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航速

舰船在单位时间内所航行的里程。以海里/小时计算,简称节。是舰艇最重要的战术技术性能之一。通常用计程仪测定水面舰艇的航速分为最大航速、全速、巡航航速、经济航速和最小航速。目前大的舰船像航空母舰,导弹驱逐舰等等航速多为30节左右,而小型舰船像导弹快艇、鱼雷快艇等小型军用舰艇的航速多为40到60节。 [1]

航速是指舰船在单位时间内所航行的里程数。按大小可分为最大航速、全速、巡航航速等,介绍如下:

最大航速指主动力装置以最大功率运转时达到的速度;全速指主动力装置以额定总功率运转时达到的速度;巡航航速是舰船巡航时常用的速度,通常同型舰船规定一种主机航速作为巡航航速;经济航速指根据船舶运输要求和营运费用等因素确定的成本最低的航速;最小航速指船舵能发挥操纵作用的最低速度。潜艇航速分为水上航速、水下航速和通气管航速(使用柴油机水下作业装置时的航速等)。 [2]

“节”为船舶航行速度单位,后来,也用于风及洋流的速度。一般情况下,1节=1海里/小时=1.852公里/小时,“节”的代号是英文“Knot”,是指地球子午线上纬度1分的长度,由于地球略呈椭球体状,不同纬度处的1分弧度略有差异。在赤道上1海里约等于1843米;纬度45°处约等于1852.2 米,两极约等于1861.6 米。1929年国际水文地理学会议,通过用1分平均长度1852米作为1海里;1948年国际人命安全会议承认,1852米或6076.115英尺为1海里,故国际上采用1852米为标准海里长度。中国承认这一标准,用代号“M”表示。最快的超大型集装箱船舶可以达到25-32节的速度,一般散货船在12-17节之间,杂货船一般在15-17节之间。 [2]

航海计程仪是计量船舶航程和航速的导航仪器,用于推算航行、综合导航和武器装备系统计算射击参数等。有相对计程仪和绝对计程仪。相对计程仪,结构简单,使用较广泛,但只能测出相对于水的航速和航程。按原理不同,又分为转轮式(含拖曳式)计程仪、水压式计程仪和电磁式计程仪等。分别根据航行时装在船底的转轮(或拖在舰尾的轮叶)的转数、相对水流的动压力和海水(导体)切割舰底电磁场所感生电动势的不同,来测得航速和航程。其中电磁式计程仪灵敏度较高,高、低航速时精度都较好,可测后退速度,使用方便,在多数舰艇上装备应用。 [3]

绝对计程仪,在20世纪70年代前后才获得较快发展,有多普勒计程仪和声相关计程仪,灵敏度和精度均较相对计程仪高。分别根据多普勒频移和相关技术原理,在数百米水深内可直接测出相对于海底(地)的绝对航速和航程。当水深超过仪器的设计极限时,可利用舰底下10~30米处的水层反射,作为相对计程仪使用。声相关计程仪和部分多普勒计程仪还可兼测水深。利用地球磁场以获得对地速度的地磁计程仪正在研究中。 [3]

安全航速(SafetySpeed)是指1972年《国际海上避碰规则》第6条规定每一船舶在任何时候都应使用的一种航速。使用该航速时,要求能够同时达到:

(1)随时采取适当和有效的行动以避免碰撞;

(2)在与当时环境和情况相适应的距离以内把船停住。如果船舶在航行中没有采用安全航速而引起碰撞事故,应当承担碰撞责任。

在决定安全航速时,对所有船舶都应考虑:

(1)能见度情况;

(2)通航密度,包括渔船或者任何其他船舶的集中程度;

(3)船舶操纵性能,特别是在当时情况下的停船距离和回旋能力;

(4)夜间出现的背景亮光,诸如来自岸上的灯光或本船灯光的散射反光;

(5)风、浪和水流的情况以及航行危险的接近;

(6)吃水与可航水深的关系。

对于装备有可供工作的雷达的船舶在决定安全航速时还应考虑:

(1)雷达设备的特性、效率和局限性;

(2)所用雷达距离标尺带来的任何限制;

(3)海况、天气和其他干扰源对雷达探测的影响;

(4)对小船、浮冰和其他漂浮物在相当距离上雷达有探测不到的可能性;

(5)雷达探测到的船舶数目、位置和动态;

(6)当用雷达测定附近的船舶或者其他物体的距离时,也许能够对能见度作出更正确的估计。 [4]

现役的是俄罗斯的阿尔法级核潜艇,水下航速高达42海里/小时左右,一度成为世界上跑得最快的核潜艇。它把攻击型核潜艇的耐压指挥围壳设计成战斗机舱盖形状,并把围壳舵移至船首,减小了水的阻力,加之钛合金的船壳很轻。

退役的是俄罗斯的P级(神父级)巡航导弹核潜艇,水下航速可达到44节以上。

潜艇航速

一般地讲,物体在地面的行进速度要比水下快,因为空气的阻力要大大小于水的阻力,许多人在水中行走时有这种感觉。然而,潜艇却相反,在水下航行的速度要快于在水面的航行速度。

潜艇在水面航行时,影响航速的阻力一般有摩擦阻力、漩涡阻力、兴波阻力、突出体阻力和空气阻力,这五种阻力随着航速的增加而变大。潜艇在水下时空气阻力就不存在了,由波浪造成的兴波阻力也会随着潜艇的下潜深度的增加而减小,水面惊涛骇浪时,水下可能风平浪静。这样,影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力,当然还有一些兴波阻力,只是非常小接近0,通常忽略而已。

如果潜艇都是以同样的低速航行,其在水面所受到的阻力要小于水下受到的阻力,航行速度以水面为快。这是因为潜艇低速在水面航行时,其兴波阻力和空气阻力都相当小,所面对的只是摩擦阻力、突出体阻力和旋涡阻力。而潜艇在水下低速航行时的主要航行阻力虽然也是这三个阻力,但因潜艇在水下状态时浸水表面积大大增加,会使磨擦力较水面增大许多。同时,由于潜艇在水下时一些突出体(如指挥台)入水后会加大突出体阻力,所以潜艇水下低速航行时的阻力要大于水面低速航行时的阻力。也就是说,低速水下航行比低速水面航行要消耗更大的功率,其航行速度自然低于水面航行。

潜艇在高速航行时,就会出现与上面所讲的完全不同的状态。随着航速的增加,潜艇在水面上的空气阻力和兴波阻力将大大增加,使其总阻力值大于在水下高速航行的潜艇的总阻力值。据计算,当潜艇的速度达到一定值时,水面阻力甚至是水下阻力的两倍,其结果也就可想而知了。而潜艇不管是水面航行还是水下航行都采用同一动力装置,在相同的额定功率下,在水面和水下就会产生出不同的最大航速值。此外,因潜艇的主要活动是在水下,在动力装置的设计上主要考虑的也是尽量减少水下阻力。所以,潜艇的水下航速会高于水面航速。 [2]

1.世界最快的船被命名为Earthrace。Earthrace是一艘78英尺长的船,使用完全可以替代的生物燃料。该船的引擎动力,完全由生物柴油燃料来提供。“地球竞赛”号被称为世界上最快的生态船,造价240万美元,融合多项高科技。“地球竞赛”号长约23.8米,形似一只展翅欲飞的天鹅。船身有三层外壳保护,内有两个功能先进的发动机,最高时速可达每小时40节(约74公里),即使航行在巨浪中,速度也不会减慢。

2.海军工程大学董文才博士研究的一种“气泡船”,实艇时速可望突破100公里,成为世界上最快的船。据介绍,水的阻力是影响舰船航速的主要因素,减小阻力,就能有效提高航速。如何通过气层减阻提高航速,一直是各国舰船专家攻关的重要方向。经过大量研究试验,董文才在高速艇气层减阻理论研究上取得重大突破:在运动船体和水面之间制造一层薄薄的气泡(空气和水的混合体),如同在两个摩擦体之间抹了一层润滑油。采用该项技术后的高速艇,又称“气泡船”,阻力可减少25%,航速大大提高。

3.2014年5月12日,中航工业兰翔常州玻璃钢造船厂有限公司(简称常玻公司)第一艘时速达62节(115千米/小时)的铝合金巡逻艇研制获得圆满成功。此款铝合金高速艇型号为CB1800H,是常玻公司自主研发的具有独立知识产权的全铝合金新产品,已刷新国内高速快艇航速新记录。 [2]

美国《世界论坛》网站10月28日发表克里斯托弗霍尔顿的一篇文章,题为《美军将迅速配备新的高科技高速水面支援舰》

从“沙漠风暴”到“自由伊拉克”行动,我们的军队已经展示了改变战争面貌的科技成果。美国人的电视屏幕上充斥着这样的画面:在黑夜中各种复杂的精确制导弹药被同样复杂的隐形飞机投向目标。由于技术的进步,美国军队在战斗武器领域取得了突飞猛进的发展。尽管有这些发展,但是五角大楼把作战物资运送到远离本土万里之外的作战战区的能力还停留在上个世纪60年代。空中运输补给能力受到严重制约在把足够的战争资源输送到世界各地方面,空中能力总是有严重的缺陷。海上运输补给能力更糟糕。我们的大部分海上远航补给运输船舰的航行速度还停留在上一代人的水平。从最初的“沙漠风暴”到最近的“自由伊拉克”行动,我们需要花一个月的时间才能把重型物资运到战场。信不信由你,运送重型物资航速16节的远航船只竟然比空中运输还快。 [2]

博林杰/因卡特(Bollinger/Incat)公司已经找到了一个解决问题的有趣办法而且把它提供给了美国军方。这个办法就是高速穿浪双体船。博林杰/因卡特公司是一家合资企业,是由为美国海军和海岸警卫队生产各种高速巡逻战斗艇的博林杰造船公司和世界上最快的渡轮制造商澳大利亚的因卡特塔马尼亚公司联合建立的。它们建造的这种高速船只已经通过了审验而且多年来在全世界各地的上百个项目中得到使用。因为它是“现货”,博林杰公司说在相对短时间内就能准备妥当交付美军使用。而且美国海军、陆军和海军陆战队已经在各种作战环境中试验了这种革命性的双体船,包括对“自由伊拉克”行动的作战支援。国防部已经租借并且测试了两艘高速双体船。第一艘是高速运输舰(HighSpeed Vessel)HSVX1“共济”号,另一艘是战区支援舰(Theater Support Vessel)TSVX1“先锋”号,第三艘高速双体船高速运输舰HSVX2“迅捷”号也已经于8月12日交付使用。这三艘高速双体船采用了同样的船体基准线设计。如果加以研发和改装,这种船体基础设计可以适应几乎所有美国海军中的舰船任务,包括后勤供给、海上运输、布雷、反潜作战、巡逻、特种作战和两栖突袭。这种设计可以改装成大型甲板航母之外的任何船舰,甚至可以改装成水面控制舰或者短距离起飞和垂直降落的小型航母。 [2]

高速双体船是现代海军武器史上用途最多的船只。高速双体船的性能远远优于目前使用的任何一种舰船。它的首要优点就是速度。其它辅助舰船在天气良好的情况下最高时速在20节左右,而双体船的时速可以轻松地达到42节,超过世界上任何一种运输船。事实上HSVX1“共济”号在冬天里仅仅用了5天17个小时就横渡了北大西洋,平均时速27节而且没有中途加油。最新的“斯威夫特”号在试航中时速达到47节。负责美军运输战斗发展的迈克尔托尔中校指出战区支援舰的速度在不安全的环境下是最宝贵的财富。他说:“你买不回时间,机不可失,时不再来。”航行距离和耐力对高速双体船来说也不是什么问题。它的设计巡航距离是以20节的时速航行4,000海里,而且可以在海上加油。“共济”号在7个月的时间里用了31个航行日环游了全世界。它从澳大利亚起航,经巴拿马运河到美国海岸,用了不到6天横渡大西洋到达英国然后沿着挪威的峡湾和海岸在恶劣的天气条件下进行了测试演习。之后它受命参加反恐战争,从直布罗陀入地中海,过苏伊士运河到达吉布提的反恐联军指挥部,然后进入波斯湾。在海湾服役之后它跨过印度洋回到了美国西海岸。美国陆军、海军和海军陆战队正在考虑使用高速双体船作为快速海上补给运输船。目前为止陆军对它的测试最为彻底,而且把它改装成了新的战区支援舰。 [4]

战区支援舰是美国军事转型计划的重要组成部分。这种新型高速舰着 重强调对全球美军作战部队跨战区的部署和后勤支援。战区支援舰的能力(航速超过40节)、货物装载量(1250吨)以及灵活性高(吃水深度只有15英尺)将使美国陆军拥有可以迅速部署的能力以应对发生在全球任何地方的危机。运送士兵、武器、装备和给养到达战场是一项困难和艰巨的任务。和传统的海上运输舰船相比,战区支援舰的主要优势是速度快、吃水浅。和空中运输相比,它也有很大的优势。美国空军机动司令部最大的运输机C5银河一次能够装载两辆M1“艾布拉姆斯”坦克,而98米的战区支援舰一次可以运输10辆。112米的战区支援舰一次可以运输16辆。而美国空军的C17一次只能运输一辆,C130则无法运输M1坦克。不仅如此,战区支援舰可以连坦克一起运输坦克乘员而不需要任何特殊的准备,也就是说坦克可以在抵达目的地的时候直接开动做好战斗准备。C5和C17可以装载2辆M2/M3“布雷德利”战车。而98米的战区支援舰一次可以运输20辆。112米的战区支援舰一次可以运输32辆而且包括战车人员在内。

另一种为美国陆军转型设计的新型“斯瑞克”战车如果依靠美国空军机 动司令部来进行快速部署,情况比现在的重型装备也好不了多少。C5一次可以装载4辆“斯瑞克”战车,17可以装载2辆。而且“斯瑞克”战车空运需要部分拆卸,到目的地后再组装。而98米的战区支援舰一次可以运输34辆。112米的战区支援舰可以运输47辆。美国陆军的赫纳罗德拉罗科中校说:“这种高科技船的奇妙在于我们可以运送一支可以立即投入战斗的部队士兵整装待发、全副装甲、弹药齐备、对周围环境有侦察能力而且全部指挥员到位。没有其它任何作战平台可以做到这一点。”战区支援舰和传统空中运输和海上运输工具相比还有一个优点就是它不需要大量的物资装卸设施。大型海上运输舰需要深水港码头设施或者现场照明才能装卸货物。空中运输工具则需要跑道和机场设施,而这些都是战区支援舰根本不需要的。在反恐战争和非对称性战争中,尽可能多的使用港口对作战部队十分重要。而在第三世界的伊斯兰国家大型深水运输舰通常受限于在人口密集城市的大型港口。这样就让作战部队的考虑更多,事务也更为复杂。依靠战区支援舰,作战部队可以在恐怖分子肆虐的远离人口中心的地区进行快速部署和快速装卸作战物资。战区支援舰有很大的两栖作战潜力。美国海军海运司令部已经注意到它的这种能力。海军陆战队已经开始对它进行“全天候和全地点”的测试。在测试过程中,战区支援舰已经证明可以搭载海军陆战队的CH46E“海上骑士”、UH1N“休伊”、AH1“眼镜蛇”直升机和海军的SH60“海鹰”反潜直升机和陆军的MH60“黑鹰”直升机。战区支援舰的液压传动甲板可以把所有的军械车辆送上岸,包括70吨的“艾布拉姆斯”坦克。海军陆战队正在把战区支援舰装备到两栖作战部队。和其它高科技两栖作战舰艇一起,高速双体船会大大增强海军陆战队的两栖作战速度和能力。 [2]


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