来源:星辰影院人气:100更新:2023-02-18 15:24:36
美国海军具有高性能舰船特质的大型军用舰艇,除去广为人熟知,采用了经典的单体内倾式穿浪型设计,世界上最大最先进的单体穿浪船”朱姆沃尔特“级驱逐舰(DDG-1000)外,另外一个当属采用了非常科幻的三体结构设计的“独立”级滨海战斗舰。“独立”级滨海战斗舰一经面世,就以其独特的外形迅速吸引了大家的目光,甚至一度让不少人以为:滨海战斗舰即等于“独立”级滨海战斗舰,完全无视”自由“级濒海战斗舰了。恰巧笔者最近在关注三体船,正好借“独立”级滨海战斗舰名气给大家普及一下,看起来很科幻的三体船到底先进在哪?(注:仅针对船体性能的先进性做讨论,而不包含其武备系统)
自由级濒海战斗舰
三体船的发展:三体船的理论和试验研究最早开始于20世纪60年代,但是真正的大规模研究却要晚不少。1986年,英国赛艇设计师尼格尔·伊文思和伦敦大学教授道·帕迪森研制了“伊兰航海者”号三体船型的机动赛艇。这艘外形独特的赛艇在全英环岛赛艇比赛中,在不加油的情况下以20.7节的平均速度跑完1568海里的航程,一举夺得全英赛艇赛的冠军。(注:1节=1海里/小时=1.852公里/小时)
三体船型的机动赛艇
在“伊兰航海者”号成功之后,英、美等国陆续开始了三体船的系列理论和试验研究。2005年5月6日,英国在南安普敦建造的新型三体船演示舰"海神"号正式下水,这标志着世界建造三体船的技术取得了重大突破。而到了2008年4月26日,首艘“独立”级濒海战斗舰下水后,更是把三体船推向了新的高峰,让其“家喻户晓”。
独立级濒海战斗舰
三体船的优势:第一点,具有良好的快速性和航向稳定性。对于高性能舰船来说,快速性是其追寻的重要目标之一,而采用三体设计的高性能的舰船,因为三体船片体水线面瘦长,有利于减小兴波阻力。同时,三个片体间兴波处于有利于扰时,可降低兴波阻力。据说“独立”级滨海战斗舰的最高航速能达到45~50节。
独立级濒海战斗舰的三体结构有利于减少兴波阻力
第二点,提高推进效率。因为三体布置可改善推进器处来流,便于安装多推进器,提高推进效率。
第三点,减少横摇。就稳性而言,侧体和中体分开式布局可增大横向惯性矩,因而增大了横稳性。
独立级濒海战斗舰船体较宽,能增大甲板面积,减小横摇
第四点,甲板面积大。作为客运和货运船只可以提供宽敞的上建空间,而作为军用舰艇,则可以为武备提供一个稳定、低电子干扰的环境。除此之外,还能在排水量较小的船舶上为直升飞机提供良好的平台。
第五点,具有较大的单位排水量的载荷量。作为民船可提高经济效益,作为军船可增加武器装备。
独立级濒海战斗舰装备
第六点,隐身性能好。因为兴波小,可改善尾迹流场,且可将废气排入三体间,减少主机尾气的红外辐射。
舰船尾迹很容易暴露目标
第七点,可以提高水面舰艇的生命力。由于主船体处在中间,两侧有1/3至1/2的长度被两侧的侧体遮挡,在遭受掠海导弹袭击时,侧体可为中体重要部位提供保护作用。而在侧体受到损坏时,通过压载水的调拨保证稳定,使其依然能保证船舶继续工作,因此,可提高军舰生命力。
第八点,经济性好,工艺简单,维修方便,适合于模块化建造,便于军民船转型。
独立级濒海战斗舰的侧体能有效保护主船体
结语虽然三体船性能优异,但也存在很多“先天不足”,主要表现在:湿表面大,摩擦阻力大,所以不适合低航速的船舶;船宽较宽,容易受航道和船坞的限制;连接三个片体的平台要承受较大的弯曲和扭转力矩,为保证其刚度和强度要求,就必须加大构件质量,致使船体结构质量增加。正因为这些问题存在,先进的三设计大多应用在吨位不大的高性能舰船上。
采用三体设计的游艇
参考资料《船舶阻力》
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作者:小船人的梦想 2019年7月7号
近几年,一种外形诡异的舰船频频进入人们的视野,它有瘦削、细长的舰艏,尾部却很肥大,它就是美国研制的LCS濒海战斗舰两种船型中的以偶数来编号的三体舰,首舰为LCS-2“独立”号。三体舰属于多体船型,是利用相距一定距离的三个瘦长船体,通过上部的强力结构连成一体的船舶,三个瘦长的船体共享一个主甲板及上层结构。这种船型因其具备的诸多优点,一开始就被用作军事目的,已有许多国家开始研制。
LCS-2“独立”号濒海战斗舰在舰体后部有宽大的直升机起降甲板
英国海军2000年下水的“海神”号三体试验船用于论证其未来海面战斗船(FSC),成为世界上第一艘排水量千吨以上的三体船。美国海军非常看好这种三体战舰优异的性能,在“海神”号海试期间就与英国海军进行合作,并将关键技术运用到自己最新的濒海战斗舰“独立”号上。“独立”号不仅是目前排水量最大的三体舰,也代表了这类船型最高的技术水平。
船坞中的英国“海神”号三体试验船,宽大的甲板是这种船型的优点之一
三体舰总宽度较大,因此具有很大的甲板面积和很高的稳性。甲板面积扩大,不仅可以提供更大的直升机起降平台,还可以搭载和便于布设更多的武器装备和设备,有利于扩大武器间的距离,以减少相互干扰,从而增强了全舰的综合作战能力。三体舰的横摇和纵摇性能比单体舰和双体舰要好得多,具备优异的耐波性和稳定性,比如“独立”号的设计指标是在航速40节、海情5~6级的情况下,仍然可进行飞行作业。
三体舰的主船体和两侧的船体都很细长,长宽比显著大于单体船,可使兴波阻力显著降低,其航行阻力普遍比同等排水量的单体船低20%以上,用更小的功率就能达到甚至超过单体船的航速。比如“独立”号在海试中最大航速达到了46节,而目前各国海军大、中型单体水面舰艇最高航速一般都在30节。
从这个角度可清楚地看到LCS-2的三个船体
三体舰具有较强的生存能力。其三个船体比较细长,对螺旋桨水流或者喷水推进器水流干扰影响较小,从而降低了螺旋桨的噪声,使对方的探测距离大为降低。动力舱排气道可以布置在船体之间,主机的废气能够被引到船体之间抽出,能明显降低船上的红外辐射信号。更大的甲板面积可以使上层建筑布置得更低矮,减少了水线以上部分的雷达反射面积,大幅增强了总体隐身效果。在主船体每边有1/3至1/2的长度被两船体所遮挡,在遭受导弹袭击时,能够提供一定程度的保护。把要害部位设计在主船体内,利用两侧船体可形成一定的掩护,从而大大提高了生存能力。
建造中的美国“独立”号三体舰舰艉结构。其船体之间的连接既要保证足够的刚度和强度,还要尽可能降低结构重量
但有利就有弊。三体舰的三个船体要通过刚性联结而成,结构强度要求很高,这一建造技术十分复杂,在保证稳定性的同时,必然要承受较大的弯曲和扭转力矩,这就必须提高材料质量,加大构件重量。2000年下水的“海神”号就曾出现过船体连接处强度不足的问题。此外,三体舰宽度过大容易造成进出港困难。而且三体舰的推进器位于不同船体,为协同一致运作,需要精密计算,增加了控制系统的复杂性,这也使得三体舰的操控性相对较差。(本文由《兵器知识》杂志社提供)
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