水翼船(船舶)

水翼船（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來增加航行速度。

基本介紹

• 中文名：水翼船
• 外文名：hydrofoil
• 類型：高速船
• 作用：減少水的阻力來增加航行速度

分類

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、加速等參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。船在航行時，船體受水的阻力較大，影響船的航行速度

水翼船

發展

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研究過義大利發明家Enrico Forlanini的設計後，進行自己的設計。1910年貝爾在義大利與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(260kW)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

德國人Baron von Schertel 二次大戰時在德國研究水翼。戰後Schertel 的研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義大利的載客水翼船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，主要由義大利 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。

Supramar 水翼船

蘇聯亦一直有對水翼船進行研究，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 型近年出口到國外。這些水翼船以半浸式居多，主要用在浪較少的內河及湖泊行走。

波音水翼船

噴射飛航的金星水翼船需要的技術跟航空十分相似，因此美國的波音公司在60年代便開始研究水翼船。1974年，波音建造了6首131呎長的PHM型全浸式水翼船軍艦。艦上裝有反艦飛彈、75亳米快速炮。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。當中香港的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 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及澳門之間的服務(有3艘已售予韓國)。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艘已售予韓國)。

水翼船

發展和限制

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。