苏伊士运河与航母
温哥华的鱼官方账号在前两天的文章里我写了一句苏伊士运河“航道水深23-24米，宽度215（北侧）-195（南侧）米，通航吃水限深20米、限宽78米、限高68米，这个尺度几乎就是比照美国超级航母制定的。”有几位网友留言指出我说反了，应该是美国航母按照苏伊士运河的规格设计的，就像巴拿马运河对过闸船只有尺寸限制一样。
> 2020年3月9日，“艾森豪威尔”号编队向南穿越苏伊士运河
这真的是一个有趣的先有蛋还是先有鸡的问题，而且答案似乎显而易见，当然是相对小得多的航母去迁就运河的尺寸。不过实际情况还真不是如此想当然的，从运河和航母两方面我都没查到在设计和建造过程中两者有直接的关联，看完这篇文章大家应该可以得出比较明确的结论。
苏伊士运河的历史
1858年12月15日，前法国驻开罗领事费迪南德·德·莱塞普斯经埃及政府特许设立了苏伊士运河公司，负责开挖一条连接地中海和红海的运河。运河公司自行筹款组织建设，回报是在运河开通后拥有99年经营权。公司早期最大的股东是法国私人投资者和埃及政府。
当时统治埃及和苏丹的穆罕默德·阿里王朝实际上只是奥斯曼土耳其帝国的一个行省，直到1867年才获得自治地位。欧洲国家普遍对兴建苏伊士运河感兴趣，唯一反对的是英国政府，因为它担心一条向所有国家开放的运河将威胁到英国控制的欧洲-好望角-印度-远东航线，并颠覆其在东方的商业利益和海上霸权。
苏伊士运河于1859年4月25日动工，由欧洲各大银行通过购买运河公司发行的股票进行投资，从日后的赛德港海岸开始向南挖掘。工程持续了10年之久，任何时段内都有至少3万人同时施工，从全世界招募的劳工总数超过150万人，数以万计的工人死于霍乱等传染病。
> 早期的人力施工场景
法国工程师从1863年开始采用铲斗式挖掘机和火车等大型机械，工程进度加快了很多。主航道7400万立方米土方中的75%都是在1867-1869年间由蒸汽动力机械挖掘的。
> 1870年施工中的大型挖掘机
运河主体工程于1869年完工，11月15日在赛德港举行了盛大的通航仪式，17日正式通航。当天穿越运河的船队由法国尤金公主乘坐的L'Aigle号皇家游艇领航，但途中船队发生多起事故，最后在赛德港以南76公里处被迫停下，因为法国“佩卢斯”号船在抛锚后被水流推向河岸并搁浅，阻塞了整个航道，到第二天才被拖走恢复通航。
> 描绘1869年苏伊士运河首航情景的画作
参加首航的皇家海军“纽波特”号炮舰发现相当多的问题，主要是水深没有达到设计标准，航道最深处没有标识清楚，容易造成搁浅。
> 苏伊士运河区航图，由“纽波特”号于1870年2月到1871年4月间测绘
苏伊士运河通航时造价达到预计的2倍，苏伊士运河公司陷入财政困难，到1871年才全部竣工，且头两年的通过量低于预期。为了缓解经济压力，德·莱塞普斯设计了一种区别于理论净吨位的船舶载重量计算方法，1873年康斯坦丁堡国际委员会为苏伊士运河专门设立了一套净吨位核算体系，这就是一直沿用到今天的“苏伊士运河吨位”和《苏伊士运河吨位证书》。它唯一的目的就是把船只的吨位往大了算，进而增加运河管理当局的收入，从1873年到如今没有任何变化。
英国于1882年入侵并占领埃及，取代法国人控制了整个运河区。1888年康斯坦丁堡条约宣布苏伊士运河为在英国保护下的中立区。
> 1900年代早期拍摄的苏伊士运河
1914年，一战中的埃及脱离奥斯曼土耳其，并宣布成为英国保护国。1922年2月28日，英国在埃及民族独立运动中被迫承认埃及王国独立，但保留了国防、外交等方面的管辖权，英国可以随时为保护在埃及的利益出兵。
> 1909年1月5日，环球航行中的美国海军“大白舰队”穿越苏伊士运河在赛德港准备进入地中海
1936年签署盎格鲁-埃及条约后英国从埃及撤军，但保留了苏伊士运河区的部队及实际控制权。二战中苏伊士运河成为英国从印度和澳洲调集战略物资和增援兵力的重要通道；因为地中海中部遭到德意封锁，地中海舰队战损的大型军舰也不得不通过苏伊士运河绕道南非返回本土或前往美国大修改装（参见战列舰三国志 -“厌战”号（5）酣兵地中海 ）。战争后期则通过苏伊士运河向远东派遣海军兵力，投入太平洋战争。
> 1944年7月14日，“豪”号战列舰通过苏伊士运河前往太平洋
二战后埃及再次兴起摆脱殖民统治的独立运动，1953年废除帝制成立埃及共和国，第二年英国被迫同意分批撤军，但仍然维持对运河区的管制权。1956年7月26日，和西方渐行渐远的纳赛尔总统宣布将苏伊士运河收归国有，剥夺了英法在苏伊士运河公司中分别占有的41%和52%股份，从而引发苏伊士运河危机，英、法、以联军出兵控制西奈半岛和运河区。
> 1956年8月3日，“让·巴尔”号战列舰通过苏伊士运河。
战争期间埃及在赛德港凿沉了近40艘老旧船只以阻塞航道，防止英法舰队进入运河。战后的1957年1月，联合国和埃及达成协议打捞这些沉船，运河于4月份重新开放。
> 1956年被沉船阻塞的赛德港运河北入口
自1949年第一次中东战争结束开始，埃及就禁止以色列船只通过苏伊士运河，仅在1951-1952年间短暂开放过。1967年六日战争中，以色列占领了西奈半岛，包括整个苏伊士运河东岸。为了阻止以色列使用运河，埃及在战争爆发时立刻宣布禁止所有国家船只通过，并用沉船和水雷封锁了运河两端（甚至包括一座断桥）。
这一封锁一直持续到1973年赎罪日战争之后。赎罪日战争中双方分别进行了经典的渡河作战行动，埃及工兵还用高压水枪在9小时内冲塌了以色列苦心修筑的8.5米高沙堤，在运河东岸打开了60多个缺口。直到今天在运河两岸还能看到当年的战争遗迹。
> 1973年10月7日正在浮桥上渡河的埃军车队，背后就是东岸沙堤上用高压水枪冲出的缺口
战后的1974年5月-12月，美国海军派出“仁川”号两栖攻击舰携带第12扫雷直升机中队的12架RH-53D进入运河扫雷。皇家海军也分2批派出了多艘扫雷舰和舰队潜水员分队执行了2次为期半年的扫雷行动。到运河扫雷行动结束时，99%的水雷都被清除。埃及总统萨达特在1975年6月5日宣布重新开通运河，并亲自和伊朗王储一起乘坐一艘埃军驱逐舰带领船队向北驶过运河到达赛德港，美国海军“小石城”号巡洋舰也参加了首航。
> 搭载萨达特总统的驱逐舰，后边河岸上停着一辆T-62坦克
这个漫长的运河封闭期还有一段鲜为人知的插曲。在1967年6月5日“六日战争”爆发当天，有15艘货船正好北行进入苏伊士运河。因为运河两端被当即封闭，其中14艘不幸被困在大苦湖中，1艘被分隔在提姆萨湖。这一堵就堵了整整8年，直到1975年重新通航后这些船只才得以脱身。因为长期暴露在沙漠地区的风沙之中，船身都变成了土黄色，于是被戏称为“黄色舰队”。
> 头两年还不是很黄的“黄色舰队”
不过这些船上的船员并没有放弃，他们组成了“大苦湖联合会”相互支持，定期互相访问，组织社交活动，甚至举办了一届“大苦湖奥运会”，作为1968年墨西哥奥运会的补充。
> 奥运会大苦湖分会
他们成立了一个游艇俱乐部，举行救生艇划船比赛，在最大的英国船上踢足球，在西德船上办了个教堂，在保加利亚船上放电影，瑞典船上还有个游泳池。船员们甚至创造了一套手绘邮票系统，埃及邮政当局居然认可这些邮票并在全世界流通，成为集邮爱好者争相收藏的珍品。
> 手绘邮票和大苦湖上漂浮的圣诞树
1969年这些船聚集在一起分成几组，以尽量减少维护船只所需的船员，留守船员每3个月换班回国。1972年德国船员全部回国，维护工作交给了一家挪威公司。苏伊士运河在1975年初被打通后，2艘德国货船于5月24日回到汉堡港，受到3万市民的热烈欢迎，15艘船中仅有这2艘依靠自己的动力回到母港，结束了一趟为期8年的航程。
不断变宽变深的苏伊士运河
从上面各个年代不同的照片中可以看出，苏伊士运河的宽度在不断增长，以下是苏伊士运河管理局官网上列出的运河尺度变化：
按大英百科全书的记载补充：在1869年竣工时运河水面宽度为61-91米，底部宽度22米，深度仅仅8米，最大通过能力为5千载重吨级船舶。
苏伊士运河两端的地中海和红海海平面是基本齐平的，并没有落差。通常情况下大苦湖以北的河道冬季向北流入地中海，夏季则反过来从地中海流向大苦湖；大苦湖以南河道的水流方向则受苏伊士湾潮汐的影响。因为航道过于狭窄曲折，在1870年到1884年的15年间有多达3千艘船只在运河内搁浅。
从建成通航开始，为了适应不断增长的船舶吨位和吃水深度，苏伊士运河进行了多次大规模疏浚和扩建。上表列出的1956、1962、1980、1994、1996、2010、2015年就是历次工程完工后的数据。运河管理局官网上也有一个运河横截面对比图，不过不是按比例画的，看起来不太直观。我重新按比例画了一幅新的图，显示初始状态和之后拓宽工程变化最大的4次。左侧蓝色标注的是运河横截面积，水面右侧的是水面宽度，下方是11米水深处的河道宽度，河底是底部宽度，最右侧是水深，船只截面上部标注的是最大载重吨位，黑色的底部标注的是最大允许吃水深度。
这里和航母相关的一个关键时间节点是1956年，此时运河深度为14米，允许通过船只最大吃水10.7米，载重量只有3万吨，请先记住这几个数据。
在早期苏伊士运河不允许双向通行，船只必须在每隔8-10公里设立的交汇避让区等待对面方向的船只通过，过河时间长达40小时。到1939年通过优化调度，过河时间压缩到13小时。从1947年开始，运河管理当局采用了护航编队的形式，每日通过一个北行编队和两个南行编队。
在1975年运河封闭前，编队过河时间增长到15小时，因为随着中东石油开发，通过的巨型油轮越来越多，航速有所下降。1975年重新开通后，虽然河道更宽更深，但过河时间维持在16小时，直到2015年新苏伊士运河通航后才降低到11小时，每日南北向各通行2个编队。
美国超级航母的尺度演变
下面来看一看美国航母的尺度变化以及时间。
美国战后设计建造的第一型超级航母是“福莱斯特”级，在“合众国”号于1949年4月23日被取消后，美国海军迫于朝鲜战争的压力寻求建造一型远超“中途岛”级的大型航母，采购计划于1950年10月30日批准，由海军舰船局设计，纽波特纽斯造船厂建造。
“福莱斯特”号最初的设计和“合众国”号非常像，四条弹射器被对称布置在舰艏甲板和船舷两侧，着舰区位于飞行甲板中线上，只有一个可升降的小舰岛布置在右舷前部，起飞作业时完全缩到甲板之下，四部升降机也分散布置在4个角落。
>1948年的“合众国”号概念图
>1951年时的CVA-59初始概念图
后来海军舰船局对“福莱斯特”级的设计进行了重大修改，引入了“埃塞克斯”级现代化改造中得到成功验证的多项新设计，包括斜角甲板、蒸汽弹射器和助降镜。大型舰岛位于右舷中部，四部升降机采用左一右三的布置方式，这个布局成为日后美国所有航母的基本模式。头两艘“福莱斯特”号和“萨拉托加”号最初还是直通甲板设计，在建造期间才改为斜角甲板，后两艘则从开工时就直接采用了斜角甲板。
首舰“福莱斯特”号于1951年7月12日签订采购合同，1952年7月14日安放龙骨，1954年12月11日下水，1955年10月1日入役。此时它的满载排水量是8.2万吨，吃水11米，水线宽度39.42米，飞行甲板宽度73米。
> 1957年首次在地中海进行战斗部署的“福莱斯特”号
注意这个时间线，“福莱斯特”号的设计时间是1950年底到1954年底（算上建造过程中的甲板设计修改），1955年已经建成服役。如果把它放入1956年苏伊士运河国有化时的截面图中会是这个样子：
无论是载重量还是吃水都超出了当时苏伊士运河的限制，无法通过。也就是说设计“福莱斯特”级的时候完全没有考虑过苏伊士运河的适航问题，不然的话它的满载排水量不会超过3万吨。
接下去美国相继设计建造了“小鹰”级和“企业”号。“小鹰”号合同签署于1955年，1956年开工，1960年下水，1961年4月29日服役，2号舰“星座”号同年10月27日服役。“企业”号合同签署于1957年，1958年开工，1960年下水，1961年11月25日服役，当年美国入役了3艘超级航母。因为当时美国仍有3家船厂能造航母，这3艘分别由3家船厂建造，因此得以创造这个再也无法打破的世界记录。
“小鹰”号是“福莱斯特”级的改进型，将舰岛后移，右舷升降机改为前2后1，左舷升降机后移到斜角甲板后侧，优化了甲板运作流程，但总体尺度和水线以下部分变化很小。满载排水量8.3万吨，吃水12米，水线宽度40米，飞行甲板宽度76.8米。
> 1995年时的“小鹰”号（下）和“星座”号（上），甲板上舰员组字为陆海军橄榄球赛中的海军队加油
“企业”号是世界上第一艘核动力航母，整体布局和“小鹰”级相当类似，加长了舰长，最大的区别是舰岛，不需要布置烟囱和烟道，但安装了硕大的SCANFA相控阵雷达系统。满载排水量9.4万吨，吃水12米，水线宽度40.5米，飞行甲板宽度78.4米。
> 1978年的“企业”号，尚未进行现代化改装
如果把“小鹰”号和“企业”号分别放入它们入役后第2年的苏伊士运河，它们的排水量和吃水仍然超标。
“企业”号至今仍然是世界上最长的战舰，改造后长达342米，排在它后面的分别是“福特”级的337米、“尼米兹”级的333米和“小鹰”级的327米。但是这几型舰的水线宽度和吃水几乎一样，增长幅度不超过1米。
苏伊士运河下一次重大拓宽工程是在1980年底，水深一下子增加到19.5米，以通过最大载重量猛增到15万吨级的超级油轮，对超级航母的限制也随之彻底解除。此时“尼米兹”号已经服役了5年，纽波特纽斯造船厂不可能未卜先知当时刚刚结束战争的埃及政府在5年后能把苏伊士运河挖深到什么程度。这也说明直到1977年10月18日服役的“艾森豪威尔”号为止，前面11艘美国超级航母都没考虑要通过苏伊士运河。
和大家普遍的认知不同，苏伊士运河乃至中东地区对美国海军的重要性在相当长时间里并不高。二战后到1975年运河重开的这26年间，美国从中东进口石油的数量并不多，1973年第一次石油危机后才开始快速攀升，1976年达到顶峰，为1970年之前的6倍。
> 美国能源信息管理局官网数据
这一时期正是冷战和越战的高峰期，美国海军的热点地区是北大西洋和东南亚，中东地区风平浪静，并没有部署航母的迫切需求。当时伊朗王国还是美国最铁的盟友，美国中央司令部直到1983年1月1日才成立。而这26年中苏伊士运河又因为3次中东战争累计关闭了9年之久，通航时间只有17年。
1979年底伊朗爆发伊斯兰革命，53名美国人被扣押为人质。隶属大西洋舰队的“尼米兹”号正在地中海进行服役后的第3次部署，12月21日位于那不勒斯休整。为了应对伊朗的局势，“尼米兹”号被紧急派往中东，不过没有走苏伊士运河（因为过不去），而是绕道好望角，于1980年1月23日才到达阿曼湾。1980年4月24日展开了著名的“鹰抓行动”突袭德黑兰，另一艘参战的“珊瑚海”号则来自太平洋舰队。行动结束后“尼米兹”号也是绕道好望角回诺福克的。
> 4月24日下午从“尼米兹”号上出击的RH-53D机群，此时“尼米兹”号距离伊朗海岸仅96公里
别看如今新闻报道里不时提到美国航母穿越苏伊士运河，事实上二战后建造的超级航母第一次通过运河是在1981年5月6日，隶属大西洋舰队的“美国”号穿过苏伊士运河前往印度洋执勤，10月21日再次向北穿越运河返回本土。
> “美国”号1981年首次穿越运河的场景
而上一次美国航母经过苏伊士运河早在1967年六日战争爆发前夕，不过是经过现代化改装的4万吨级“埃塞克斯”级“无畏”号，远未达到当时6万吨的通过限制。
自“福莱斯特”级开始到“福特”号的5级20艘美国超级航母选择了循序渐进的发展思路，积累了近60年的实际使用经验。各方面的均衡设计在“小鹰”级上已经达到了很高的水准，之后的改进主要集中于动力系统、飞行甲板系统、雷达指挥系统和近防系统。水线以下线形和尺度的设定与动力系统、防护结构、机库设计设置密切相关，已经非常成熟的设计就尽量避免改动，否则的航海性能和港口驻泊适配性会产生很大影响。
> “长赐”号和“尼米兹”号在运河中的对比
相对而言决定航母水线宽度与吃水最无关的因素就是苏伊士运河的尺度了，“艾森豪威尔”号之前没有这个需求，之后苏伊士运河已经大规模拓宽加深，远远超过航母吨位的增长，即使航母吨位再翻一倍运河都容纳得下。实际上苏伊士运河的扩建不是为了适应一年过2次的美国航母，而是为了适应飞速膨胀的巨型货船，因此“这个尺度几乎就是比照美国超级航母制定的”也只是一个戏称。
> 50年间集装箱货轮的尺度增长
至于巴拿马运河，那是另一个故事了。包括两栖攻击舰和战列舰在内的大部分美国军舰确实是按照巴拿马运河船闸的尺寸设计的，以方便在两洋之间调动，参见 - 战列舰三国志 -“华盛顿”号（后记）。但它并不成为限制航母性能的一个决定性因素，从“中途岛”级开始就已经放弃了通过巴拿马运河的要求。如何通过巴拿马运河，我会专门再写一篇。
如何解救“长赐”号
最后再来说一说“长赐”号目前的状况。网上对此有各种解说，已经部分浮起、已经部分摆正等等，都是不准确的。到目前为止“长赐”号的状态几乎没有变化，下面是昨天拍摄的高精度卫星图：
苏伊士运河管理局为解救“长赐”号准备了3套方案：
1、挖掘加拖曳：目前有3台挖掘机在现场趁低潮位挖掘船艏部位的沙质粘土，14艘拖轮多次趁高潮位推拉都宣告失败，因为卡得很死，拖轮用力过猛有拉断船体的危险。
2、疏浚：拥有丰富狭窄水域救难经验的荷兰SMIT救捞公司和日本救捞公司团队正在使用运河管理局疏浚处所属的Marshhour号绞吸式挖泥船吸除船艏底下的淤泥，已经清理出2万立方米，同时船上的9千吨压舱水也已经全部排出。
当地时间昨夜10点苏伊士运河南端达到高潮位，11点“长赐”号的船尾开始向下游方向移动，船舵也恢复了转动，螺旋桨进行了临时试车，显示出积极迹象。但随后潮水迅速退落，工作再次陷于停滞。
3、卸载集装箱减重：如果疏浚也不管用，最后也是运河管理局最不愿采用的方案就是卸载“长赐”号所装载的18300个集装箱中的至少600个，可减轻船头重量1.5万吨以上。
一部移动式吊车正在运往现场，本周末将安装到位。常规巴拿马型岸桥自重600-800吨，无法架设在未经加固的堤岸上作业，单台装卸速度也只有每小时30-35箱，普通吊车的吊卸作业将更加缓慢，在高潮位到来前能卸下多少箱还是个大问题。
下周将有40-50厘米的高潮位，届时三管齐下将是上浮脱困的最好时机。
网上有不少“长赐”号搁浅河段的截面示意图，但是都不是很准确，一是没体现出船偏离航道中心线42.6°的倾斜角度，把船90°横置在河道截面上是不对的；二是河道没采用事故地点的截面。下面我用苏伊士运河管理局官方公布的搁浅地点149.4-153.5公里河段截面图来做一个等比例的图示。需要说明的是运河坡度在南北两段是不同的，大苦湖以北的边坡倾斜度是1/4，以南为1/3更加陡峭一些。
> 上图标注的数据是对的，画面比例也不太准确，按这个岸坡斜率深度有29度，下图是我根据数据重新制作的截面图，左右两个航标之内才是航道，宽度是217米。
因为“长赐”号船长达到399.94米，如果正横放置可以完全出水凌空搁置在两岸上。按照42.6°倾斜角将船放入截面图中是下面这个样子：
将卫星图等比例放置在河道截面上，因为右岸存在一个宽10米、深度仅1.1米的水下台阶，虽然水面很宽但实际岸边的水非常浅，以致船体前部已经被抬起约1.5米。可以看到实际搁浅的船身长度，远远不止球鼻艏那一点点，粗略对照接近船底面积的1/4了（图中橙色部分）。而艉部因为船身收窄，搁浅的面积会相当小，只有左舷的一角，不一定会触及螺旋桨和船舵，昨夜的试车也证明桨舵都还能工作。
巨轮航行在宽度和深度非常有限的苏伊士运河中时，如果离河岸过近会产生相当强烈的岸壁效益，即船体排开的水受到岸壁阻挡无处可去，加速从头尾和船底溢出，根据伯努利效应流速加快导致水流压强下降。沿河岸平行航行时将表现为近岸一侧压力小，航道中线一侧压力大，船被平移吸向河岸。如果航向偏移，近岸一侧的船艏或者船艉将产生岸吸现象，远离的一侧产生相反的岸推现象，艏艉的压力差将导致船身旋转。
岸壁效应的强弱和河道宽度、船身宽度、水深、航速都有关系，一般距岸距离接近到船身宽度1.7倍以内，或者十万吨以上的巨轮航速超过15公里/时就容易产生，这也是运河管理局设定满载油轮限速12公里/时、其余舰船14公里/时的重要原因。
现在可以确定事故发生前运河区突发的强烈阵风来自运河西岸，作为预防措施引水员和船长将船驶向左岸以补偿侧风的偏航力矩，这一操作是符合标准程序的。但过高的航速以及左转后较大的向右偏航角度，加上“长赐”号58.8米的宽度、边坡的浅水区，所有这些因素全部满足产生岸壁效应的条件。
近22万吨的“长赐”号在如此距离和速度下造成的岸壁效应与40节的阵风相叠加，力量是非常猛烈的，很可能超出了船长及船舵的操控能力，导致了冲向右岸搁浅。即使排除“长赐”号在苏伊士湾等待过河时画出的那个不可描述的航迹暗示印度籍船长有什么精神上的问题（全部25名船员都是印度人），他和埃及领航员在阵风中的操作也肯定存在技术上的失误。操船不注意，后果很严重，直接导致欧亚航运与贸易停摆一星期以上。
PS：本来只想写篇补充短文的，没想到又写了8200字。真心欢迎大家和我交流、提意见和捉虫，不过除了常犯的错别字，要想挑原则性的错可不容易噢
