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“插翅难飞”的水翼船

送交者: 炫笔伏逼[♂☆★★★不闻风知★★★☆♂] 于 2021-05-27 0:21 已读 2235 次  

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空气流过机翼,下表面压力比上表面压力大,因而产生升力,可以抬起机身在空中飞行。那么在同样可以传播声音和光线的水里,可以这样玩吗?答案是可以的,给船插上翅膀,让它“飞”起来,这就是水翼船的大致原理。(正经的流体力学/伯努利定律还请有兴趣的朋友自行去查找学习,编者就不献丑了。)



“慧星”型水翼船


相传在十九世纪中期,一个法国牧师就开始构想水翼船了。到了十九世纪末,意大利设计师福拉尼尼也开始水翼的研究并取得专利。接着英国人美国人也相继进行水翼研究。其中美国人贝尔(发明电话的那位)取得不俗的成果,1919年,贝尔的试验艇DH4创造了时速71英里(114公里)/小时的记录。


二战期间,德国和加拿大都进行了水翼船的应用化研究,并进行了试验,但未在二战中投入实用。二战后,德国工程师汉斯(Hanns von Schertel )在瑞士建立Supramar公司,并于1952年推出首艘载客水翼艇,此后水翼船的研究和应用开始进入一个小高潮。


水翼船的水翼分为两种结构,全浸式和半浸式。它们都是依靠达到一定速度后,水翼在水中产生足够升力来把船(艇)身抬离水面,达到减少阻力的目的。简单来说,全浸式就是水翼部分全在水下,这样的结构具有更好的适航性,全浸式水翼船需要根据航行时的状态对水翼进行调整,需要的自动化程度较高,技术也更复杂。而半浸式的看似结构复杂但没什么可动的翼面,无需进行复杂的控制,半浸式的缺点是抗浪性不如全浸式,大多只在江河胡泊里航行。


借助电脑游戏截图,可以直观的看到全浸式和半浸式水翼艇的水翼在水下是怎样的状态。



游戏里的全浸式水翼艇



游戏里的半浸式水翼艇


下面看看各国比较具有代表性的水翼船(艇)


XCH-4


XCH-4是美国约翰卡尔在美国海军资助下设计的一种试验艇。该艇采用两台星型活塞发动机驱动螺旋桨为动力,1955年创造了78节(144公里)/小时的速度记录。



XCH-4水翼艇


PCH-1


PCH-1“顶点”号(High Point)是美国海军第一艘实验艇,由马丁纳克造船厂建造,用于验证水翼的自动控制系,电子设备,动力,导航等系统。该艇长35米,排水量110吨,最大速度55英里(89公里)/小时,1963年开始服役。1975年,该艇被交付给海岸警卫队进行评估测试。但海岸警卫队只测试了一轮,该艇的动力系统就意外爆炸,因维修费用过高而被弃置。2002年它被私人买走。



PCH-1水翼艇


PGH-1


PGH-1“弗拉格斯塔夫”号(Flagstaff)也是美国海军的一艘水翼实验艇。该艇由格鲁曼建造,长22米,排水量67吨,最高速度52英里(83公里)/小时,1968年9月服役。PGH-1的水翼与PCH-1的倒置过来,为前面两翼,后面一翼。该艇曾短暂的部署在越南金兰湾,但由于当地设施不足以维护该艇而撤回美国本土。后该艇也被海岸警卫队用于巡逻,反走私和救援任务的测试,但效果不理想。最终该艇由于故障频发,维护困难而于1978年9月退役,后被废弃。



PGH-1水翼艇


PGH-2


PGH-2“图克姆卡里”号(Tucumcari)是一艘比较成功的实验艇,该艇由波音公司组装建造,采用喷水推进,长22米,排水量57吨,最高速度46英里(74公里)/小时,1968年3月服役。PGH-2也被部署到越南,并成功完成一些任务。1971年3月,PGH-2开始了几个月到北约各国进行示范的旅行。1972年11月,PGH-2在参加演习时撞上珊瑚礁受损严重,一年后的1973年11月退役。PGH-2验证了喷水推进的可靠性,为此后美国的水翼船打下技术基础。



PGH-2水翼艇



高速转弯中的PGH-2



PGH-2水翼收起状态


PHM


PHM“飞马”级(Pegasus)是波音公司建造的水翼导弹艇。该级艇长41米,排水量241吨,最大速度55英里(89公里)/小时,首舰“飞马”号于1977年7月服役。“飞马”级一共建造了六艘,编号PHM-1~PHM-6,。“飞马”级装备一门奥托·梅莱拉76毫米速射炮和两套四联装“捕鲸叉”反舰导弹。该级艇六艘均于1993年7月30日同时退役。这也是美国海军最后的水翼艇,奉行远洋进攻的美国海军认为这样只能用于沿海巡逻和近岸防御的导弹艇没有任务成本效益。



PHM-1“飞马”号水翼导弹艇



PHM-4“阿奎拉”号



PHM-6“双子星”号



“飞马”级的水翼收起状态



“飞马”级全家福


“鹞鹰”级


“鹞鹰”级(Sparviero)是意大利芬坎蒂尼公司(Fincantieri)建造的水翼导弹艇。该级艇的建造应用了美国PGH-2的技术。“鹞鹰”级长23米,排水量61吨,最大速度45海里(83公里)/小时,首艇1974年7月服役。“鹞鹰”级共建造了七艘,装备一门奥托76毫米速射炮,两具奥托马特反舰导弹发射器。除意大利海军装备的七艘(P420~P426),日本也引进许可生产了三艘装备海上自卫队。目前意大利和日本的“鹞鹰”均已退役。



“鹞鹰”级导弹水翼艇


FHE400


FHE400是加拿大海军的一艘水翼试验艇,该艇长50米,排水量240吨,最高速度60节(111公里)/小时,1968年-1971服役。作为试验艇,FHE400没有搭载武器,原计划是发展成反潜水翼艇的,如果成功,将会是世界上最快的作战舰艇,但该项目被加拿大政府裁掉了。



FHE400水翼艇



FHE400菱形的前水翼



FHE400的后部水翼结构


相比西方,前苏联对水翼艇更有热情,鱼雷艇,导弹艇,巡逻艇一样不落全造个遍。下面看看其中几种型号。


206M


206M型被北约取名“图利亚”级(Turya),这是前苏联建造的水翼鱼雷艇。该艇长39.6米,满载排水量250吨,最大速度40节(74公里)/小时,1972年开始服役。206M装备一门双联25毫米机炮,四具533毫米鱼雷发射管,尾部还有一门双联57毫米炮。206M一共建造超过50艘,并出口到越南,埃塞俄比亚,古巴,柬埔寨和塞舌尔,有部分至今仍在服役。



206M水翼鱼雷艇



206M水翼鱼雷艇



古巴海军的206M水翼鱼雷艇


206MR


206MR“蜂王”级(Matka)是前苏联建造的水翼导弹艇,该级艇也是206M的重装改型。“蜂王”级长38.6米,满载排水量257吨,最大速度42节(78公里)/小时。“蜂王”级建造了12艘,首艇1977年开始服役。“蜂王”级装备一门76毫米速射炮,一门AK-630近防炮,两具SS-N-2“冥河”反舰导弹发射器。“蜂王”级未有出口,在苏联解体时有几艘被分配到了乌克兰和格鲁吉亚,乌克兰有一艘至2018年仍在服役。



206MR“蜂王”级水翼导弹艇



206MR“蜂王”级水翼导弹艇



换装SS-N-25反舰导弹的“蜂王”级


1240型


1240型(北约命名“蝗虫”),该艇长45米,满载排水量320吨,普通航速45节,最大可以达到60节(111公里)/小时,1977年开始测试,1979年11月服役。1124型搭载一座SA-N-14防空导弹,两座双联装SS-N-19反舰导弹,尾部有一门AK-630近防炮。



1240型水翼导弹艇



1240型水翼收起状态


133型


133型“穆拉维”(Muravey )级是一种水翼巡逻艇,长40.3米,满载排水量230吨,最大航速40节(74公里)/小时,1983年开始服役。该艇装备一门76毫米速射炮,一门AK-630近防炮,还有两具406毫米鱼雷发射管。133型建造约16艘,其中部分仍在服役。



133型水翼巡逻艇


1145.1


1145.1“猎鹰”级(Mukha)是1145型的改进型,为水翼猎潜艇。该艇长50米,满载排水量400吨,最大速度50节(92公里)/小时。1145.1型一共建造两艘,首艇1988年2月服役,目前已退役。1145.1装备一门76毫米速射炮,一门AK-630近防炮,两座四联装SS-NX-29反潜导弹发射装置。



1145.1“猎鹰”水翼猎潜艇



1145.1“猎鹰”水翼猎潜艇


我国也发展过一型水翼鱼雷艇,那就是湖川级。


湖川级(025/026)是我国自行设计建造的水翼鱼雷艇,1963年开始服役。湖川级025型为铝质艇由沪东造船厂制造,026型为钢质艇由江新造船厂制造。湖川级长21.8米,排水量45吨,装备两门双联装14.5毫米机枪,两具533毫米鱼雷发射管。湖川级出口过巴基斯坦,阿尔巴尼亚,罗马尼亚等国。



湖川级水翼鱼雷艇



湖川级水翼鱼雷艇


水翼船(艇)在军事上的应用介绍得差不多了。水翼船(艇)虽然速度快,但是适航性差是一大缺点,这限制了它的作战范围和全天候作战能力。而且它的建造和维护成本较高,随着穿浪艇等新型高速舰船的成熟,水翼船(艇)也逐渐被军方冷落了。


既然水翼船(艇)在军队里难有发展,那么在民间是否能大放异彩呢?下面再看看客运领域的水翼船(艇)。


文章开头部分提到,瑞士的Supramar公司推出了世界上首艘客运水翼艇。1952年,该公司推出PT10,后来陆续推出PT20,50,100,150等型号。


PT20


PT20长20.75米,满载排水量33吨,最大航速33节(61公里)/小时,可载客74人。



PT20水翼艇


波音929


波音929是波音海洋系统公司研制的客运水翼船,该船长27.4米,满载排水量267吨,最大速度45节(83公里)/小时。波音929于1975开始投入营运,根据不同的作为布局可以载客160-300人。波音929一共建造了43艘,其中日本川崎重工授权建造了15艘,上海新南造船厂授权建造两艘。波音929的最大用户是香港的“喷射飞航”(TurboJet)公司,该公司曾使用过18艘波音929(包括授权上海建造的两艘PS-30)。目前波音929在役的数量大概还有30艘左右。


下图,“喷射飞航”的波音929“木星”号,该船于2013年11月29日遇险,航行中撞击不明物体造成80多人受伤,事故发生后该船就退役了。



波音929“木星”号水翼船


FoilCat


FoilCat(水翼猫/飞猫)是挪威建造的双体水翼船,长35米,满载排水量561吨,最大速度45节(83公里)/小时。该船可载客380人,“喷射飞航”拥有两艘。



FoilCat“日星”号双体水翼船


俄罗斯的客运水翼船也是型号较多的,如“火箭”,“流星”,“东方”,“彗星”,“日出”,“海燕”等等。


“火箭”


“火箭”(Ракета/Raketas)是俄罗斯第一种商用客运的水翼船,1957年8月首航。“火箭”长26.9米,最大速度38节(70公里)/小时,可载客60多人。“火箭”主要有340,340E,340ME等三种型号,被十多个国家采用,目前仍有部分在服役。



“火箭”客运水翼船



“火箭”客运水翼船


“日出”


“日出”(Восход/Voskhod)型水翼船长27.6米,最大速度32节(60公里)/小时,可载客71人,于1979年投入营运。“日出”至上世纪90年代初生产了大约150艘,出口加拿大,越南,希腊,土耳其,荷兰等近20个国家。



“日出”水翼船


俄罗斯的水翼船已停产近20年,但2018年6月,又推出“彗星120M”新型水翼船。这是否能让逐渐没落的水翼船重新焕发生机呢,还得由时间来检验。



“彗星”120M水翼船


我国引进过“流星”,“燕子M”等型号的俄制水翼船,在沿海地区和长江,黑龙江等航线营运过。随着我国高速公路和桥梁设施的建设发展,2014年12月29日,长江上的水翼船正式停航。



“流星”型水翼船


我国也研发过多种型号的民用水翼船,如LYI,飞鱼,川江,远舟系列等。



川江I型水翼船



远舟I型水翼船


客运的水翼船,也存在营运成本高,舒适性不佳(噪音大),受海况影响大等缺点。水翼船(艇)的发展,就像它的航行轨迹,在前期探索中滑行,在众多型号的建成中起飞,然后又停止发展和建造而沉寂,回落。近年,在帆船,水上运动和个人休闲娱乐方面,水翼又有了新的运用,而它能否再度发展兴盛起来呢?



水翼帆船



电动水翼游艇



水翼“水上自行车”

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