英国放弃研制三体船型轻型护卫舰
2011-06-29 08:40 | 中国网 国外造船
2000年,第一艘列装海军的三体船——英国皇家海军的“法螺”号下水,该船的建造和试验过程受到军事专家和所有对军事造舰业发展前景感兴趣人们的密切关注。该船下水伊始,记者们就将其称为未来战舰——将在世界海军中得到应用的新一代平台的始祖。
今天海军对这种船型的兴趣再次增加了。俄罗斯设计师们也在这一方向上开展工作。例如,泽廖诺多尔斯克设计局推出一个排水量650-1000吨、具有各种用途的三体船系列。值得一提的,北方设计局早在上世纪80年代末至90年代初曾设计了几种多体舰,其中包括航空母舰。
让我们再回到“法螺”号三体船的话题上来。从该船下水至今已经过去了十多年。该船经过了全面测试,也许是时候对具有这种船型的战舰的建造前景和合理性下结论了。
首先要说明一下,实际上“法螺”号不是战舰,而是试验船——它大约是实际舰只大小的三分之二。它是专为演练和实际检验新技术的能力和潜力以及随后减少21世纪战舰采用三体船型舰体的风险而研制的。在英国海军中它被称作“三体船演示船”或“研究船”。美国也积极参与了它的研制。美国海军提供了全套传感装置和记录设备,用于在恶劣海况条件下试航时记录数据。
“法螺”号的建造合同于1998年秋季签订。2000年5月下水,同年9月交付英国国防部研究与评估局(今QinetiQ公司),10月份开始试验。曾预计,真正的三体舰而非试验舰将于2013年列装皇家海军并成为一系列未来作战三体舰(FSC:Future Surface Combatant )的始祖,它们将取代22和23型护卫舰。
“法螺”号在两年的时间里参加了大量的试验,包括干船坞结构试验、拖曳、适航性试验、接收直升机、航行试验(包括在七级海况条件下),能源保障系统试验、航渡大西洋。演练了向领港艇、“阿盖尔”号护卫舰和“荆棘叶”号补给舰的系留机动。
船上安装的大量传感装置和记录仪能在试验期间进行测量,测量分为三类:船舶系统、导航系统、船的运动和结构的反应。来自船舶机械装置管理系统的是关于发电机产生的能量和执行机构所需能量、油耗等信息。来自导航系统的是关于船速和航向的信息。还对俯仰摇摆和两侧摆动角进行了测量。用于测量结构动态性能的仪器记录了大量的数据——纵向和横向变形性能,测量隔板变形、主船体扭矩、应力集中以及受到海洋拍打时结构的动态特征。
“法螺”号的试验不仅实际检验了其航行性能,还全面测试了柴-电动力装置。其推进装置采用了直径2.9米、用复合材料制成的螺旋桨。复合材料的使用使桨叶更加厚实,从而使振动减弱并改变了船只的声学信号特征。为了减弱热特征,柴油发电机的排气管伸入主船体与浮支架之间的空间。
试验结束两年后,英国国防部对该舰的下一步命运做出了决定。三体船被移交给从事海洋研究的英国加德兰海洋科技有限公司,并被改装为科学研究船,用于从事水文地理研究。但是2006年12月“法螺”号被移交给澳大利亚海关,担负在该国北方水域的巡逻任务。该舰改装后可增加容纳28名海关工作人员,并装备了2挺机枪。此外,舰上还出现了医院、检疫站, 以及2艘七米长的硬式充气快艇。该船从2007年1月开始执行海关职能,至今仍在服役。
换句话说,“法螺”号三体船最终没有成为英国海军三体舰型战舰的始祖,尽管仔细研究了数种三体船型轻型护卫舰方案。而最初投入了大量资金并参与了试验的美国海军得出了相关结论并将其用于研制自己的三体船——LCS-2 “独立”号濒海战斗舰。
但“独立”号与自己的英国兄弟的根本区别首先在于使用思想。如果说“法螺”号是未来护卫舰和轻型护卫舰的原型,那么“独立”号则用于夺取近海制海权和向世界洋任何位置输送兵力与兵器。这就是为什么美国战舰具有非常快的航速和用于容纳特种设备和武器的可更换集装箱的宽敞舱室。
不否认多体船型的优点及其用作象航母、快速登陆舰和重舟(如Benchijigua Express和HSV-2“雨燕”号)等特种舰船和应具备最大的向战区航渡速度的快速反应部队战舰(LCS-2“独立”号)的可能性,笔者想研究一下在建造排水量2000吨以下的轻型护卫舰这样的战舰时,采用多体船型在多大程度上是合理的。
可以肯定的是,多体船型的构造与相同或相近排水量的传统单体船型相比具有一系列优势。三体船的船体能减小水的阻力,从而提高战舰的最大航速。所有多体船和舰都在某种程度上具有高适航性。例如,在横摇与单体船相同时,三体船具有更小的两侧摆动。作为武器运载平台具有较高的稳度,这扩展了其使用补充设备和武器的能力。
所有多体船建筑与设计方案都具有一个特点:每吨排水量的甲板面积较大。因此从确保预定甲板面积的角度来看,多体船型是最合适的。这对于比今天显著更广泛使用航空装备的未来战舰来说特别重要。多体船型便于实现隐身技术,例如,通过把主动力装置的排气管置于船体之间来减弱其热痕迹。
与此同时,为轻型护卫舰而研究的三体船型具有自己的不足。首先是由建造技术复杂造成的成本较高。显然,对于建造应成规模和最大限度便宜的轻型护卫舰来说,这一因素在目前可能是关键性的。
三体船的航行优势主要体现在高航速上。“法螺”号的试验显示,不管在什么样的天气条件下,它都能在超过12节的速度以上出色地表现。与此同时,轻型护卫舰的大部分战斗勤务时间是在低速巡逻中度过的。相应地其舰体外形也应按此条件优化。
俄罗斯所有的战舰在设计时都考虑到其在低温条件下的执勤能力,包括在冰中。甚至碎冰和薄冰也会给多体船带来严重的问题,使该船型的所有优势化为乌有。
研究表明,三体船的浮支架理想上应位于中央船体产生的浪区之外。这将使浪对主船体和浮支架的作用减少到最小,但会导致很大的船宽(约占船体长度的35%)。可以得出这样的结论,这种型式因其较长的宽度适合排水量2000吨以下的小型战舰,即正是轻型护卫舰。但是正是在小型战舰上最难削弱浪对船体和浮支架的作用。
多体船的入坞条件比单体船复杂。此外,缺乏必要尺度的船坞会导致无法对战舰进行维护。
英国人和俄罗斯人设计的三体船型的区别在于,前者的两侧浮支架较短。这会使系留——无论是船艉还是舷侧系留产生严重问题,这是不可接受的,因为轻型护卫舰作为大批量的战舰需要具有基础(中等)训练水平的舰员来维护。由此产生了此类战舰的驻泊难题。
多体舰船的严重问题之一是砰击,而在这种情况下应该说的不是传统的船底砰击(在船只纵摇过程中船艏底部与水的撞击),而是作用于浮支架或两侧船体与主船体的连接构造的浪的冲击。同时冲击负载可能如此之大,以至于整个结构可能受到重创。这也影响到船员的居住条件。
这样,可以初步认为,对于轻型护卫舰来说多体船型弊大于利。显然,这一结论迫使英国人放弃了研制三体船型轻型护卫舰的计划。
与此同时,还不能不考虑到这样一个事实,即在备选方案众多的现代条件下,无论如何不能随心所欲地实施某一新型战舰方案。必须在草图设计阶段就在几种型号之间进行真正的竞争,使几个备选方案走到技术设计阶段,只有这样组织才能有实施新的技术方案的可能。