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超越传统的各式新船型

  水面舰艇发展到今天,传统的排水型舰艇一直是海军水面舰艇的主力。目前,排水型的水面舰艇的航速已基本达到极限,为了进一步增大舰艇的航速和改善舰艇的战术性能,提高其作战能力,水面舰艇正在或将要采用一些新颖的船型,如水翼艇、气垫船、小水线面双体船和水面效应艇等。

  水翼艇。
    水翼艇是一种利用艇下水翼在水中行进时产生的升力将艇体跃出水面,使阻力减少、艇速加快的船只。水翼艇具有良好的快速性。在静水中,与同吨位的排水型艇、滑行艇相比,航速最高,可达60余节。全浸式自控双水翼艇还具有优越的适航性,能比同吨位的其他艇型提高两级海情左右。此外,水翼艇航行时形成的尾声浪和航迹较小,传入水下的噪音也较小,对附近其他摇钱树娱乐场的影响也较小。水翼艇也存在一些缺点,如大型化方向发展较困难;因受水翼空泡的限制,航速超过70节以后,再提高航速困难较大;结构复杂、吃水深、宽度大的水翼艇较难操纵等。因此,尽管这种船型开发较早,但至今许多国家只能将水翼艇作为导弹、鱼雷、反潜等快艇的船型。80年代以后,水翼艇正在朝大型化、高速化、水翼自动控制化、燃气轮机化、喷水推进化等方向发展。据介绍,美国正在大刀阔斧地对传统水翼装置进行改进,企图能研制出航速超过80节、1000吨级的远洋水翼船。

  气垫船。
    气垫船是利用船上的大功率风机,产生高于大气压的空气压入船底,与水面或地面之间形成气垫,将船体全部或大部托离水面而高速航行的船只。气垫船按航行状态,分全垫升气垫船和侧壁式气垫船。1959年英国制造了世界上第一艘全垫升气垫船SRN1。它从法国加莱出发,在2小时5分钟内,成功地横渡了英吉利海峡。气垫船的出现一时轰动了世界。
  全垫升气垫船又称全浮式气垫船。在这种船的四周有一圈用尼龙橡胶布制成的柔性围裙,利用门的升力风机将空气充入船底形成空气垫,使船体全部腾空浮在“气垫”上。全垫升气垫船的推进动力是空气螺旋桨或喷气推进器。这种气垫船不仅航速可高达50~70节,而且两栖性好,能超越障碍和复杂地形,而且本身的磁场、水压场和声场都很小,防炸的性能也较好,所以它是运载登陆兵上陆和反水雷较理想的工具。但在大风浪中航行时失速大、容易产生侧飘。目前在军事上只用于制造小型舰船,如登陆艇、扫雷艇、导弹艇、巡逻艇等。
  由于全垫式气垫船具有良好的通过性,受潮汐、水深、雷障、抗登陆障碍及近岸海底坡度、底质的限制小,因而可在全世界70%以上的海岸实施登陆作战,而排水型登陆艇只能在全世界17%的海岸线登陆。另外,这种登陆气垫船在战斗装载的情况下,仍可以30~40节甚至更高的航速航行,大大缩短了登陆部队暴露于敌岸防火力下的时间,加快了上陆速度,提高了登陆部队的安全性。例如,70年代初苏联列宁格勒造船厂建造的“鹳”级气垫登陆艇,就主要用于运载海军陆战队士兵、坦克和其它登陆装备物资,进行登陆作战。
  其中又以美国海军的新型全垫升式气垫登陆艇LCAC气垫登陆艇最为典型。该型艇是美国宇航公司在JEFF试验艇的基础上发展起来的,主要装备在美国两栖战舰艇上,用于输送坦克、车辆和陆战队士兵,实施登陆作战。LCAC气垫登陆艇标准排水量87.2吨,艇长26.8米,宽14.32米,采用铝合金焊接结构,围裙采用囊指裙。动力系统采用4台TF-40B型燃气轮机,艉部2台各驱动一个4叶调距导管空气螺旋桨,艏部2台各驱动两台双进气离心垫升风扇,该艇最大航速50节,编制人员5人。该艇能装载24名陆战队士兵和60~75吨物资或1辆MIAI主战坦克或4辆轻型装甲车。LCAC气垫登陆艇1982年开始建造,1984年首艇交付使用。美国海军采购91艘,1997年已交付89艘。该型艇曾与各种登陆舰先后进行了协同试验,它可依靠自身动力和操纵自由进出各种登陆舰船坞。海湾战争中,LCAC艇参战,参加了作为两栖佯动的“雷击临近”大型演习。后来又参与索马里、海地冲突事件和孟加拉国救灾,使用均十分成功,日本也购置2艘使用。

  侧壁式气垫船。
    侧壁式气垫船是另外一种形式的气垫船。在这种船的船底两侧有刚件侧壁插入水中,首尾有柔性围裙形成的气封装置,可以减少空气外逸。航行时,利用专门的升力风机向船底充气形成气腔,使船体飘行于水面。它常选用轻型柴油机或燃气轮机作主动力装置,用水螺旋桨或喷水推进,航速可达20~90节。有较好的操纵性和航向稳定性,但不具备两栖性。由于这种气垫艇气腔中的空气不易流失、其托力比全垫式大,而且功率消耗小,适合建造大型船只,因而各国海军尤其重视侧壁式气垫船的军用价值,认为它比全垫升式气垫船更有发展前途,美国海军甚至称这是“水面舰艇发展史上的一次重大革命”。而苏联海军更是于1985年,建造了世界上第一艘用作导弹护卫舰的侧壁式气垫船“海狮”号。
  虽然“海狮”号导弹护卫舰全长64.5米,水线长60.5米,宽17米,排水量约750吨,其最高航速在40~55节之间,排水航行时的最大续航力为500海里,编制60人。由于“海狮”号导弹护卫舰采用的是侧壁式气垫船原理,首尾由柔性围裙包容,两侧则制成钢性体,因而它不具有两栖性。“海狮”号采用柴燃联合动力装置,共装有2台燃气轮机和2台柴油机。“海狮”号在排水航行期间,仅使用两台柴油机作为推进动力,动力装置通过两根输出轴驱动设置在舰艇后部的螺旋桨,从而推动舰艇前进;而在高速气垫状态航行时则须使用燃气轮机驱动,此时螺旋桨可以收起不用,柴油机则可用于驱动气垫风扇。
  虽然“海狮”号排水量不大,但它却配备了相当强大的武备。该舰配备有:①两座四联装SS-N-22反射导弹系统,这一设置使“海狮”的反舰火力跟排水量比它大10倍的“现代”级驱逐舰相同,可攻击22~60海里范围的目标。SS-N-22导弹是一种掠海飞行导弹,速度2.2马赫,射程60海里。②一座SA-N-4防空导弹系统,备弹20枚。SA-N-4为半主动雷达制导导弹,速度2.5马赫,射程15公里,射高6000米。③一门AK-76平高两用全自动火炮,安装于舰艇前部,射速每分钟120发,射程7000米,射高1万米;2座AK-630型6管近程防御火炮,分别安装在上层建筑两侧。火炮发射率为每分钟3000发,可用于对付2000米左右的近距离来袭目标。此外还配备了相应的探测设备和电子干扰装置。火力较强、能够高速航行的“海狮”号主要用于执行近海快速巡逻和警戒任务,包括单独或与其他兵力一起,攻击敌水面舰艇和运输船队;监视渔场作业,保护近海资源;为运输船护航、对遇难船只进行搜索救护以及缉拿走私船等。美国海军在一系列实验成功的基础上,正在着手研制较大型的侧壁式气垫船,如3000吨级的导弹驱逐舰等。

  小水线面双体船。
    继水翼艇、气垫船之后.最近25年又有一支新秀异军突起,这就是小水线面双体船。美国海军排水量650吨的“海影”号隐形试验舰、“海洋”号军舰、以及3400吨的“胜利”级音响测量舰的建成,标志着新型的小水线面双体船已经起步。小水线面双体船是70年代初新开发的一种独特的船型,这种船的水下部分是一对类似潜艇的船体,并以狭长的支柱将船的上体支持在水面以上,因其水线部分的面积小,故称小水线面双体船;又因其下体潜于水中,故又叫做半潜双体船。由于小水线面双体船的水线面积小,航行兴波就小,而且船的浮力部分潜于水中,既不会兴波又不受海面波浪影响。因而这种船型与单体船相比具有较强的抗风力,适航性能较好,能在大风浪中保持高速、平衡地航行。小水线面双体船还可以拥有宽敞的甲板面积,非常适合飞机的起降,以及导弹和火炮武器的战斗使用。小水线面双体船比传统排水型船可短30~45%,宽60~70%,吃水增加60~70%。由于船体宽,螺旋桨间距很大,所以舰艇在低速时可在原地灵活地转弯和倒车,机动性很好。在使用这种船型的舰艇上,通过合理布局和隐形处理,其生命力将会大大提高,是未来舰艇发展的重要方向之一。
  但是,从目前来看,小水线面双体船造价昂贵,一艘500吨级的“海影”号舰就耗资2亿多美元。此外,小水线面舰自身也存在诸多缺点:自重大、吃水深,低速性能不好、结构复杂等等。因而在研制小水线面双体护卫舰和驱逐舰等新型舰艇上还要有许多困难需要克服。

  构思奇特的三体船。
    在开发新船型上,英国人又别出心裁地提出了三体船型反潜护卫舰的构想,作为替代现有的22型/23型护卫舰的一个可能方案。这种三体船看上去更像一艘单体船与一艘双体船重叠制造而成(见图)。据研究表明,这种船型稳性好,甲板面积宽大,有利于舰载机起降,中间的主船体内可放置各种武器和弹药,且隐身性能较好,建造费用也比单体船便宜。对这种新船型颇感兴趣的英国沃桑军火公司,在进行三体船应用价值论证的同时,提出了设计和建造一艘全长95米、排水量为1250吨的三体船型护卫舰,以便在新船型军舰的建造中独领风骚。
  目前,英国皇家海军已推出一种三体船型护卫舰的设计方案。该舰舰长167米,宽25.3米,吃水11.9米,满载排水量约5800吨;最大航速30节,最大续航力8000海里/15节。这种拟于2010年前后服役的三体船型护卫舰由中间一个细长船体,以及两侧两个小型船体构成;3个船体由很宽的十字形甲板相连。
  该种护卫舰由于构想奇特,因而具有普通舰艇无法企及的特点:① 具有较高的效费比。尽管该舰有3个船体,但水中所受的阻力却较小,航行时只需使用功率较小的动力装置,就能保持其性能。一艘设计长160米,排水量约5800吨的三体船,利用2台燃气轮机驱动主船体内的一根主轴,每个副船体由一台小型电机驱动;而单船体或小水线面双体船如要达到同样性能和作战使用要求,其设计排水量则分别需要6300吨和7200吨。因此,有关专家认为,该舰的燃料消耗、部件成本和维修费用与同类舰相比,均为较低的。②生存能力强。三体船型舰可将重要的设施和舱室设置于中间船体,这样即使遭到对方水下武器,如鱼雷等攻击,可受到外侧船体的“挡驾”而幸免于难。目前,一些国家海军已研制成功从舰体尾后实施攻击的鱼雷。不过,这也无妨。因为一旦主船体被击中,其两侧船体的分离式密水舱可以使主船体漂浮在水面上。③舰体设计采用内倾斜边和雷达吸波材料,具有较小的雷达散射面积。为了减少红外辐射热源,舰上动力装置的排气系统装设在两个船体中间;而且该舰的外侧船体也可以帮助“掩藏”推进器在水下发出的较大声响。④三体船型的甲板面积很宽,加之船体结构置于水中稳性较好,所以可提高舰体的稳定性,最大限度地减少舰的颠簸。这种宽阔的甲板面积,非常适宜于分散布置各种武器装备、探测系统,以减小干扰。它还有利于实现模块化,便于现代化改装。尤为适宜于舰载直升机起降。
  三体船型护卫舰的最大缺陷莫过于因船体笨重造成机动性差和船体遇到惊涛骇浪时有可能断裂。对于前者,有关设计人员已找出良策,即通过在外侧舰体上安装喷水推进装置来加以解决。而对于后者只有优化设计、加固结构,当然最关键的是消除几个船体之间连接薄弱这一环节。


 
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2011-01-20
 
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