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BGV船型 -較現有快速渡輪正常天候下多出約15節 --閱讀人次 : 2583

BGV的造艦沿革

BGV的概念源自於協和(Concorde)式超音速噴射客機,這型超音速航班由法、英兩國於1969年聯合研製成功,並於1976年開始服勤,但由於飛行與維修費用昂貴、噪音大、油耗高等問題,最終於2003年11月停駛。但這型噴射客機的印象卻深植在一位法國年輕帆船設計師-吉里斯瓦頓(Gilles Vaton)的腦海中,他設想著何不應用這種構型在高速船舶上,顛覆一下傳統的船舶概念呢?

之後瓦頓創立吉里斯瓦頓工程公司,從事造船與高速船研發,於今已有25年的經驗,主力產物在警巡艇、高速客輪和豪華動力遊艇方面,故有機會將其夢想付諸實現。此創新船型的設計演變成法國與加拿大公司結盟,以挑戰現有高速渡輪概念,其係由法國GVE與以加拿大蒙特婁為基地的控股公司-國際海洋世界貿易與投資公司共同出資創立BGV國際發展公司與BGV工業公司,大本營在法國馬賽,分別管理銷售與市場開發。聯盟已與相關船廠建立伙伴關係,至於次合約商和推進系統供應商,財務機構和掮客也共同加入合作設計工作。

自1984年開始,瓦頓花了近20年的時間來設計這種新型渡輪,研究發展的費用高達2,000萬歐元。BGV中心船身與兩舷外托座組成所謂仿三體船的構型,採用了先進的流體力學設計,船中心體為細長、排水型、深V型的船身,造成所謂穿浪效應,在小風浪的好天候下有極低的阻力,在惡劣海象環境下有極佳的運動性能與極少的速度損失,較後置的兩舷外托架使得橫搖週期長,也提供了橫向穩度,橫搖控制借助高效率交換主動穩定水翼產生的正向升力,永保正向攻角和正向的升力。另一個優勢是縱搖,量少而易控制,相較於雙體船有更佳的穩度與耐海性能,主因是稍後置的機翼臂像飛機起降時產生艉部氣墊,有助於高速行駛時橫搖與縱搖到聊勝於無的境界,而重心較雙體船低有助於耐海與穩度性能,也可降低縱搖。

綜合該型船的優勢有為:1、主動降低水動力與空氣動力阻力,較現有快速渡輪正常天候下多出約15節,在惡劣天候中將快更多。2、全年無天候限制的運作,而現有快速渡輪大多在冬季需停航3~4個月。3、因主排水型船身外形與結構使得較一般高速渡輪更薄鋼板,高可信度和安全也使得改善應力與振動問題。4、由兩舷外托架、水翼、襟翼作用成與高穩度,使得降低橫向與斜向運動以增加旅客舒適性。5、高速還並不是其最大的優點,在任何天候下,都可以保持這樣的速度平穩航行,不受起伏不定的海浪影響,大大減低運載風險。6、船形設計和專利的地面效應配置使得減少表面重量,增加速度和降低油耗。

而瓦頓也借鑒了法國高速列車TGV在陸上旅客運輸方面成功經驗,故援引其命名方式,稱為BGV(Bateau a Grande Vitesse),意思是「雄偉快速的船隻」,而BGV因概念源自於超音速的協和客機,故也可稱之為「海上協和」,該船構型現已申請全球專利了。

BGV商業及軍事上的應用

2006年BGV在法國的布倫港投入使用後,很可能會進一步加劇英法海底隧道的經營困難。2003年英法隧道公司了虧損19億歐元,目前英法海底隧道在英倫海峽貨運市場占有率為43%,因此欲通過提高貨運市場佔有率來改善經營狀況。但瓦頓說:BGV貨輪投入使用後,預計將會佔據貨運市場50%的額度,很多貨主表示對BGV貨輪的貨運能力感覺到興趣。

該公司靈活之處在於推出BGV家族式模組,而非個別特殊設計,如此各型設計可分擔昂貴的開發費用,且有較低的營運成本。BGV 120系列長123公尺,兼負載客、貨運及多功能的構型,加上稍低速的客/車構型與貨物載運模組,充分將模組概念最適化。S120型設計在55節速度下運輸1,700名乘客,而快速多功能的A120FM型可在52.5節速度下運輸1,300名旅客和60輛汽車,45節速度則載送980名乘客和100輛汽車,這型家族系列預期將對來自澳洲新一代的100公尺雙體船造成威脅。

另鎖定軍艦市場,BGV不僅考慮後勤支援和近岸維護任務,也放眼前線戰鬥艦的需求。N120型戰鬥艦設計船速高達68節和極長的巡航距離,以新的勞斯萊斯MT30型高速主機驅動Kamewa噴水推進器。

未來不僅可降低維修和營運成本,降低天候不佳時的速度損失和簡化建造流程。BGV概念的引進除降低損失的航行里程,藉改善不良天候下耐海性能和舒適性,但也降低過早屆齡的使用年限特別是主機、有限應力、震動和衝擊等問題。

另對於簡化建造流程方面,雖然其有高科技的飛機型態特性的兩舷外托座、機翼翅膀和艉翼,而標準化的特點和提供模組化的建造,可以符合不同顧客的特殊需求,應用於旅客船、駛上駛下船、貨輪或軍事用途船。低雷達訊號和低速電力推動選項符合軍用船艦高匿蹤的需求。長度有53、76、105、123和155公尺船身,而鋁構最大可建造至123公尺BGV120型,取決於速度需求,噴水推進系統可配合2、3或4部MTU或Ruston柴油引擎、勞斯萊斯WR21燃氣渦輪增壓機或1組CODAG套件。

BGV120似乎成為核心產物,可設計來載客、客車多功能用途及僅如航空或20呎海運貨櫃等貨運。貨運船速約在30-35節,動力由2部7,200仟瓦柴油引擎推動,客輪速度可達55節,動力由2部26,000仟瓦燃氣渦輪增壓機推動,BGV120比較現有100公尺載重噸相當的雙體船,在高速時的可靠性與舒適性較優。

法國和美國海軍對BGV渡輪也很感興趣,他們想知道是否可以建造軍用型BGV艦艇。現代海上作戰對未來艦的設計提出了更高的要求,指向多功能方向發展,能有效地進行近岸的海上干預,這就要求海上戰艦必需比驅逐艦和巡防艦更輕巧,具有更大的機動性、速度更快、航程更遠。

BGV N不僅可以滿意這些要求,還有其他艦所不具備的優勢。專為海軍設計的BGV航速可以達到65-68節,這樣的速度使得船隻的機動性大大提高。仿三體船設計使BGV相當平穩,如橫向水翼確保它總以一個正向的攻角;舷外托架形成有效的穩定翼,襟翼與地面效應產生氣墊,支撐船艉部以降低15~20%的排水量。軍用BGV具有隱形功能,因最大吃水僅2.45公尺,露出水面部分很低,大大增加了船隻的安全系數。BGV船體較輕,靠岸就更加方便,有利於部隊的上下和軍用物資裝卸。

獨一無二的耐海性能歸功於中央長而流線形排水船身設計,穿浪航行於各種不同的天候,這是作為軍艦的基本需求。構型概念意味著仍為對在水中負荷並不敏感,且常保持固定的水平俯仰。BGV N系列在製造流程上與傳統船艦相對具競爭性,特別是較小構型建造相當簡單,因為匿蹤的緣故,船上半部延伸至秘部,大多數系列的艉部可收放環氧樹脂材質的雙體船,具匿蹤的特性,長約4~7公尺,巡航速度約40節,執行盤查可疑船艦和快速的偵察入侵者的任務。

上甲板艉部入口可裝備可收回的跳板及輸送帶以便派遣小筏,在不需停船狀況下小艇筏上的突擊隊員,回收這些單元借助特殊自動的絞車,另也可用於近岸巡防以執行戰鬥或緝私或客制操作任務。

其他各國類似三體船的研發狀況

自20世紀以來,水面戰艦大都沒有跳脫耐海性和適航性較差的單體船型。未來的水面戰艦因應新的戰爭需要,各海權國家則向耐海性、適航性較強的創新概念發展,如三體船型、小水線面雙體船以及地效翼艇等。

三體船的平穩性要比小水線面雙體船型還要好得多,且較地效翼艇更安全、載重量大許多。其寬大的上甲板面積,有利於艦載機的起降,中間的主船體內可放置重要設備和彈藥,兩側的副船體可以起到保護作用,大大提高了艦艇的生存能力。1980年代,由英國國防部資助的研究小組主持人-倫敦大學帕森教授最早提出了三體船的概念後,1990年代以來,各國海軍在三體船方面的研究逐漸升溫,英國經過十多年的努力,掌握了三體船的諸多關鍵技術和設計特性,並首先建造了世界上最大的三體艦-海神(Tritan)號試驗艦。

三體船的建造者為英國維斯普梭尼克諾福特(VT)造船公司,首席執行官馬丁傑利說:三體船的設計反映了海軍造船技術上最前衛的技術變革。原據英國國防部規劃從2010年起,以海神號三體船取代皇家海軍的22型和23型巡防艦,其設計方案,符合高速輕型艦船的設計要求,代表了軍用艦艇和民用船隻的共同發展趨勢。將三體船的設計概念應用於作戰艦船,可歸納以下好處:三體船細長的艦身比普通的單體船減少約20%的阻力;較小的阻力可以提高艦艇的航行速度,並減少艦艇上的機械設備所承受的壓力;細長的體身可以確保艦艇海上航行的穩定性,飛行甲板從船艉移至艦艇中部的設計更是大大增加了直升機的作戰靈活性;外側船體推動技術還能夠提高艦艇的生存性和機動性。海神號的研製及生產費用近1,300萬法郎,研製和開發進程將由英國國防部直轄的研究論證局實施全面的監督和管理,而北約及其它的一些盟國都對這一試驗表示了極大的興趣,希望能夠相互交流試驗數據,並參與此艘艦艇測試。

海神號試驗艦的艦體十分新穎、奇特,除有一個主船體外,在其兩側還分別伸出兩個翼片,兩個翼端各有一個較小的側體。艦體總長98公尺,最大寬度22.5公尺,最大吃水3.2公尺、排水量1,100噸,設計航速 20節,以12節的巡航速度,續航力可達3,000海浬,耐航力達20天,設在船體中部的2台柴電推動裝置可以產生2,085千瓦的推動力;此外,兩側船體還分別有350千瓦的柴電發動機作為輔助推動,編制12名艦員和12名技術人員。其飛行甲板能供5噸的山貓直升機或重型直升機使用,也可供遙控無人飛行器使用。

2004年12月,英國決定終止未來水面戰艦(FCS)計劃之前,曾初步確定了5,000噸左右的高度模組化單體船和三體船的方案。未來巡防艦計劃初步構想是將其作為通用型巡防艦,但偏重於反潛,預計於2012年左右開始服役。英國國防部目前已把未來巡防艦計劃重新定義為未來水面戰艦專案,作為自主的作戰單位,可執行多功能的作戰使命,尤其要增強對岸實施迅速猛烈的攻擊,即適應近海海域作戰。正如英國國防部所說的:這種新型水面戰艦將提供重要的反潛戰能力並攜帶直升機。在近海水域作戰時具有較強的攻擊能力,配備有發射飛彈的裝置。

由於未來水面戰艦作戰系統的主要部分可以從現有的設備研製專案中借將,因此其設計與建造成本才能降低。例如:可借用為地平線巡防艦研製的區域防禦系統以及為23型巡防艦研製的2087型聲納,英國國防部也考察該專案的國際合作研製的可能性。

而在2001年,澳洲英克德(Incat)公司與美國柏林格爾(Bollinger)造船廠結成戰略聯盟,利用Incat公司的穿浪雙體船設計拓展美國軍用和民用市場。2005年4月西澳的阿斯特(Austal)船廠成功製造的Benchijigua Express成為世上最大的全鋁構船,也是一艘商用的三體船。該船長約127公尺,這是名為自動快車(Auto Express)系列的原型船,船東為西班牙的佛烈德歐森公司。

2004年4月美國海軍選擇2個設計方案,作為未來瀕海戰鬥艦(LCS)的構型。第一型LCS的建造工作將在2005年1月份開始,另外一型即是通用團隊的三體船也將於2006年初開工。通用集團下的巴斯鋼鐵公司結合阿斯特船廠與柏林格爾船廠,設計的LCS三體船設計方案,即以Benchijigua Express實際設計、建造技術為基礎。這種長為126公尺的三體船可比其他競爭船型提供更大的飛行甲板,可供1架CH-53重型直升機作業。巴斯鋼鐵公司也強調,該公司設計的LCS具備許多艙室,可供未來螺旋式升級之用。其中之一就是能夠供V-22鴞傾轉旋翼機作業。

巴斯鋼鐵公司設計的LCS在速度為40節,海象為5~6級的情況下,依然可提供飛行作業。巴斯鋼鐵公司在LCS的設計中也採用複合材料,但考慮降低成本,在某些部位採用鋁合金代替。一旦複合艦艇製造技術成熟,巴斯鋼鐵公司將未來的升級中,在艙面船室和其他位置採用這些複合材料。

此外三體船的變形設計有義大利Intermarine公司與Alenia Difesa,Naval Systems Division於1998年合作提出了飛翼三體船(WAT)的構想,其原理為結合三體船、飛翼船、水翼船的優勢,提高了一般單體船最大航速,改善了洶湧海面上的運動和高速續航力,航速幾乎能達到200節,典型的WAT能應用於高速巡邏艇、護航艦和運輸登陸兵力。另一個例子是2000年美國班德.拉維斯聯合公司(BLA)提出的子母艦概念,以總長228公尺,排水量為2.1萬噸的三體船為母艦,母艦上可搭載5艘較小的細長的單體船作為子艦,用於戰區內機動部署,長度約為55公尺,排水量300噸,乘員僅為15名,而三體母艦的編制為45人,攜有5艘子艦以及額外的武器、設備、燃料和海上補給。但大多僅止於概念設計的紙上談兵,實際在應用層面上仍有待觀察。

未來的前景

英國艦船研究人員曾認真研究了傳統船型的航海性、運動性、隱身性、生存能力和主要武器之後,認為在艦船的設計與建造中也必須創造性地運用高新船型的構想。BGV的構型符合上述船艦性能優良的特性,本身即可應用於多層面的軍商船艦市場,其開發者先商後軍、先貨後客的策略,與澳洲的阿斯特船廠大致相同。

而動力系統、碼頭設施、海上防撞、武器搭配等、驗船協會法規,都值得更進一步的探討。BGV較阿斯特船廠吃虧的是無特定船廠累積實務的工程經驗,而累積經年的實務工程經驗,有助於創新概念的實現,而另一個問題是驗船協會法規並無對此種構型船艦的審圖監造規定,還需時間討論出較合適的具體審圖監造標準,但瓦頓公司已與法國驗船協會合作,似已不成問題。碼頭設施方面則設計一種類似飛機空橋的停泊機具,上下汽車則有特殊的折疊式車道跳板,需尋找出現有船艦的共通性,而非專用性。動力方面則可配置噴水引擎、柴油中高速機、燃氣渦輪機、CODAG等彈性很大的組合,也將德國主機廠MTU與英國勞斯萊斯Kamewa等專家納入。海上防撞則因速度快,在人因操縱的反應時間短,是否有固定的航道成關鍵。否則如裏海怪物的飛翼船只能躲在內海孤芳自賞。

英國倫敦大學的研究人員向英國海軍提出作業未來水面戰艦的三體船型,即有5個方案:反潛巡防艦、近海巡邏艇、小型航空母艦、防空驅逐艦、輕型巡防艦。目前BGV軍艦型中,N53與N75型適合用於近海巡邏與快速攔截,N120型則可適於偵察、支援運輸,N133型則為反潛、防空、佈雷之用,N188型或許可規劃小型航空母艦或反潛直升機海上基地等用途。BGV除強大的運輸整補能力外,因機動性高也可執行偵察、佈雷等任務,而各型都可在艦艏配有中口徑快砲或艦艉部署近迫武器,較大型者可裝備如反艦或防空飛彈,大型的甲板最多可停放6架反潛直升機,其在軍事方面的應用也相當的豐富。

新概念的水面戰艦還將大量應用高新技術,充分利用已商用化的成品,以恪守成本低而性能高的新的國防採購的原則,否則如英國三體船未來巡防艦的發展,發展成本高是無法成功將計劃實現的主因,未來BGV的發展雖有待觀察,但若能克服以後在工程上實務性的困難,將掀起航運界和國防工業的大變革。

http://tw.babelfish.yahoo.com/translate_url?doit=done&tt=url&trurl=http%3A%2F%2Fwww.hsc-bgv.com%2F&lp=en_zt&.intl=tw&fr=yfp



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