潜水艇设计图纸

水翼艇的发明——弗拉尼尼（1905年）

在江河湖海上有很多船，您见过带“翅膀”的船吗？这种带“翅膀”的船就是水翼艇，它航行时，船身离开水面，像在水面上飞驶一样，显得十分矫健。水翼艇是怎样发明的呢？原来，这是人们为了提高船艇的速度而采取的一种新的设计。船在水中行，水的密度大，船的阻力就大，前进速度就快不了。于是人们想到设计一种让船体部分或全部离开水面的船。但怎样才能做到这一点呢？造船的工程师们从小孩在河边“打水漂”中得到了启示。小孩子“打水漂”就是用很薄的石片或是碎瓦片，按接近与水面平行的角度，将石片用力投出去，使它擦着水面跳跃前进。如果石片薄，表面很光滑，角度好，用力大，石片就可以在水面上飘行几丈远。这一游戏说明了这样一个物理现象：有一定表面的物体，以一定的迎水角度和速度沿水面运动时，水就会产生一个支承物体的力，我们称它为水动力。“打水漂”时的石片就是依靠水动力支持而飘行的。根据这一道理，造船工程师们设计了一种船型：当这种船高速前进时，就像石片在水面上飘行一样，并把这种船称作滑行艇。滑行艇与一般的船不一样，它的底部比较平坦。当船前进时，由于艇底向前挤压水，从而使底部的水压力升高，形成水动力，水动力就把艇部分地托出水面。滑行艇虽有利于高速行驶，但也带来一些问题，如滑行艇的耐波性能差，不能在较大的风浪中航行。若在波浪中高速航行，船底与波浪相撞，艇底会受到波浪的巨大冲击力，不仅使艇体产生强烈的震动，影响以至破坏仪器设备的正常工作，有时也会引起艇体的破裂。能不能让艇体完全离开水面，使它跑得更快，而且不受波浪冲击呢？人们开始设想给船装上“翅膀”，使它像飞机一样飞起来。这样，水翼艇就在滑行艇的基础上产生了。有关水翼艇的设想，早在1869年就有人提出过。第一艘水翼艇是意大利发明家弗拉尼尼建造的，并于1905年在瑞士的马奇奥湖进行了试验。这是一艘排水量只有1.65吨，75马力的水翼艇，试航时跑37节多。继弗拉尼尼之后，美国人贝尔又建造了由自己设计的水翼艇，并于1918年创造了每小时71英里的航行记录。但因为当时对水翼艇的理论研究工作不够，大马力的动力设备和轻的艇体材料没得到解决，所以水翼艇没有发展到实用阶段。到了第二次世界大战时，随着科学技术的进步，德国制造了一些民用和军用的水翼艇，而且达到了一定水平。如VS-lO水翼鱼雷艇，排水量为47.5吨，最高航速可达55节多。第二次世界大战后，水翼艇的发展大致分为两个阶段：50年代和60年代初，是水翼艇试制并投入批量生产阶段。这期间，水翼艇主要是作为内河高速客船，吨位由9吨发展到100吨，航速35节左右。60年代以后，水翼艇的发展方向是面向海洋，面向军用。水翼艇的吨位已达320吨。如1966年美国建造了一艘“普朗维尤”号水翼反潜试验艇，长64.7米，宽12.3米，排水量为320吨，最大航速达62节，持续航速为50节。此艇是自控全浸式水翼，水翼能旋转上翻到甲板上。船体材料是铝合金，它是美国海军中最大的一艘水翼艇。80年代以来，虽然水翼艇的吨位没有明显增长，但其航速已达4～60节。有的国家还在研制80节的水翼艇。随着电子技术、自动控制技术的发展，耐腐蚀的轻型艇体材料的出现，以及大马力轻型动力设备——燃气轮机的诞生，都为水翼艇的发展开辟了广阔的前景。