[科普中国]-单断级滑行艇

对于超高速滑行艇,一般可在艇底舯部设置一个横向断级,这样可以减小艇底的浸水面积,从而降低艇的摩擦阻力,而且艇底压力形成两个峰点,其展弦比增加,从而提高了滑行效率,进一步减小了艇的阻力,这种艇称为单断级滑行艇。单断级艇由于在纵向有两个水动压力支撑点,比无断级滑行艇的一个支撑点来说,其纵向稳定性会好一些。

相关概念无断级滑行艇常规滑行艇高速航行时,仅部分艇底与水面接触。与其他常规船型不同的是,常规滑行艇的底部较为平坦,当艇以一定纵倾角高速前进时,艇底向前挤压水,使得底部的水压力升高,形成水动升力,艇体重量主要是由所形成的水动升力支持。这种艇在船长方向没有设置断级,因此也称为无断级滑行艇。1

双断级滑行艇为进一步提高滑行效率,在滑行艇底部设置两个横向断级,当水流经过第一个断级时,离开艇底一定距离后再与第二级艇底接触,流过第二个断级的水流再与艇尾滑行面接触,这样艇底形成三个滑行面,滑行面之间有两个空穴,这样,既增加了滑行面的展舷比同时又减小了艇的湿面积,从而提高了滑行艇的水动力性能。在沿艇长方向设置两个横向断级的艇,即为双断级滑行艇。对单断级艇,因艇体重量由前后两个滑行面支撑,而纵向构件在断级处又不连续,所以在结构上,有明显的缺陷。双断级滑行艇是从竞速赛艇发展起来的,它具有快速性与纵向稳定性兼优的特点它在艇的底部所设置的两个横向断级,一个设在艇的舯部附近,另一个设在艇舯与尾之间,其纵向结构在底部呈两个阶梯,阶梯的高度用h表示,h与艇长度的关系般按以下经验选取,然后通过模型试验优化确定。1

其中，L=艇长。1

发展历程及应用第一次世界大战期间,英国研制了“沿海摩托单断级艇”(CMB),其排水量为4.3t,主机为一台184kW的航空发动机,航速可以达到33.5kn。1916年1月开工建造了12艘,于1917年初投人使用,在袭击奥斯坦特港的海战中首战告捷,获得分别击沉、击伤一艘德国驱逐舰的辉煌战绩。1

在20世纪初期,英国海军又研制了较大的CMB55型单断级鱼雷快艇,其排水量为12.4t,装两台275kW的航空发动机,航速可达39kn。在第二次世界大战期间,苏联建造了123uc型和123k型单断级鱼雷快艇,其123k型由两台882kW高速柴油机驱动三叶螺旋桨,航速可达50kn,其主要参数为:艇长20m,艇宽3.6m,型深1.8m,排水量21t,断级高度300mm。1

日本于1987年成功制造了一艘设有断级的三体高速运动艇(在无断级艇上改造而成),艇长7.72m,艇宽2.60m,型深1.19m,其艇底断级长度从滑行面后端算起为450mm,高度50mm,航速比原型艇提高了1kn。20世纪90年代,西班牙制造的高速巡逻艇 Aduanas采用深V型带断级线型,推进装置为 Arneson半潜螺旋桨系统,航速达到67kn。1

高速断级滑行艇其优异的快速性一方面依赖于高效的推进技术,同时也取决于艇本身具有较低的阻力,而断级的位置和几何尺寸的确定方法正是减阻的关键技术。上述各型断级滑行艇,尤其是近年来不断研制成功的双断级滑行艇,在断级参数对阻力性能影响的理论和试验研究方面,由于技术保密或军用原因,均未见公开发表的资料。意大利FB公司在断级艇的研制中,主要以实艇试验方法进行断级参数的调整研究。1

滑行艇分类滑行艇在高速航行时,仅部分艇体接触水面,其重量大部分靠直接作用于艇底的水动力所支持的艇。

滑行艇分为:无断级滑行艇艇底无断级,滑行的整个艇底形成一个滑行面的滑行艇;单断级滑行艇一一艇底有1个横向断级,滑行时艇底形成前后两个滑行面的滑行艇;多断级滑行艇一艇底有两个或两个以上横向断级,滑行时艇底形成前后多个滑行面的滑行艇;三点式滑行艇一一艇底形成“品”字形的3个滑行面的滑行艇。2

滑行艇航海性能特点1.艇体与水的接触面积大大减小,兴波阻力与粘性阻力均大幅度下降,但出现了飞溅阻力。在低速航行时,由于艇形肥短,又有尖舭,比排水型船有较大的阻力,滑行时的阻力比排水型船大为减少,阻力随航速而增大的规律较排水型船缓和,可以达到更高的航速,被广泛用作鱼雷艇、导弹艇、侦察艇、巡逻艇等。3

2.通常滑行时的横稳性比静浮时大。航行时具有对初始倾斜的自动扶正能力。3

3.在回转开始阶段出现明显的侧滑现象,使回转时的纵距加大,回转性变差;一般横向斜升角不大的滑行艇回转时产生向内倾斜。3

4.在波浪上高速滑行时,艇底受波浪冲击力较大,可以大到艇重的数倍,基至十几倍,对仪器装备的使用和人员的正常工作有很大影响,严重时导致艇体破损。3

5.航行时产生水花喷藏,使阻力增大,破坏艇的稳蔽性。水翼艇和气垫船的出现,代替了部分滑行艇,使滑行艇的建造数量减少。但其结构简单、可靠,建造成本低,不少国家海军仍保持相当数量的滑行艇。3

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学