深V型高速艇的特点及其发展前景

深V型高速艇的特点及其发展前景

刘璐

(广船国际船舶研究所)

关键词:高速艇深V型特点

1高速艇的定义及其分类

高速艇也称快艇,是第二次世界大战前后兴起的一些航速高、排水较低的军用或民用船舶,包括早期的高速排水型艇、滑行艇以及近年来发展较快的水翼艇、气垫船和高速双体船。

高速艇作为一种多用途的小型高速船只,由于采用不同的分类方法,因而种类繁多。目前的分类方法按用途、艇体结构材料、航行原理及航行区域等方面进行划分。根据目前各国研制和应用的实际情况,高速艇的具体形式有:

(1)高速排水型艇。这种艇又称为航海快艇。由于其艇体型线剖面常采用圆舭型剖面,故又称圆舭艇。这种艇的实际航速范围约在014≤F N<113,虽然航速高,但航行上仍处于排水航行状态。艇体的重量主要仍有静浮力所支持。只有当航速在F N大于017时,艇体受到水动力升力的作用,且这种升力将随航速而增大,相应的静力作用将减小,但静力仍是主要的,其航行处于一般排水型船舶与滑行艇之间,因此这类艇又可称作过渡型快艇。

(2)滑行艇。滑行艇的速度范围均在F N 大于110或者在体积傅汝德数F NV大于310。由于这种艇航速很高,以至在水面航行时艇底产生很大的外力,将艇体托出水面,整个艇体在水面上“滑行”前进。由于排水体积很小,因而静浮力几乎趋于零。

(3)水翼艇。是指艇重量完全由艇底下水翼产生的水动力升力所支持,艇底完全离开水面的高速艇,以水翼的形式不同可分为全浸式和水面割划式两种。

(4)气垫船。这是五十年代推出的一种新型船舶,其主要原理是依靠在船底形成的高于大气压力的空气作为“气垫”,使得船与水不直接接触,从而大大降低了船的阻力,因此航速很高,按保持“气垫”的形式不同分为侧壁式气垫船和全垫式气垫船。

(5)小水线面船。这是由两个完全沉没的船体用一根或几根相当薄的支柱连接而成的组成体。

(6)高速双体船。其F r<1.0,以静水浮力为主,航态随V S变化,以排水航行为主。

(7)复合型高速船。其航速V S≤50kn,航行方式视复合方式而定,由几种外力支持。

2深V船型的由来及其特征

高速艇由于其高速的特点被广泛应用于军事和民用等方面。在军事方面的战斗艇具有小型隐蔽、机动灵活、轻便快速、战斗力强、造价低、日常运行费用省、用途广泛、战时可大批生产等优点,受到各国海军的重视。在民用方面如交通艇、高速客艇、渡船以及其他各种专用工作艇等也遍及世界各地。但是高速艇也有其本身的弱点,主要表现在两个方面,一是适航性差,因而对一般的战斗艇往往都有明确的适航性指标,以确保一定条件下炮火使用和安全航行;另一是续航力小,因而一定程度上限制了它的作战半径。又因其耐波性能较差,风浪中的航速受到很大的限制,从而影响了舰艇的水战性能,难以发挥战斗力。为此,世界上不少国家都在力图寻求和探索耐波性能优良,风浪中能高速航行的新颖舰船。尽管在过去20多年中已提出的诸如水翼艇、气垫船、小水面双

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体船、表面效应船等种种新型船型具备了这些优点,但因造价高、技术复杂、风险大,以及一时尚难以应用于较大吨位舰船等原因,所以将他们真正应用于军用舰艇,迄今仍然受到很多因素的限制和约束。

深V船是国际上近十多年来推出的又一种新船型,这种船型首先是由瑞士日内瓦的水动力研究开发,先后对小至几十吨、几百吨小型高速攻击艇,大至4000t～7000t驱护舰进行了试验研究。由于这种船具有良好的总体性能,尤其是具有优良的耐波性能和风浪中能保持高航速,以及建造工艺简单,造价较低,技术风险小,颇受不少国家海军的青睐,有着良好的发展前景。

深V船型之所以被称为一种新船型。是相对于目前排水量型水面舰船所惯用的圆舭船型而言的。虽然这两船型在排水量相当的情况下,船体主尺度之间的差别也不大,但在船体形状方面却有明显的差异。圆舭型舰船的剖面形状为曲线,舭部呈圆弧形,深V型舰船的剖面是直线或几乎是直线,舭部为尖舭或直角,剖面形状为V字形,并具有如下船型特征:

(1)在船首设计成类似于球首那样的形状,使船体的首部延伸于基线以下。

(2)后体横剖面设计成不变或几予不变的底部升高,以增加尾板附近的沉深和横剖面面积。

(3)具有反向的龙骨设计坡度和相互平行的纵剖线。

(4)设计成作用类似于舭龙骨的尾鳍。

(5)在后体的舭部即折角处设置短舭龙骨,该短舭龙骨与船体结构合成一个整体。

正由于这些船型特征,使深V舰船的流体动力特性不同于尖舭型(或称折角型)滑行艇。深V型船的斜升角β一般都大于25°,它是在尖舭型或一般的V型船的基础上演变和发展而成的,是对原仅仅适用于高速的,吨位大(主尺度不大)的滑行艇船型,根据排水量型船的流体动力特性,进行改造、演变的结果。

3深V型舰船与其它船型相比的优缺点

不同的船型以其不同的船型特征对主尺度、船体结构(尤其是船体材的弯矩),总体性能以至建造费用等产生不同影响。深V 型舰艇的总体性能,通过不同吨位的船体方案可行性设计,有关的模型试验研究,与相应的圆舭型方案作比较,有如下优点:

(1)由于深V型舰船的船宽较大,即L/B 相对于相同排水量情况下的圆舭型舰船来说要小些,水线面系数也较大。V形的剖面形状以及船体首部延伸在基线以一,使舰船的纵摇、升沉、摇首和垂向加速度明显减小,拼击概率大幅度降低,明显改善了舰船的耐波性和航向稳定性。从而在风浪中仍能保持相当高的航速。在较高的海况下,仍可安全可靠地使用武器和探测设备,舰船作战系统的性能得以充分发挥。

(2)由于初稳心高G M值大,使深V型的稳性好。虽然大的初稳心高会对横摇阻尼带来不利影响,但这种船型的船体形状特征增加了横摇阻尼。若装上尾鳍和短舭龙骨,则其横摇性能比圆舭形好。

(3)良好的浅水阻力性能使舰船在水中航行时,在主机功率与圆舭型舰船相同时,可达到更高的航速。

(4)操纵性优于圆舭型。它在全速时的回转直径仅为3倍～4倍的船长。而圆舭艇至少为5倍的船长。另外它可在很短的时间内完成全速急停。

(5)因其水线面丰满,提供了更多的甲板面积。

(6)在排水量相当的情况下,船长小,甲板挠曲比圆舭型小。这对武器和探测设备使用的正确率是重要的有利因素。

(7)因船体形状比圆舭型简单,故便于施工,工时省,建造费用下降。与圆舭型相

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