水翼船

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水翼船英语Hydrofoil)是一種高速船。船身底部有支架,裝上水翼。當船的速度逐漸增加,水翼提供的浮力會把船身抬離水面(稱為水翼飛航或水翼航行, Foilborne),從而大為減少水的阻力和增加航行速度。

長江上的俄製Meteor水翼船

全浸式和半浸式[编辑]

從前看,左:半浸式水翼;右:全浸式水翼

早期的水翼船在採用U型的水翼。這種水翼被稱為「半浸式」或「割劃式」水翼。因為在水翼飛航時,U型水翼會有部份是浸在水中,而部份則會割破水面露在空中。半浸式水翼的結構較為簡單,推進一般用船尾浸在水中的螺旋槳及方向舵。較新的水翼船則是採用倒 T 型的水翼,這種水翼被稱為「全浸式」,因為它經常保持在水下。「全浸式」的水翼受海浪的影響比「半浸式」小,因此全浸式水翼船在大浪的海上行走時更為穏定,亦更為舒適。但是因為全浸式水翼設計不具自我穏定的特性;故此必須要由自動控制系統就海面情況、船身姿態、速度、加速等参數不斷改變水翼的攻角,以維持水翼飛航的狀態。如果水翼船突然失速(例如發動機嚴重故障,或者因碰撞而突然減速),飛航中的船身可能會突然掉回水中,造成意外。部份全浸式水翼船的推進採用燃氣渦輪引擎,配以噴水系統,避免了螺旋槳及方向舵帶來的阻力。

發展歷史[编辑]

波音PHM全浸式水翼船

美國人William E. Meecham 早在 1906年便在Scientific American 內曾經發表關於水翼原理的文章。電話的發明人貝爾認為這是項重要的發明,他畫出類似水翼船的草圖,然後與Casey Baldwin合作,在1908年進行關於水翼的實驗。Baldwin硏究過意大利發明家Enrico Forlanini的設計後,進行自己的設計。1910年貝爾在意大利與Forlanini 見面,並在湖上試乘Forlanini 的水翼船。回到美國後,他們建造了HD-4 號,逹到了時速87公里的速度。在美國海軍的支持下,他們改用兩副350馬力(260 kW)的發動機,在1919年9月創下時速114公里的紀錄。這項紀錄一直保持了十年。

Supramar 水翼船[编辑]

德國人Baron von Schertel 二次大戰時在德國硏究水翼。戰後Schertel 的硏究部門大部分被蘇聯俘獲,成為日後蘇聯水翼船發展的骨幹。 而Schertel本人則到了瑞士,並成立了Supramar 公司,於1952年發展出首部來往瑞士及意大利的載客水翼船PT10,重七噸,載客32人,採用U 型半浸式水翼,速度達32節。之後陸續發展出PT20,PT50,PT75,PT100和PT150,主要由意大利 Rodriquez 及日本日立生產,都是採用半浸式水翼和水下螺旋槳推進。最後出產的是PT150, 採用前半浸,後全浸水翼,重165噸,載客250人,速度達37節。至1971年停產時,Supramar 水翼船生產了超過150艘。部分PT 水翼船至今仍在服務,Rodriquez之後亦仍然有生產自行研製的半浸式水翼船。

蘇聯亦一直有對水翼船進行硏究,在1970年代和1980年代設計了不少流線形的水翼船渡輪和軍艦。當中Meteor 及 Voskhod 型近年出口到国外。這些水翼船以半浸式居多,主要用在浪较少的内河及湖泊行走。

波音的噴射水翼船[编辑]

噴射飛航「鐵星」號 Jetfoil 929型水翼船

水翼船需要的技術跟航空十分相似,因此美國波音公司在60年代便開始硏究水翼船。1974年,波音建造了6首131呎長的PHM型全浸式水翼船軍艦。艦上裝有反艦導彈、75毫米快速炮。航速超過45節。發動機為2部800匹柴油引擎(飛航前用),及2部17,000匹GE海事用燃氣引擎(飛航時用),用噴水器推進。同時波音亦發展了民用的水翼船渡輪,稱為JetFoil929型。929型亦為全浸式水翼船,水翼可以收起,以進入淺水的地區。船身長90呎,以鋁合金製造,淨重約100噸,載客量可達250人,航速逹45節。推進的動力,來自2部勞斯萊斯Allison 501k燃氣引擎,用噴水器推進。波音總共生產了26艘929型水翼船,買家有日本英國印尼等地的渡輪公司。當中香港信德集團旗下的遠東水翼船(1999年7月與中旅僑福(CTS-Parkview Ferry Service Co. Ltd.)的港澳飛航船(TurboCat)合併後改稱噴射飛航)是最大的用戶,曾擁有16艘用來提供往來香港澳門之間的服務(有3艘已售予南韓)。波音停止生產JetFoil後,將生產專利賣給日本川崎重工(Kawasaki Heavy Industries, Co. Ltd.),大約生產了15艘。90年代中期,中國船舶工業集團旗下的上海新南船廠(CSSC Shanghai Simmo)亦曾短暫授權生產2艘(型號為PS-30)予香港的遠東水翼船(其中1艘已售予南韓)。

發展和限制[编辑]

現今存在的水翼船大多不超過1000噸,並以近海航行為主。跟其他的高速艦艇技術相比,水翼船(主要是全浸型)的主要優點是能夠在較為惡劣的海情下航行,船身的巔簸較少。而且高速航行時所產生的興波較為少,對岸邊的影響較低。缺點主要在製造大型的水翼船、或進一步提高速度,目前還存有技術困難。水翼所能提供的浮力與長度成平方關係,但是船的重量卻與長度成立方的關係(平方/立方定律),故此製造更大型的水翼船存在一定的難度。要進一步提高速度,水翼在高速下會產生氣泡(空蝕Cavitation)的問題亦需要解決。此外全浸式水翼的結構及控制較為複雜,亦令成本上漲。水翼船使用燃氣引擎花費燃料較多亦是商業運作上的考慮之一。

參考[编辑]

外部連結[编辑]