吳鍇:我國首艘小水線面雙體船2000年10月27日下水,儘管這是一艘海關監管艇,但該船型的軍事價值不言而喻。請您先談一下小水線面雙體船的優缺點。
鄭明:小水線面雙體船(SWATH)由深置水下提供大部分浮力的魚雷狀下潛體(一般成雙配置,稱為雙體)、高出水面的上船體平臺和連接下體與上體的流線型支柱三部分組成。由於支柱水線面面積比相同噸位的單、雙體船水線面面積要小很多,所以,它受波浪擾動小,擁有優良的耐波性,能平穩執行海上作業,人員暈船率低,適於「全海候」。在複雜海情下,上可起降直升機,下可收放深潛器、工作艇,還可接受油井平臺吊籠的升落;能以較小的推進功率,在惡劣海情下保持高航速,提高艦艇的使用經濟性;操縱性良好,利於安全實施海上靠舷登船;生存力較強,正常與破損穩性較高;船體表面外形簡單,建造工藝沒難度,而且適宜採用電磁波和水聲隱身結構,提高全船隱蔽性。
缺點是船體結構較複雜,重量比相同排水量的常規單體船大,載重量變化使吃水變化十分敏感,雙體配套設備量大,控制系統較複雜,造價相對高。
吳鍇:請您簡單談一下以美國為代表的世界小水線面船的情況。
鄭明:從70年代初到2000年9月,有10多個國家開發和擁有小水線面雙體船約53艘。其中美國和日本水平最高,分別有26艘和14艘;德、英各3艘;俄、荷、挪、芬、韓、丹、瑞典各1艘。德國後來居上。雙體船主要用作水聲偵察警戒、武器試驗保障、隱身技術試驗等。
美海軍的小水線面雙體船應用始於1973年建成的「卡瑪利諾」號靶場試驗保障船,用於海上觀測監視火箭飛行軌道,在海上打撈回收返回地球的彈頭數據艙等。它證實了小水線面船全海候和適合海上特種作業與多功能的特色。1983年建成的「海影」號隱身船,569噸,15節,有效負載51.8噸,是中型的先進技術演示船,通過優化下體線型、布局,發揮翼鰭作用,取消舵等,提高了船的平穩性和快速性,使全船綜合性能產生質的飛躍。1991年建成的「勝利」號水聲監聽船,在控制水下噪音和全船大型化、實用化及高海情耐波性上取得新的成果,是當時最大的軍用小水線面雙體船。該船在7級海情下可以舒適地執行任務。1995年建成的「搜索」號演示艇,12.2噸,35節,有效負載1.125噸,它獨闢新徑,採用單支柱、單下體加前後水翼,創造了小水線面船的最高速度,為進一步高速化,探索了新的技術途徑。1997年建成的「司萊斯」號多功能船,180噸、31.5節、有效負載50噸,採用四支柱、四下體的船型。1998年建成的「完美」號水聲監聽船是「勝利」級的改進型,排水量5 370噸,拖帶水聲基陣的能力更加大,耐波性更好,採用3 730千瓦的電力推進,還加配1 340千瓦的全向噴水推進器。不僅用於監視敵方核潛艇,更是為小水線面船大型化提供了技術儲備。
總之,美國是從其水面艦艇作戰使用與勤務保障需求出發大力開發該船型的。俄羅斯雖然只試製了一艘民用小水線面客船,卻在90年代後期公開提出400噸級、1 200噸級、2 000噸級小水線面載直升機的水面艦船和20 000噸級可載20架固定翼飛機滑躍起飛小水線面輕型航母的設想。歐洲有些國家則提出建造小水線面反水雷戰艦艇的設想。無疑,在不遠的將來,軍用小水線面船會有重大突破。
吳鍇:我國研製小水線面雙體船走過了怎樣的發展歷程?
鄭明:70年代初至80年代中期,國際上小水線面船進入試用。中國船舶科學研究中心在俞天俊、何承淵等技術骨幹倡儀下,一批年輕科技工作者,便起步做跟蹤研究,隨後上海與武漢的艦艇設計單位在金平仲、呂永盛等推動下,進行了水池船模試驗,論證了一些設計方案。
80年代中期至90年代中期,國際上已有多型實用化小水線面雙體船。我國的預研工作開始向新船型開發研究過渡,中國船舶科學研究中心和海軍工程大學的曹謹忠、葛緯禎、益其樂、施用耀、錢家玉及袁敦壘、曹永青、顧鴻、董祖舜等科技人員以開發軍船為主要目標,對專用試驗設備和試驗技術、航行性能和結構性能預報與優化,總體設計方法以及小水線面船技術關鍵進行深入研究,開發出多種實用設計計算方法,形成了相當規模的工程應用軟體包。吳有生院士創立的水彈性力學理論,用以解決小水線面船結構計算,在美、英的多體船設計分析中得以應用。1991年何正曼高級工程師提出試製海上油田用小水線面雙體交通守護船。黃鼎良教授則於1993年出版了國內第一本《小水線面雙體船性能原理》的專著。
1994年中,汕頭大洋船舶工業總公司謝家驥總經理和何正曼總工程師在我和中國船舶科學研究中心吳有生院士、中國海洋石油總公司曾恆一院士、中國船舶工業總公司科技局程天柱總工程師等支持下,提出了800噸級小水線面雙體型渤海油田交通艇設想,並與渤海油田已有的丹麥造1 400噸級3 800馬力三用拖船、日本造3 200噸級8 000馬力三用拖船等常規船型進行性能、效益對比,證明自行設計建造小水線面雙體船是優越而經濟的。該項目雖得到多方面專家支持,但由於體制改革,人事變動等原因,至今仍在規劃論證中,未能確定建造。
1999年12月30日,由大洋船舶工業總公司和中國船舶科學研究中心合作開發的2艘小水線面雙體海關監管艇的合同籤定。在隨後的技術設計、施工設計中為尋求較優方案,對潛體、支柱線型、布局以及動力裝置與推進軸系的布置等進行過多次試驗改進,又委託海軍工程大學對結構強度進行了有限元計算驗證和大量的設計計算工作,終於突破了雙支柱設計、抗扭箱強度等關鍵技術與難題。這艘艇於2000年3月30日正式開工後基本按計劃節點施工,6月25日上船臺,8月30日完成大合攏,9月10日完成試水,10月27日下水。
吳鍇:請您介紹一下這艘艇的情況。
鄭明:國產小水線面雙體海關監管艇的使命是在珠江口執行反走私監管作業。它是一艘實用型公務艇,鋼質艇體與玻璃鋼上層建築混合結構,雙支柱變截面潛體,一層半甲板室帶後平臺,長35米,寬13.3米,深4.5米,設計吃水2.5米,排水量227噸。採用2臺國內組裝8V165TE9型(仿MTU)柴油主機,每臺功率1 086千瓦,帶動定距螺旋槳2個,設計最大航速為18節。另配有2臺國產6CT8.3(M)(仿康明斯)型柴油發電機組,每臺功率100千瓦。該艇雖已下水,系統設備尚待調試,由於是依靠我國自行預研積累的有限技術儲備,可能會出現一些技術風險,在設計過程中儘管反覆做過多次模型試驗,尋求優化參數,但受經費和進度約束及設計水平的限制,並未達到專家一致滿意的理想水平,而且採用鋼結構,使艇自重較大,其設計性能指標還有待在試驗試航中接受考驗或進一步改善。初步計劃11月末開始航行試驗,還爭取利用12月氣象風浪條件做擴大試驗以考核該艇耐波性、結構、振動等。看來有望在2000年底或明年初交艇。
吳鍇:既然國內已能製造,為何上海還從美國進口小水線面雙體船?
鄭明:我也是從9月6日《解放日報》獲悉的。上海港務局引航管理站1999年醞釀從美國購買小水線面雙體船「喬巴斯科」號,該船於2000年8月末運抵上海,停泊在黃浦江中,10月初經整修到長江口試航,但試航結果尚未透露。有的專家認為,這兩型國產和進口的小水線面雙體船先後出現在中國的南海和東海海域,填補了我國高科技高性能船型中的一項空白,對高性能船的應用是有力的推動。
「喬巴斯科」號原用作釣魚運動和漁業指導,擬改裝用作港務引航。它是一艘豪華型專用艇,全鋁結構,單支柱變截面潛體、雙層甲板室,長27.55米,寬13.72米,深5.83米,吃水2.74米,排水量180.14噸。採用2臺柴油主機,每臺功率2 059千瓦,設計最大航速為25節(實際航速尚待測定)。另配2臺柴油機發電機組,每臺功率105千瓦。該艇是1992年開工,1993年完工,已航行2萬海裡左右,是作為二手船折價買進的,據說採購總價高出國產海關監管艇三倍以上,當然進口船如果既能保證港務引航任務,又帶來先進造船技術,還是有意義的。
吳鍇:我軍何時能廣泛應用小水線面雙體船?
鄭明:前幾年,發行幾千萬份的廣東版「新三字經」中對版圖描述只是「到海濱」;2000年在北京創建的「中華世紀壇」卻又只突出960萬平方公裡陸土,都忽略了300多萬平方公裡的海洋國土。而我周邊國家極其重視、極力爭奪海洋。日、韓是亞洲僅有的2個掌握小水線面雙體船技術的國家。東南亞有些國家在爭奪海洋權益與資源上是不擇手段的,它們也重視應用高性能船包括小水線面雙體船。
我國從70年代初就對此技術跟蹤研究,多年來國家科研投入不大,也未列為重點,但科技人員的努力使我國有了相當的技術儲備,獨立開發初級小水線面雙體船已無大的技術風險,建造、使用條件已較成熟。應看到,該型船適用於作戰與輔助艦艇,如攜載直升機與反艦飛彈的攻擊艦艇、兩棲、反潛、掃雷、水聲監聽、戰場準備海域調查與靶場試驗保障艦艇等。