基本介紹
- 中文名：水翼艇
- 外文名：hydrofoil craft
- 起源時間：19世紀中期
- 優點：高速航行時阻力低、耐波性好等
- 套用：炮艇、遊艇等
- 學科：船舶工程
發展歷史,原理,類型,特點,
發展歷史
最先想到水翼艇而且在這方面進行過研究的發明家，是19世紀中期的一個叫拉米斯的法國牧師，他是從風箏得到啟示的。另一個叫德朗貝爾的俄圍血統的法國人，知道當時剛發明的汽油發動機能為他的“水上飛機”(他這樣稱呼它)提供必要的動力，於是在19世紀90年代在塞納河上用模型水翼艇進行了試驗，但是它不能從水裡抬起頭來。
接著一個叫福拉尼尼的義大利人也產生了這樣的念頭。他建造了第一艘水翼艇。1905年在瑞士的馬奇奧湖進行了試驗。這是一艘排水量只有1.65噸75馬力的水翼艇，試航時跑37節多。繼福拉尼尼之後，美國人貝爾又建造了由自己設計的水翼艇，並於1918年創造了每小時71英里的航行紀錄。但因為當時對水翼艇的理論研究工作不夠，大馬力的動力設備和輕的艇體材料沒得到解決，所以水翼艇沒有發展到實用階段。
到了第二次世界大戰時，隨著科學技術的進步，德國製造了一些民用和軍用的水翼艇，而且達到了一定水平。如VS淆0水翼魚雷艇，排水量為47.5噸，最高航速可達55節多。
第二次世界大戰後，水翼艇的發展大致分為兩個階段：
20世紀50年代和60年代初。是水翼艇試製並投入批量生產階段。這期間，水翼艇主要是作為內河高速客船，噸位由9噸發展到100噸，航速35節左右。60年代以後，水翼艇的發展方向是面向海洋。面向軍用，水翼艇的噸位已達320噸。
20世紀80年代以來，雖然水翼艇的噸位沒有明顯增長，但其航速已達40～60節。有的國家還在研製80節的水翼艇。隨著電子技術、自動控制技術的發展，耐腐蝕的輕型艇體材料的出現。以及大馬力輕型動力設備——燃氣輪機的誕生，都為水翼艇的發展開闢了廣闊的前景。
原理
水翼就是在水中工作或割划水面的機翼，是水翼艇的基本部件。它在水中運動像飛機機翼在空氣中運動一樣產生一定的升力。由於水的密度約為空氣密度的800倍，在同等升力之下，水翼的尺度比機翼要小得多。靠水翼升力支持艇重的水翼艇比滑行艇阻力小、興波小、受波浪干擾影響也小，因而具有良好的快速性和適航性。
一副水翼，一般由產生升力的翼板、翼板與艇體間連線的支柱及其他一些附屬檔案組成。水翼的升力特性，主要取決於翼板的幾何特徵和幾何要素，這些要素主要指的是：水翼的弦長、翼展長、展弦比、平面形狀、前視形狀、翼剖面形狀等。
類型
水翼艇按水翼數量的多少，分為單水翼艇只有前水翼，又稱翼滑艇)和雙水翼艇(前後水翼)，單水翼艇艏部一般通過淺浸水翼支撐艇體，尾部為滑行面，雙水翼艇則利用前、後兩個水翼支撐艇體航行，雙水翼艇可以實現翼航狀態；按翼航時水翼是否穿越水面，分為割劃式、全浸式；按水翼攻角可否調節，可分為自控和非自控(固定)兩種。
水面割劃式水翼在航行時有一部分露在水面之上，僅部分面積浸沒在水中，它依靠改變水翼浸水狀況來調節水翼升力，而不需要其他附屬設備。因此結構簡單，使用可靠。水面割劃式水翼艇的優點是自穩性好，儲備水翼面積大，進入翼航狀態速度低等。它的缺點是對波浪擾動比較敏感，在波浪中不容易維持穩定的升力，不適宜在風浪較大的海域高速航行。
全浸式水翼艇的結構特點是水翼全部浸沉在水中，艇體由連線水翼的垂直支柱支撐。全浸式水翼艇按照水翼浸深的不同，可分為淺浸式和深浸式。水翼浸水深度小於水翼弦長的稱為淺浸式，深於弦長的為深浸式。淺浸式水翼艇利用水翼浸水深度的變化來控制艇體的穩定，因為水翼浸水深度不大，當艇體發生傾斜時，一側水翼可能被抬出水面，產生的升力減小；而浸水深度大的一側水翼則產生比另一側更大的升力，以這一方式所形成的回覆力矩將傾斜的艇體扶正。割劃式水翼的平衡原理與淺浸水翼大致相同，都是利用兩側水翼的升力差異產生的回覆力矩來扶正艇體，淺浸式水翼艇和割劃式水翼艇都具有自穩性，而深浸式水翼艇的水翼所產生的升力不會因為水翼浸水深度的改變而改變，這個特性使得深浸式水翼艇能在一定風浪條件下平穩高速航行時不具備自穩性的功能。深浸式水翼艇水翼升力的調節主要是通過自動控制系統控制水冀的攻角或調節水翼後緣襟翼的攻角等來實現，以此來維持深浸式水翼艇航行過程中的穩定。
特點
水翼艇的主要優點是：
①高速航行時阻力低。水翼艇在翼航狀態時，艇體被水翼托出水面，水下部件只有水翼、舵和軸系等。因此，水阻力大幅度降低，航速得以大幅度提高，現有的水翼艇最高速度可達70 kn。
②耐波性好。由於翼航狀態時艇體被托離水面，波浪對水翼艇的擾動降低，故水翼艇在風浪中的搖盪運動減小，其耐波性得到較大的改善
③高速航行興起的波浪小。由於翼航狀態時僅有水翼、舵等部件處於水中，所以興起的波浪很小。因此，水翼艇十分適合於內河航運，它可以大大地降低興波對堤岸的破壞。
④物理場輻射性低。水翼艇在翼航狀態時，由於艇體被托離水面，艇體的物理場輻射將會減弱，特別是聲輻射將會大幅度降低。水翼艇的低物理場輻射特性有利於提高艦船的隱身性，降低遭水下攻擊的危險。
⑤操縱性好。水翼艇在翼航時，利用襟翼和舵的聯合作用，使艇體產生具有安全性的內傾迴轉，因而具有較好的迴轉性。
