现代科技日新月异,干什么事都讲究个速度。高铁飚到了300多公里/小时,飞机的速度也早已跨越了音速。
可大中型舰艇的最大航速却没有明显改变,仍在25~35节左右徘徊。甚至以高速起家的驱逐舰,速度比二战时期还要慢。大中型舰艇怎么这么不思进取呢?
造成这种情况的原因有很多:
首先,有一个技术上的“小恶魔”。舰艇在海上航行,处于水和空气两种介质的交界处,就像汽车行驶在空气和陆地的交界处一样。船体推开水面,船艏、船尾产生两组波系,这两组波系就是决定速度的秘密之一。
舰只航行的主要阻力有:波浪带来的兴波阻力、水的摩擦力等。低速航行时,兴波阻力尚不起眼,只占整体阻力的很小一部分。当航速提高到一定程度,船艏产生的行波来不及消散,海浪沿着舰艏向上爬,形成一堵水墙挡在前面,兴波阻力就会急剧增加。
▲水墙和”球鼻艏“
它是非线性增长的,低速时阻力与航速的2次方成正比,高速时阻力以航速的4~5次方增长,迅速成为航行最大的阻力。超过临界速度,兴波阻力反而会有所减小。船艏下方有个大鼻子,叫“球鼻艏”,它就有消除行波,减小兴波阻力的作用。
这种突破临界速度的过程,就好像飞机超音速突破“音障”一样,所以也有人形象称它为“波障”。
每个船的最大兴波阻力速度值都不一样,这是由船体与水面交界的水线长度决定的,它们之间有一套计算公式。
比如美国的“阿里·伯克”级驱逐舰,水线长度142米,最大兴波阻力在航速29节时出现。而“尼米兹” 级航母体型庞大,水线长度317米,最大兴波阻力要到43节才出现。所以同样跑30节的“尼米兹” 很轻松,吃着火锅唱着歌都行,而“阿里·伯克”却要全力以赴满功率运行,要消耗更多的燃料。就像汽车一样,经济时速在60~90公里/小时,过快过慢都会增加油耗。
在同等载油量下,一艘军舰以40节航速能跑2000海里,以16节航速能跑1万海里,高速巡航的里程仅为经济巡航的1/4~1/5,这差距一目了然。所以对航速要求不太高的现代驱逐舰、护卫舰来说,只要能跟上编队行动就可以了,毕竟续航能力也是舰艇战斗力的重要指标之一。
战列舰、航母等主力军舰还不太一样,它们对航速要求高。航母要放飞舰载机,要以30节航速狂奔提供足够的甲板风,战列舰要抢阵位抢“T”字头,谁跑得快谁就占得先机,所以要使劲的往上堆航速。
二战时的驱逐舰也很快,用大功率的发动机强推,航速能达40节以上,但与之相应的就是油耗巨大,航程缩短。
那如何能提高航速又不浪费功率、航程呢?这就要从船型上突破了。
▲新奇怪异的船型
我们常见的船都是传统的单体排水船,需要排开水面前进。为了减小兴波阻力,人们将船体设计为更细长的小水线面双体船、三体穿浪船等。双体船、三体船与水面的接触面更小,兴波阻力减小,从而使船速明显提升,耐波性更佳。
比如美国的LCS-2“独立”级濒海战斗舰就是三体穿浪船,最高航速44节左右。“先锋”级高速运输船是双体船,最高航速也有45节。
▲LCS-2“独立”级濒海战斗舰 三体穿浪船
双体、三体穿浪船能提供更大的甲板面积,更好的抗风浪性、耐波性,可在高海况条件下航行,隐身性能也颇为优秀。
但凡事有利就有弊,双体船、三体船结构复杂,船体内部空间小,最重要的是片体连接桥部位有结构疲劳和剪切力问题,导致其不能做的太大,目前只能应用在中小型舰艇上。“独立”级濒海战斗舰满载排水量才2784吨。
▲”先锋“级高速运输船 小水线面双体船
另外,在武器日新月异的年代,军舰的使用方式也跟以往大不相同。以往以炮战为主,强调速度,而现在以飞机导弹为主,舰艇跑的再快也没有决定意义。就像装甲一样,以前身披重甲只为保命,现在放弃防护,向主动防护靠拢。
▲DDG1000 穿浪单体内倾船
基于以上种种原因,现在大中型水面舰艇仍然保持着30节左右的最大航速。在这个速度上,军舰获得了最佳的经济性、续航力,是一个平衡点。
等什么时候舰艇的动力获得革命性突破,功率重量比大大提升,且作战方式改变时,军舰的航速就会迎来巨大提升,进入崭新的时代!
和风漫谈原创文字,图片来自网络,侵删。欢迎关注,一起了解有趣的知识。
现代海军的作战模式已经和二战时期大为不同,二战时期,军舰主要使用舰炮和鱼雷作战,往往需要通过高航速来抢占有利阵位或者进行突防,这样高航速便放在了首位。二战后,随着雷达、导弹和飞机技术的大发展,军舰越来越注重隐蔽性和防御性,不再单纯的追求速度。毕竟即便是喷气式飞机也无法摆脱雷达的追踪和导弹的打击,更不用说体积庞大的军舰了。面对反舰导弹的进攻,不管是30节航速还是40节航速都没有太大的意义。
经验表明,在30节航速时军舰的稳定性更好,电子设备能够更好的工作,军舰的战斗力和生存力更强。而且也是平衡航速和油耗的最佳折中范围,超过这个范围,要么会增加油耗,要么会牺牲军舰携带武器弹药的数量,影响作战效能。
此外军舰要想追求高航速,在技术水平差不多的情况下,只能是通过将舰体改的更细长,以便减小海水的阻力,但是这会造成军舰的适航性受到很大影响,在风浪中难以维持平台的稳定。也影响了军舰的内部空间,使得无法容下更多的作战设备和物资,降低了军舰的远洋作战持续能力。
基于上述的考虑,像航空母舰、巡洋舰和驱逐舰等大中型舰艇,其最高航速普遍在30节左右,而那些小型舰艇由于武器装备简单,加之只在近海区域进行作战,在航速上并没有限制,有的导弹艇最高航速可以达到60节。总而言之,30节航速作为大中型军舰的性能和经济的最佳平衡,在革命性技术出现之前,仍会维持相当长的一段时间。