從雙體船設計淺析小型艦近海作戰優勢

 

 

  反艦飛彈的出現改變了現今海戰型態,配備飛彈的小型快艇從此具備擊殺大型船艦的能力,有效攻擊距離大幅延伸,不像過往的魚雷快艇幾乎是冒著生命危險在敵艦砲火威脅下發射魚雷進行攻擊。順應科技的進步,反艦飛彈的性能持續增強,不僅射程越來越遠,攻擊模式也更「智慧化」,包括可預設多個轉向點、飛越後折返重新攻擊、終端航程隨機變換路徑等增加被攻擊者反制難度的措施,使反艦飛彈即使問世至今逾40年(以1960年代冥河飛彈的出現為起點計算),仍被視為船艦的最大威脅之一。

一、中小型艦艇的匿蹤與高速性能

  匿蹤設計對武器的影響不只在戰機領域,對軍艦也有類似效用。海面的遠程偵蒐大多是透過雷達來進行,艦艇可藉由匿蹤技術大幅降低被雷達偵獲的機率。以中小型船艦而言,其雷達波反射較小,若再配合匿蹤設計,可進一步縮短被發現的距離,增加奇襲效果;中小型艦艇的另一項戰術優勢是擁有大型軍艦較難達到的高航速性能,一般大型軍艦的最高航速大抵不高於35節,中小型艦艇則多能超越35節,若是採用非傳統船體設計者,甚至能達40節以上。

(一)水翼船:過去水翼船曾經引領風騷,在1970至1990年代,蘇聯、美國、義大利及日本都曾擁有水翼船型的飛彈快艇。然而水翼船的水翼結構複雜,維護保養較困難,加上僅利於應用在小型艦艇,因此逐漸在船艦市場失去吸引力。

(二)氣墊船:氣墊船是另一種高速水面載具主流,也擁有足夠的載重能力。但其耗油量驚人,較不適合長時間持續操作;且機動性與靈活性較差,目前大多運用在搶灘登陸或岸對岸的客貨渡輪上。

  綜觀前述兩種高速船艦的性能,雖各有所長,卻未有可完全超越傳統排水型船體的絕對優勢,因此,至今多數飛彈快艇仍採用傳統排水構型。當反艦飛彈的尺寸日益增大,其所搭載的載具噸位也隨之成長時,傳統的排水構型船體顯然已不再保有輕巧和快速的特點,於是,發展更新式船體構型的需求便隨之興起。

二、雙體船成為新興主流

  從歷史上來看,散居於太平洋島嶼群的航海民族玻里尼西亞人已使用雙體風帆船長達數個世紀;在休閒、競賽用的船型設計領域,雙船體風帆船也是相當常見的形式。以下進一步分析雙船體結構的優點與缺點:

(一)橫擺幅度低、吃水淺:雙船體藉由數根橫衍或甲板將兩個船身結合的設計,使其不像單體船必須依賴底龍骨壓艙來抑制橫搖,而受益於較寬的船舷寬,雙體船不易產生大幅度的橫擺,同時也有較佳的裝載效率;由於龍骨壓艙結構的省略,吃水得以減少,適合在淺水區域航行。擁有上述優點的雙體船過去主要應用在以風力為主的運輸方式,近年來逐漸受到動力船舶領域的重視,尤其經噴射泵這種新式動力系統的加持(高速運轉下效率較佳),更成為船舶運輸新寵。

(二)狹長刃式造型可提高船速:雙體船為順應更大形體和更高航速的需求,在船體外形上進行改良。例如船艏水中結構採狹長刃式造型,以達穿浪效果,進而提高船速;另外,雙船體之間的甲板前端增加懸空的船艏結構,平常航行時不會接觸到水面,不至於增加阻力,當遇到海象不佳需頂浪前進時,中央船艏結構的浮力就能抵消船隻嚴重縱搖效應,避免雙體船常發生的「埋首翻覆」現象。

(三)對於重量的增加較為敏感:雙體船設計並非毫無缺點。在載重限制方面,船舶的載重能力主要來自船隻在水中的體積,也就是一般所指排水量的定義──排開水的重量。雙體船的特色正是在於以狹小船體減少阻力,因此對於重量的增加相對敏感;基於排水船體較小的事實,少量的重量便會導致吃水大幅增加而影響船速,一旦中央船身接觸到水面,其性能可能嚴重受損至連單體船都不如。

     在此釐清一個觀念:在裝載能力方面,雙體船的空間效率優於單體船,特別是水線以上甲板空間的利用,不像單體船因為在水線以上增加重量容易造成定傾中心的上移使船隻翻覆而必須增加龍骨配重來抵消,反而造成船隻總重的增加。因此,若是對重量噸位和容積噸位的認識不夠明確,很容易會自行想像出以小噸位船體裝載超量武器系統的不合理設計。

(四)兩船體橫搖時受力不均:雙體船的另一項缺點在於橫搖時兩船體受力並不平均,因此,連接兩個船體的中央結構必須有足夠的剛性與強度承受扭曲;但在輕量化訴求下,其大多以碳纖維或特殊鋁合金等較高級的材料打造,這同時也伴隨著建造成本的增加。

(五)水下損害容忍度低:由於雙體船主要浮力來自較狹小的船體,對於水下損害的容忍度較低,在作戰時須特別注意來自水下的攻擊與破壞;不過基於其船身較小而不易成為攻擊目標的特性,多少彌補了這方面的缺失。

三、我國打造沱江艦,期成為航艦打擊利器

  我國海軍為反制中國大陸日益強大的船艦數量與質量,一直苦思尋求不對稱的破解方案,而這當中的關鍵就是船艦的匿蹤、速度和火力。為此,海軍進行了三項應對計畫。首先,在具備匿蹤能力的光華六號飛彈快艇上搭載4枚雄二飛彈;其次是提升錦江級巡邏艦的性能,包括原40快砲換裝成76快砲、改裝射控系統,以及換裝雄風二型甚至雄風三型飛彈。目前最新的成果則是發展「迅海計畫」的沱江艦。

(一)迅海計畫:迅海計畫的構想於民國99年國軍歷史文物館「海上長城──海軍司令部特展」中首度出現。據了解,海軍早在98年下半年就開始船艦的設計,而依現今公開資料顯示,該計畫在101年4月24日由民營造船業者得標,11月開工建造。初期先建造1艘原型艦進行測試與驗證,未來若預算許可,計畫將生產8~12艘。首艘於103年3月在蘇澳廠房內進行豎桅儀式,3月14日,由海軍司令陳永康上將主持的命名典禮中,正式將本艦命名為沱江軍艦,以紀念九二海戰中奮戰不懈的舊沱江艦,其外型也在典禮上正式公開亮相。

(二)穿浪型雙船體構型:沱江艦構型融入匿蹤性能的穿浪型雙船體,依據該構圖,艦艏配備1門匿蹤外形的76快砲,上層結構後段則有總數8枚的雄三與雄二飛彈,之後再加裝1座方陣快砲,艦艉還有飛行甲板。沱江艦的船身是以40多個經雷射切割、焊接再精密組合的船段所構成,過程採取模組化製造,並以鋁合金打造。其艦身全長60.4公尺、寬14公尺、最高速率38節、滿載排水量約502噸、輕載排水量約449噸、續航力約2,000海里,艦上可搭載41員,耐波力達7級風浪,總造價約新臺幣22億元。

(三)攻擊火力強大:以目前所公開的沱江艦性能諸元和任務屬性類似的錦江級比較,沱江艦排水量與錦江級接近(皆約500噸左右),但吃水少了一半(錦江級吃水5.1公尺),舷寬則多了近一半(錦江級全寬9.5公尺),且沱江艦配備的飛彈數量足足多上1倍,還增添了方陣快砲和飛行甲板,在在可見雙體船設計的優越之處。未來沱江艦將會發揮吃水淺的特色,分散部署於各小型漁港,出港後再以匿蹤能力使敵方誤判為小漁船,然後藉由高速接近敵艦或進占有利位置,依目標性質發射飛彈,尤其是超音速的雄三飛彈搭配沱江艦的過人性能,可謂相得益彰,將充分發揮「航艦殺手」的效用。

 

雲陽/青年日報103年10月18日第7版

   

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