和油漆。根据该船的保护日志记录，持续暴露在自然环境中的地方（如外部木板和炮口盖）已经腐烂并被更换。
“瓦萨号”战舰：保持历史原样
“瓦萨号”（the Vasa）于 1628 年首航时在斯德哥尔摩港口沉没，并在水下沉没了 300 多年。这为 1961 年打捞起该船的人们带来了一个重大的保存问题。
从船头望去的“瓦萨号”。图片由 JavierKohen 提供，通过 Wikimedia Commons 共享，获 CC BY-SA 3.0 许可。
聚乙二醇和浸水的木材
受水浸泡的木材在干燥后会收缩和开裂。对于在水中浸泡了三个多世纪的木材来说，尤其如此。为了解决这个问题，瓦萨博物馆的保护人员采用了合成聚合物聚乙二醇（PEG）。这种合成蜡可以扩散到木材中，取代木材中的水分，防止木材分解。该团队最初采用人工喷洒的方法，之后在1965 年安装了自动喷洒系统。为了使木材完全浸润，他们使用 不同分子量的聚乙二醇对这艘船进行了长达 17 年的喷洒。
保存初期的“瓦萨号”。图片由 Holger Ellgaard 提供，通过 Wikimedia Commons 共享，获 CC BY-SA 3.0 许可。
控制气候环境
为进一步防止木材降解，瓦萨博物馆严格控制船舱内的气候和光照环境。馆内湿度保持在一定水平，这可以限制霉菌生长等生物活动，并有助于防止木材开裂和收缩。博物馆内的温度保持在相对较低的水平，以防止发生化学反应。同样，船舰周围的光照也被调暗，因为强烈的光照会分解有机材料。不仅如此，游客身上的灰尘也会导致木材降解，因此博物馆每天都会对公共区域进行清洁，并定期对船本身进行深度清洁。
安装钢骨架
除了部署聚乙二醇和环境控制外，“瓦萨号”的保存还依赖一个结构支撑系统。虽然该系统在减轻变形方面发挥了重大作用，但博物馆认为其仍有改进的余地。他们估计，木质船体某些部分的承载能力下降了 40% ~ 80%。这促使他们投资建造一个更坚固的支撑系统。新设计的支撑结构目前正在安装中，应能在 2028 年该船舰 400 周年纪念时完成。目前的 17 个外部支座构件正被替换为 27 个钢制支座，这些支座通过一个关节与龙骨连接。此外，船舰内部正在加装一个钢骨架，从龙骨一直延伸到上甲板。
斗争时刻
无论博物馆的船舰是漂浮在水面上、被混凝土包裹、停在干船坞里，还是拥有属于自己的博物馆，任何维护这些船舰的组织都面临着与腐蚀、腐烂和结构性应变的艰难斗争。虽然目前还没有针对传奇船舰的永久性或公认的长期解决方案，但通过实验和合作，这些传奇船舰的运营者们可以继续维持船舰不损坏。
拓展阅读
- 阅读 COMSOL 博客，了解船舶腐蚀及相关内容:
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