周建明

為了更好地推動航海模型運(yùn)動的發(fā)展，提升航海模型比賽的觀賞性與趣味性，提高普通大眾的觀賽熱情，近年來，世界航海模型聯(lián)合會（NAVIGA）在航海模型世界錦標(biāo)賽競速艇模型項目比賽中，推出了幾項無線電遙控多艇同場追逐競賽的新項目，HYDRO艇競賽就是其中重要的一項（競賽分MINI-HYDRO、HYDRO-I、HYDRO-II三個級別）。我國也將該項目列入了全國航海模型錦標(biāo)賽的正式項目。

HYDRO艇的性能和特點(diǎn)

1.直線快速性

HYDRO艇是電動雙浮體三點(diǎn)式滑行艇，靠半浸式螺旋槳推進(jìn)航行。由于HYDRO艇只靠前面兩個浮體的滑行面（點(diǎn)）和主艇體的尾部（螺旋槳）接觸水面滑行，因此艇的濕水面積很小，航行阻力極低，在風(fēng)平浪靜時直線速度相當(dāng)快。特別是在100m的直線賽道上，能充分發(fā)揮HYDRO艇直線速度快的優(yōu)點(diǎn)。

2.迴轉(zhuǎn)性能

三點(diǎn)式HYDRO滑行艇在轉(zhuǎn)向時，因為向心力的作用，所以船體會向所轉(zhuǎn)方向的圓心傾側(cè)，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)浮體的速度減慢、下沉，吃水瞬間加大，滑行阻力也隨之顯著增大，這使艇的轉(zhuǎn)向變得困難。這也正是HYDRO艇最大的缺點(diǎn)——迴轉(zhuǎn)性能差。由于比賽中6-8艘賽艇追逐競賽的場面復(fù)雜多變，迫使HYDRO艇航行時不得不經(jīng)常左閃右躲，以避免被其它賽艇撞擊或撞到其它賽艇，因此固有的迴轉(zhuǎn)能力差和需要良好的迴轉(zhuǎn)性能，成為HYDRO艇設(shè)計中一個很大的矛盾。

3.加減速性能

與其它多艇追逐競賽項目一樣，HYDRO艇在競賽過程中，也經(jīng)常要利用加減速避開突然減速或轉(zhuǎn)向的其它賽艇。而根據(jù)滑行艇的滑行原理，賽艇從靜浮狀態(tài)到正?；行枰粋€過程，競賽中則應(yīng)使這個過程越短越好，這就要求賽艇擁有良好的起滑性能。不過，因為HYDRO艇艇底的起滑面只有很窄的左右兩個浮體的底部以及未起滑時主艇體的底部，所以在低速狀態(tài)下，水面給予艇底的升力太小，導(dǎo)致HYDRO艇的起滑性能并不好。因此，自身起滑性能差與需要起滑性能好以利于頻繁的加減速，是HYDRO艇設(shè)計中另一個很大的矛盾。

4.半浸螺旋槳的影響

競賽規(guī)則規(guī)定，HYDRO艇只能安裝和使用半浸螺旋槳。半浸螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時（從艇艉向艇艏看為逆時針旋轉(zhuǎn)），兩個槳葉一個在水里，另一個在空中，相互交替。其最大優(yōu)點(diǎn)是，消除了螺旋槳兩個槳葉同時在水中旋轉(zhuǎn)時水流互相干擾并產(chǎn)生渦流的不利因素，螺旋槳的效率得到很大提高，產(chǎn)生的扭矩以及反扭矩也大大增加。扭矩增大，能增強(qiáng)HYDRO艇的動力，是好事，而反扭矩隨之相應(yīng)增加，卻會給HYDRO艇帶來麻煩：一是航行時賽艇會繞自身軸線向右旋轉(zhuǎn)傾側(cè)；二是賽艇在直線航行時，會受到向右的扭矩作用，使其向右偏航.

5.抗浪要求

從圖1可以看到，HYDRO艇競賽航行的水域較大，容易受風(fēng)力、風(fēng)向的影響。同時，HYDRO艇的主尺度較小，多艇航行產(chǎn)生的波濤更容易使賽艇在航行時上下顛簸。為此，如何使HYDRO艇的直線速度與迴轉(zhuǎn)性能俱佳，是艇型設(shè)計時要重點(diǎn)考慮的問題。

HYDRO艇的艇型設(shè)計

1.滿足HYDRO艇快速性的要求

依照一般滑行艇快速性的設(shè)計要求，首先要減少艇底的濕水面積、減小滑行阻力。但HYDRO艇是三點(diǎn)式滑行艇，其艇底面積本來就不大，如果將兩個浮體和主艇體做得太小，會導(dǎo)致浮力不足，可能使賽艇沉沒。因此，須在保證賽艇裝上所有設(shè)備不沉的前提下，將兩個浮體和主艇體的寬度設(shè)計得盡量窄一些。此外還應(yīng)注意，太窄的浮體底部并不利于HYDRO艇的滑行。

航海模型愛好者都知道，平底滑行艇艏底部沖角的大小對賽艇起滑性能有較大影響。因此，可將這一原理應(yīng)用到HYDRO艇的浮體上，即在浮體底部中段設(shè)計一個沖角，使水對浮體底部的升力加大。實踐證明，只要沖角角度設(shè)計適當(dāng)，就能加快HYDRO艇的滑行速度。如果沖角太大，會使賽艇“抬頭”航行。當(dāng)抬起的艇艏失去水面浮力的支撐時，就會跌落回水面。如此不斷地反復(fù)抬頭跌落，就是所謂的“海豚”現(xiàn)象。而若沖角太小，則會使整個浮體底部都埋入水中，導(dǎo)致航行阻力增加，賽艇的滑行速度自然減慢。以MINI-HYDRO艇為例，賽艇的主艇體寬度約54mm、浮體寬度約33mm，合適的浮體滑行面沖角角度應(yīng)在8°-9.5°之間，主艇體艏部的沖角角度約為4.5°-6°。

另外，主軸的推力線角度對HYDRO艇的快速性影響也很顯著。當(dāng)推力線向上時，賽艇會艏傾航行（低頭）；當(dāng)推力線向下時，賽艇會艉傾航行（抬頭）。艉傾和艏傾航行都不利于賽艇高速滑行，正確的設(shè)計是使推力線呈水平狀態(tài)。

2.改善迴轉(zhuǎn)性能

由于三點(diǎn)式滑行艇的局限性，HYDRO艇的迴轉(zhuǎn)性能顯然無法與單體滑行艇相提并論。因此，設(shè)計時只能盡量改善HYDRO艇的迴轉(zhuǎn)性能。如前所述，HYDRO艇在迴轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)向一側(cè)的浮體會減慢速度、下沉，不利于航行。為此，應(yīng)使該側(cè)浮體快速滑出水面，減小這一不利因素的影響。而僅靠浮體中后段的滑行沖角產(chǎn)生的升力明顯不夠，故可在浮體的艏部增設(shè)一個大沖角，以加大起滑效果。

從圖1可以看出，HYDRO艇的正常競賽航線為逆時針方向，兩端各有一個半徑10m的半圓形航線，因此只需著重考慮賽艇向右轉(zhuǎn)向的問題。為使賽艇在向右轉(zhuǎn)向時右側(cè)浮體盡快滑出水面，其大沖角要比左側(cè)浮體的更大。以MINI-HYDRO艇為例，其左側(cè)浮體的大沖角約25°，右側(cè)約29°。

大家知道，賽艇的長寬比越大（瘦長），迴轉(zhuǎn)半徑越大；反之，長寬比越小，迴轉(zhuǎn)性能越好。因此，主艇體的長度應(yīng)設(shè)計得盡可能短些。當(dāng)然，要以裝下所有的設(shè)備和保證賽艇的浮力為前提。以MINI-HYDRO艇為例，主艇體的長度通常為435mm左右。若按兩個浮體的最大寬度（325mm）算，其長寬比為1.338。

3.提升加減速性能

前文提到的浮體大沖角，對提升賽艇的加減速性能也有作用。賽艇減速后，能依靠這個大沖角盡快滑出水面，整個艇體（包括兩個浮體和主艇體）都會浮在水面上。如果主艇體艏部也增加一個沖角，同樣能產(chǎn)生起滑的作用。以MINI-HYDRO艇為例，可在主艇體艏部設(shè)計一個4.5°-6°的沖角.

4.克服反扭矩

根據(jù)圖2與圖3所示，強(qiáng)烈的反扭矩會使賽艇向右傾側(cè)，并導(dǎo)致其向右偏航。

解決賽艇向右傾側(cè)的問題，首先應(yīng)加大賽艇的總寬度；其次，應(yīng)使右側(cè)浮體底部滑行面寬度比左側(cè)更寬一些；第三，在安排主艇體艙內(nèi)設(shè)備、電池時，盡量靠左安裝，以使賽艇重心偏向左側(cè)，必要時可以在左側(cè)浮體上安放適量的壓鉛配重。

而要解決賽艇向右偏航的問題，可在設(shè)計時將賽艇的推進(jìn)軸向右偏移8-9mm，使螺旋槳產(chǎn)生一個推動賽艇向左偏航的力矩，抵消螺旋槳的反扭矩。

5.提高抗浪性能

相對于單體滑行艇較大的艇底濕水面積，雖然HYDRO艇的艇底滑行面本身不大，受風(fēng)浪的影響較小，但設(shè)計時仍須考慮這一問題。如前所述，加大賽艇總寬度，可兼顧改善其抗浪性能。此外，將浮體橫剖面的V形角設(shè)計為2.5°-3°，也能改善賽艇的抗浪性能。

艇艉的舵除作為賽艇轉(zhuǎn)向的主要部件外，它在賽艇直航時垂直插在水中，本身就能起到減少賽艇左右搖擺的作用。然而僅靠舵遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)在右側(cè)浮體內(nèi)側(cè)安裝一塊垂直插在水里的水刀。水刀不但有助于改善賽艇的抗浪性能，還能提高賽艇直線航行時的航行穩(wěn)定性和迴轉(zhuǎn)性能。

作為航海模型競賽的一個新項目，盡管大家對于HYDRO艇的經(jīng)驗不多，但通過競賽實踐，相關(guān)的設(shè)計方案會變得越來越成熟完善。