艦艇不是隨便設計：噸位、馬力、速度都必須講科學

在現代海軍當中，大型艦艇的優勢是毋庸置疑的，大型艦艇意味著能夠攜帶更多更大型的艦載設備，在海戰當中具有優勢。而艦艇的速度也是必不可少的一點，總所周知，越大型的艦艇想要跑到高速就越難，但是艦艇的噸位，主機功率和航速之間到底是一個怎樣的關係呢？今天我們就來探討一下。

要談艦艇的功率肯定就要談艦艇受到的阻力。有一定物理基礎的人都知道，艦艇在水面航行的時候會受到多種阻力的影響，有形狀阻力，摩擦阻力，興波阻力等等，一般來說小船收到的阻力都要小，大船受到的阻力都要大，這個和船體水下部分的最大截面積，船體入水面積，以及船隻外形係數有著各種各樣的關係，不能一概而論，有的時候大船的阻力說不定還比小船小一些。

形狀阻力很好理解，船體在水中運動的時候有一個截面，就像一塊板子，這塊板子大阻力就打，板子小阻力就小，所以大多早期高速艦都是非常瘦長的。摩擦阻力就是艦艇入水部位在運動當中和水體摩擦產生的阻力。高速時最主要的部分是興波阻力，能夠佔總阻力的一半以上。簡單一點來理解的話，艦艇在高速航行會在兩側及後方掀起大量的浪花，掀起這些浪花的能量都是由船所提供的，傳遞的方式就是興波阻力。興波阻力的大小和艦艇在水線上的面積息息相關，水線面積大則興波阻力大，可以看到一些高速分體船在水線部分只有細細的一條，這就是為了降低興波阻力。

我們從這裡可以看出，艦艇的阻力和艦艇上的各種面積成正相關，而噸位又直接影響到各種面積。眾所周知面積計算是二次方，體積是三次方，所以可以近似地認為阻力和噸位的2/3次方成正相關。

速度方面，摩擦阻力與速度的1.86次方成正比，形狀阻力是2次方，興波阻力是2~4次方，當艦船航速接近/超過行波傳播速度時，興波阻力與速度的4~6次方成正比。一些特殊的船型比如剛才提到的高速分體船除外。所以在一般情況下，可以近似的認為阻力和速度的二次方成正相關。

那麼接下來就是一個簡單的數學問題了，可以的出艦艇的功率大致和速度的三次方成正相關，和噸位的2/3次方成正相關。也就是說在相同速度之下，噸位的增加對應的功率增加其實不太大，但是在相同噸位之下，要想增加速度就就要功率增加很多才行。所以高速艦艇對於動力系統來說是一個非常大的考驗。舉個簡單的例子，一艘萬噸級驅逐艦要想跑到30節大概需要十萬馬力（以伯克級為例子），如果想要跑到60節，那就需要八十萬馬力以上了。但是如果都只想跑到30節，不到一萬噸的伯克級驅逐艦需要十萬馬力，但是比它重接近10倍的尼米茲級航母只用了26萬馬力，兩倍多一點。所以能看出，在噸位和速度中，對功率影響更大的還是速度。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！