有人曾作過計算,一艘巨輪在海上航行,如果遇到7.5萬馬力的海浪,海浪的一部分能量散失,一部分被反射變為較小的海浪,還有一部分不小的能量,使巨輪產生搖擺,估計這部分能量約有1.1萬馬力,如果能把它變為船隻航行的動力,那就是一舉兩得,既能得到船隻前進的動力,又可減輕船隻的搖擺。
1980年夏,挪威的特隆赫姆船模試驗所,成功地進行了用波能推動船舶的試驗。這項新的試驗是電力工程師埃納·亞科布森在奧斯陸海灣完成的。
波能船有一個特殊裝置,該裝置是在船體下安裝一根軸,軸上有10個金屬活動片,類似魚鰭。金屬片在波浪的推動下,上下運動,驅動船舶前進。試驗結果表明,搖動幅度達31度時,船在發動機停機的情況下,能獲得每小時11海裏的航速。波能船在迎浪前進時比順波而下時的速度更快,因為迎浪前進時,浪濤對金屬片的衝擊力量更大一些。亞科布森設計的波能船長達50米。
目前不少國家已成功地試製了海浪動力潛艇。實驗表明,一艘裝有總翼麵191.5平方米,長達100米的潛艇,在兩米長的海浪衝擊下,可以達到常規潛艇的水麵巡航速度。
波能船以海浪作動力,前景非常廣闊。
裝上“翅膀”的快艇
滑行艇在水麵航行時,艇底還有相當大的部分表麵浸在水中,它影響航速的進一步提高。有人為此提出給快艇裝上“翅膀”,讓它能“飛”起來的設想。經過多次研究試驗,便產生了水翼艇。
水翼艇的艇底形狀和衝翼艇相近,不同的隻是在艇底裝了一副或二副水翼。水翼的形狀類似飛機的機翼,其橫斷麵通常采用圓背形或弓形,其作用原理與飛機機翼的作用原理相近。當裝有水翼的艇體高速航行時,水流由水翼剖麵前端流至後端時,由於水翼與水流之間有一個衝角,水流被水翼麵壓在下麵,從而對翼麵產生向上的壓力。另一方麵,水流經過水翼上麵時,水流走的路程較遠,流速較快,壓力因而降低,這樣,水翼就產生向上的升力。
當升力超過艇重時,就將艇體抬出了水麵(或部分抬出水麵),從而大大減小了水的阻力,提高了船體的航行速度。
水翼艇的分類方法很多,按水翼數目的多少可分為單水翼和雙水翼;按水翼與水平麵的相對位置可分為割劃式、全浸式和淺浸式三種;按控製方式可分為自控和非自控;按載荷分配不同可分為雞式和鴨式;按翼麵水流產生空泡的程度可分為亞空泡和超空泡;按能否收放分為固定與收縮或轉折等幾種。而大多數人是以割劃式、全浸式、淺浸式進行分類的。
割劃式水翼具有自穩性,即在風和浪等外力幹擾下產生橫傾或縱傾時,能自動調節左右舷的升力或整個水翼升力,使艇體恢複平穩。但是,風浪大時,耐波性較差。一般用於內河、湖泊和沿海航行的水翼船舶上。
全浸式水翼較為先進,受波浪的幹擾影響小,能將艇體的航速提高到60節左右。不過,當其浸深超過舷長時沒有自穩性,必須有一套自動控製係統來保持其飛高和縱向、橫向穩定性;又因吃水深且水翼伸出舷外較多而影響排水航行和靠離碼頭,為此需增設一套水翼上翻機構,因此結構複雜而造價高。一般用於適航性要求高的海洋水翼艇上。
淺浸式水翼介於全浸式與割劃式之間,其性能、用途也介於其間。
水翼艇的艇體大多采用鋁合金製造,部分采用高強度鋼製造,而水翼則采用不鏽鋼或鈦合金製造。其動力裝置一般采用輕型高速柴油機或燃氣輪機,大多以水螺旋槳推進,隻有全浸式自控雙水翼艇采用噴水推進器推進。
水翼艇具有良好的快速性。在靜水中,與同噸位的排水型艇、滑行艇相比,航速最高。全浸式自控雙水翼艇還具有優越的適航性,能比同噸位的其他艇型提高兩級海情左右。此外,水翼艇航行時形成的尾浪和航跡較小,傳入水下的噪音也較小,對附近其他船舶的影響較小。