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氣墊船
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氣墊船(英語(yǔ):Hovercraft/Air cushion vehicle),又稱(chēng)為騰空船,是一種特殊的水陸兩棲船。

氣墊船的起源要追溯到1716年,瑞典科學(xué)家伊曼紐爾·斯威登堡設(shè)計(jì)了一款可以懸停的飛行器,但是受限于當(dāng)時(shí)的科技水平,他的這個(gè)設(shè)想無(wú)法實(shí)現(xiàn)。19世紀(jì)70年代,造船商約翰·艾薩克·索尼克羅夫特為氣墊船早期設(shè)計(jì)提交了專(zhuān)利申請(qǐng)。1953年,克里斯托弗·科克雷爾創(chuàng)立了完整的周邊射流氣墊理論,并制造出世界上第一艘有人駕駛的周邊射流全墊升氣墊船SN-N1號(hào)。1959年,該船成功橫渡英吉利海峽。20世紀(jì)60年代氣墊船逐漸發(fā)展到應(yīng)用階段,作為客船、反雷水艇、登陸艇等使用。

氣墊船的結(jié)構(gòu)通常采用航空器形式設(shè)計(jì),主要包含圍裙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、推進(jìn)和墊升效率等關(guān)鍵技術(shù)及參數(shù)設(shè)計(jì)。氣墊船由船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、墊升系統(tǒng)等部分組成,根據(jù)氣墊船的船型特征分為全墊升氣墊船和部分墊升氣墊船等兩大類(lèi)船型,包含表面效應(yīng)船、槽道氣墊船等類(lèi)別。氣墊船具有高航速、一定越障能力等特征,在軍事和民事等方面都得到廣泛應(yīng)用,如導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)、交通運(yùn)輸、救援等任務(wù)。其中,截止2019年,全球用于軍事上的氣墊船在3000艘~5000艘之間,10噸以下民用為主的氣墊船全球超過(guò)20000艘。

隨著氣墊船技術(shù)的發(fā)展,以后氣墊船會(huì)向模塊化、智能化與無(wú)人化、塢載化、復(fù)合材料應(yīng)用、新型空氣螺旋槳及風(fēng)機(jī)采用、數(shù)字孿生氣墊船等方面發(fā)展。

歷史沿革

初始期

氣墊船的起源要追溯到1716年,瑞典科學(xué)家伊曼紐爾·斯威登堡(Emanuel Swedenborg)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以懸停的飛行器,但是受限于當(dāng)時(shí)的科技水平,他的這個(gè)設(shè)想無(wú)法實(shí)現(xiàn)。1870年,造船商約翰·艾薩克·索尼克羅夫特(John Isaac Thornycroft)為氣墊船早期設(shè)計(jì)提交了專(zhuān)利申請(qǐng),然而直到20世紀(jì)才出現(xiàn)了適用且強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)

1915年,奧地利的Dagobert Müller von Thomamühl(1880-1956)建造一艘"氣墊船"(Luftkissengletboot)。這種飛行器只有在運(yùn)動(dòng)時(shí)才能將空氣困在前部下方,以提供升力。此外,這艘船需要足夠的水深才能運(yùn)行,不能在陸地或其他表面上行駛。1917年,瑞典人 E ·司韋登堡曾繪制過(guò)一種靠送入空氣來(lái)支撐 、離開(kāi)水面運(yùn)行的裝置 ,但最終未能制作出來(lái)。

1927年, 蘇聯(lián)工程師列夫科夫通過(guò)研究氣墊船的動(dòng)力特性,制造出了箱體式結(jié)的小模型。1929年,福特公司的安德魯·庫(kù)赫(Andrew Kucher)開(kāi)始試驗(yàn)一種名為L(zhǎng)evapad的機(jī)器,這是一個(gè)通過(guò)中心孔吹入加壓空氣的金屬盤(pán),同時(shí)使用多個(gè)支撐輪來(lái)提供穩(wěn)定的機(jī)器。由于它沒(méi)有類(lèi)似現(xiàn)代氣墊船的氣墊圍裙,因此必須非常接近地面才能正常工作。1935年,蘇聯(lián)工程師列夫科夫(Levkov)就研制出了世界上的首艘氣墊船L—1型,并在普列謝耶沃湖試驗(yàn)成功。兩年后,他又成功建造了一艘定型為L(zhǎng)一5的全金屬氣墊式軍用快速魚(yú)雷快艇

發(fā)展期

1950年,氣墊船之父“英國(guó)電氣工程師克里斯托弗·科克雷爾”提出了新的設(shè)計(jì)理念,他利用空的貓食罐頭外套上空的咖啡罐和吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力實(shí)驗(yàn)取得了成功。后續(xù),他制作了長(zhǎng)約0.5米的模型船在河里進(jìn)行實(shí)體測(cè)試同樣也取得了成功,獲得專(zhuān)利權(quán)后科克雷爾加入了NEDC公司,并開(kāi)始制造SRN1型氣墊船,尺寸為長(zhǎng)9.1米、寬7.3米。

1953年,克里斯托弗·科克雷爾創(chuàng)立了完整的周邊射流氣墊理論,并制造出世界上第一艘有人駕駛的周邊射流全墊升氣墊船SN-N1號(hào)。1958年,中國(guó)成功制造的鋁制氣墊試驗(yàn)艇。1959年,中國(guó)制造的鋁制氣墊船進(jìn)行了長(zhǎng)距離試航。同年7月25日,英國(guó)人克里斯托弗·科克雷爾制造的SRN1型氣墊船成功地橫穿英吉利海峽,用時(shí)2小時(shí)05分,成為世界上第一艘實(shí)際載人航行的氣墊船。SRN1型氣墊船的最高時(shí)速達(dá)到65節(jié),是普通渡船速度的兩倍,并展示了出色的航行穩(wěn)定性、裝載能力和全天候行駛能力。

普及期

20世紀(jì)60年代氣墊船逐漸發(fā)展到應(yīng)用階段,1960年,英國(guó)工程師首次在SRN1氣墊船的底部裝配了一種專(zhuān)門(mén)的柔性密封裝置,即"圍裙",用于包裹升力氣流,形成高壓氣墊,這一創(chuàng)新使船體的高度得到了提升,使氣墊船可以在水上和陸地上同時(shí)航行。

1960年初開(kāi)始,英國(guó)皇家海軍成立了氣墊船試驗(yàn)分隊(duì),對(duì)不同類(lèi)型的氣墊船進(jìn)行了一系列作戰(zhàn)環(huán)境試驗(yàn),包括掃雷、兩棲登陸、導(dǎo)彈發(fā)射和反潛等任務(wù),并從中選出適用的船型。英國(guó)是最早研制氣墊船的國(guó)家。1961年5月,英國(guó)宣布?xì)鈮|船可用于民用客船、渡船,以及軍用的登陸艇、反水雷艇和快艇。1963年,英國(guó)在建造SRN2型氣墊船時(shí)引入了氣囊結(jié)構(gòu),顯著提高了"圍裙"的高度和抵御波浪沖擊的性能。1964年,英美等國(guó)在氣墊船的"圍裙"連接方式、飛升、推進(jìn)和操縱裝置等方面都進(jìn)行了重大改進(jìn)。

1965年-1966年間,中國(guó)成功研制了兩艘全墊升氣墊船和一艘側(cè)壁氣墊船,這些船的性能都得到了成功驗(yàn)證。1967年,英國(guó)在SRN3型氣墊船上采用了囊指型的"圍裙",這一創(chuàng)新提高了氣墊船的耐波性和適航性,為氣墊船朝著大型和軍用方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。隨后的1968年,英國(guó)氣墊船公司(BHC)成功建造了一艘重達(dá)180噸的大型高速客運(yùn)氣墊渡船,這一研發(fā)成功表明氣墊船在民用領(lǐng)域也具有潛力。

20世紀(jì)70年代至80年代,氣墊船開(kāi)始被用于登陸運(yùn)載平臺(tái)。中國(guó)在70年代研制了全墊升氣墊交通艇、噴水推進(jìn)側(cè)壁氣墊船、側(cè)壁氣墊交通艇以及氣墊登陸試驗(yàn)艇等多型氣墊船。80年代先后研制出150至450客位的雙體氣墊客船和721型雙體氣墊交通艇等。

1985年,蘇聯(lián)海軍建造了世界上第一艘用作導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦側(cè)壁式氣墊船,名為"海獅"號(hào)。

同時(shí),自20世紀(jì)80年代以來(lái),氣墊船的研制進(jìn)入工程化和商用化的實(shí)用發(fā)展階段。在這個(gè)階段,成功研制了一系列實(shí)用化氣墊船舶產(chǎn)品,并取得了技術(shù)成熟。氣墊力學(xué)和圍裙動(dòng)力學(xué)取得不小的研究進(jìn)展。主尺度參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),降低了墊升功率、提高了裝載能力。此外,船體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、內(nèi)裝和噪聲控制等方面也得到了改進(jìn)。還編制了氣墊船的設(shè)計(jì)規(guī)范和指導(dǎo)文件,創(chuàng)建了氣墊技術(shù)試驗(yàn)室,積累和完善了氣墊船模型試驗(yàn)技術(shù)。

基本構(gòu)造

氣墊船的結(jié)構(gòu)通常采用航空器形式設(shè)計(jì),裝有圍裙、供氣氣道、墊升風(fēng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣螺旋槳、裝載大艙、跳板、浮箱等部件,主要由船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、墊升系統(tǒng)等組成。其中,推進(jìn)系統(tǒng)和墊升系統(tǒng)是氣墊船的動(dòng)力系統(tǒng)。

船體

氣墊船的船體一般是扁平的盒形浮箱結(jié)構(gòu),根據(jù)不同船型可分為閉式盒形或上蓋敞開(kāi)的盒形。其中,內(nèi)河氣墊船船體采用鋁合金薄板鉚接或焊接的工藝制造,海用氣墊船的主船體使用焊接工藝,上層建筑是鋁合金鉚接或復(fù)合材料。通常主船體的浮箱由薄鋁板制成,設(shè)計(jì)成內(nèi)凹型船底形式,以起到緩沖船底的拍擊和墊升時(shí)水面及沼澤淤泥時(shí)的吸咐力和常規(guī)著陸墊的作用。主船體的四周下方和船底會(huì)被柔性圍裙包圍 ,這樣在墊態(tài)航行時(shí),高壓氣墊可以緩沖波浪對(duì)船體的拍擊。另外,船體的浮箱水密艙室可采用分隔劃分的方式來(lái)避免船登入灘岸時(shí)破損的風(fēng)險(xiǎn)。

推進(jìn)系統(tǒng)

推進(jìn)系統(tǒng)是提供氣墊船向前行駛的推進(jìn)勸力,主要裝置包括動(dòng)力裝置、導(dǎo)管空氣螺旋漿、進(jìn)氣濾清裝置、傳動(dòng)軸系等裝置。其中,燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)責(zé)提供推進(jìn)力以推動(dòng)氣墊船前進(jìn);傳動(dòng)軸系負(fù)責(zé)將燃?xì)廨啓C(jī)的能量傳遞給空氣螺旋槳、墊升風(fēng)機(jī)等其他部件。

動(dòng)力裝置

氣墊船使用航空器的概念,一般中、大型軍用氣墊船是燃?xì)廨啓C(jī),因柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、油耗率低,所以在民用船舶動(dòng)力裝置中柴油機(jī)占比較大。通常采用低油耗的全風(fēng)冷或帶冷卻水箱的中型風(fēng)冷柴油機(jī)為主動(dòng)力裝置,將墊升系統(tǒng)和推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)立,利用離合器、高彈性聯(lián)軸節(jié)與齒形皮帶傳動(dòng)等方法來(lái)確保運(yùn)行。

空氣螺旋槳

氣墊船是一種特殊的水陸兩棲船,它使用的空氣螺旋槳屬于推進(jìn)系統(tǒng)中的特種設(shè)備,其作用是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力,用于前進(jìn)。最初設(shè)計(jì)來(lái)源于飛機(jī)旋槳技術(shù)的轉(zhuǎn)化,這類(lèi)沒(méi)有導(dǎo)管、葉片的末端無(wú)推力及葉片相對(duì)較窄的螺旋槳使氣墊船的有效推力受限、推進(jìn)效率較低。為了實(shí)現(xiàn)墊態(tài)高速航行,通常使用寬漿葉、高升力系數(shù)的新翼型來(lái)克服低速時(shí)的最大阻力,使用導(dǎo)管整流裝置來(lái)為漿葉前的流速提供額外的推力。對(duì)于高功率負(fù)載的螺旋槳,可以在葉片后面添加整流支臂,以回收漿葉后的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能,從而提高整個(gè)導(dǎo)管空氣螺旋槳的推力和效率。

進(jìn)氣濾清裝置

氣墊船在起飛和登陸過(guò)程中,“圍裙”底部的氣墊泄流會(huì)導(dǎo)致船附近的空氣中海鹽氣溶膠的濃度或登灘時(shí)產(chǎn)生大量沙塵,燃?xì)廨啓C(jī)在此情況下容易引起燃?xì)廨啓C(jī)性能降低和使用壽命減少。因此,氣墊船會(huì)設(shè)計(jì)專(zhuān)用進(jìn)氣穩(wěn)壓泵,通過(guò)多級(jí)清潔裝置,如慣性級(jí)、網(wǎng)墊級(jí)等,將鹽和沙塵的濃度降低到適當(dāng)?shù)乃健U麄€(gè)進(jìn)氣濾清裝置的運(yùn)行作用就是過(guò)濾進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣,以確保引擎正常運(yùn)行。

墊升系統(tǒng)

墊升系統(tǒng)為氣墊船提供墊升動(dòng)力,它是在氣道與圍裙的作用下產(chǎn)生向上升力,從而使氣墊船可以在海面上懸浮且快中速行駛,主要裝置包括墊升風(fēng)機(jī)、圍裙系統(tǒng)等。

墊升風(fēng)機(jī)

氣墊船之所以能夠懸浮在水面上航行,關(guān)鍵在于在船體和水面之間形成了一層空氣墊,而這一空氣墊是由墊升風(fēng)機(jī)產(chǎn)生足夠強(qiáng)大的氣流壓力而形成的。氣墊船上的墊升風(fēng)機(jī)布置在舷側(cè)、部或四個(gè)邊角處,一般設(shè)有剛性氣道與柔性氣道用來(lái)保持復(fù)雜地形時(shí)氣墊船從著陸到墊升過(guò)程中的平穩(wěn),常用的墊升風(fēng)機(jī)類(lèi)型包括離心式、軸流式和混流式。

離心式墊升風(fēng)機(jī)是早期采用的一種類(lèi)型,沒(méi)有蝸殼,屬于臥式離心式風(fēng)機(jī),它是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將吸入的空氣壓縮并排出,如LCAC氣墊登陸艇上使用的就是離心式風(fēng)機(jī);軸流式風(fēng)機(jī)是風(fēng)筒立式布置,它是通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生葉背的吸力和葉面的壓力,將空氣吸入并增壓后排出,通常還配有整流靜葉用來(lái)回收動(dòng)葉后的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能,風(fēng)機(jī)出口處裝有前置導(dǎo)葉來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)性能,如俄羅斯氣墊船上使用的是軸流式風(fēng)機(jī)。混流式墊升風(fēng)機(jī)是另一種選擇,適用于需要大流量但不能有多個(gè)離心式風(fēng)機(jī)串聯(lián)供氣的情況。混流式風(fēng)機(jī)的葉輪是三維機(jī)翼型,不同于簡(jiǎn)單的二維機(jī)翼型。其進(jìn)口部分類(lèi)似軸流式風(fēng)機(jī),而出口部分則更像離心式風(fēng)機(jī)。這種風(fēng)機(jī)具有介于軸流式和離心式之間的性能特點(diǎn),常用于中小型民用氣墊船。

圍裙系統(tǒng)

圍裙是全墊升氣墊船的特有系統(tǒng),箱體的周?chē)鋫淞藝挂孕纬扇嵝詺鈮|,其作用使氣墊船具備了隨波浪變形的能力、越過(guò)垂直障礙的能力等,實(shí)現(xiàn)了水陸兩棲性。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同,氣墊圍裙可以分為三種類(lèi)型:英國(guó)BHC公司的袋指狀圍裙、HDL公司的環(huán)扇式圍裙和法國(guó)Bertin公司的獨(dú)立氣囊式圍裙。袋指狀圍裙由袋形涂覆織物和指形密封件構(gòu)成;環(huán)扇式結(jié)構(gòu)由環(huán)狀涂覆織物和扇形密封體組成;獨(dú)立氣囊圍裙是由許多獨(dú)立的氣囊組成。它們的工作原理是通過(guò)將空氣泵入到四周裝配的圍裙結(jié)構(gòu)中,形成高壓氣墊以托起船體,將船體與水面或地面隔離使其浮在水面或陸地上。

通常,制造氣墊船圍裙的材料包括尼龍和聚織物,而密封件采用天然橡膠氯丁橡膠,這些材料隨著環(huán)境的差別呈現(xiàn)出不同的損耗情況,如在硬質(zhì)地面上搬運(yùn)重載的氣墊船會(huì)導(dǎo)致涂膠層的磨損。因此,不同環(huán)境對(duì)其要求也有一定區(qū)別,如水面上使用時(shí)吸水性是關(guān)鍵因素;寒帶地區(qū)的使用時(shí)要求有良好的耐低溫性能等。

電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的作用是為氣墊船的全部設(shè)備提供連續(xù)、安全和可靠的電力,保持船上設(shè)備的正常運(yùn)行,主要包括供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、駕控系統(tǒng)等,其中發(fā)電機(jī)組、主配電板、航行信號(hào)燈等為重要裝置。

發(fā)電機(jī)組

發(fā)電機(jī)組是氣墊船上的重要交流電源,其作用是通過(guò)主配電板為全船設(shè)備提供用電。通常使用以風(fēng)冷柴油發(fā)電的機(jī)組為主,但也有小型氣墊船采用軸帶發(fā)電機(jī)的供電形式。

駕控系統(tǒng)

氣墊船的駕駛控制臺(tái)就是一個(gè)綜合操作部位,包括航行操縱、航行指揮管理和航行保障。操縱面有空氣舵、側(cè)風(fēng)門(mén)、艏部失量噴管、電動(dòng)側(cè)推風(fēng)扇等;操縱方式有單個(gè)操縱手柄(上面帶多個(gè)功能按鈕)、操縱桿、雙桿差動(dòng)操縱等;操舵?zhèn)鲃?dòng)方式有液壓傳動(dòng)、電傳控制電動(dòng)-液壓伺服舵機(jī)等方式。因?yàn)闅鈮|船與常規(guī)排水型船和飛機(jī)不同,它在使用中容易從稀薄的空氣進(jìn)入到密實(shí)的水中,使得氣墊船的受載情況劇烈變化,因此氣墊船的駕駛員需要注意力高度集中及豐富的經(jīng)驗(yàn),才能熟練駕馭氣墊船。另外,鑒于全墊升氣墊船的復(fù)雜操控特性,美國(guó)開(kāi)發(fā)了LCAC氣墊登陸艇全任務(wù)訓(xùn)練模擬器和自動(dòng)駕控系統(tǒng),訓(xùn)練模擬器包括六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng),廣角球形顯示屏、前臺(tái)體地板結(jié)構(gòu)等模塊;自動(dòng)駕控系統(tǒng)作用是減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)和通過(guò)仿真試驗(yàn)改進(jìn)系統(tǒng)性。中國(guó)在此基礎(chǔ)上也研發(fā)出氣墊船防真試驗(yàn)平臺(tái)。

船舶系統(tǒng)

船舶系統(tǒng)的作用是在為各系統(tǒng)提供服務(wù),同時(shí)還需要及時(shí)給出燃油調(diào)駁、液壓傳動(dòng)、空調(diào)及全船通風(fēng)的輔助決策,通常包括燃油壓載調(diào)駁、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)等。其中,燃油壓載調(diào)駁系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)平衡大師,通常船的中部左側(cè)設(shè)置了一個(gè)供給主機(jī)燃油的中油艙,船體浮箱四周相互連通的燃油箱是通過(guò)燃油調(diào)駁系統(tǒng)來(lái)完成墊升的調(diào)整,以利于航行中氣墊船的縱向、橫向傾斜等操縱及降低航行時(shí)的阻力。

船舶輔助系統(tǒng)

船舶輔助系統(tǒng)由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、變柜系統(tǒng)、壓載水/艙底水系統(tǒng)、全船注入/測(cè)量空氣系統(tǒng)等組成。其中,變矩系統(tǒng)由液壓箱、電動(dòng)液壓泵、應(yīng)急手搖泵、油濾、單向閥等組成。壓載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由空氣舵操縱裝置、空氣螺旋槳變矩系統(tǒng)等設(shè)備組成,其作用是轉(zhuǎn)舵及調(diào)節(jié)螺旋槳的推力等。

通信導(dǎo)航系統(tǒng)

通信導(dǎo)航系統(tǒng)由短波電臺(tái)、甚高頻電話(huà)、海事衛(wèi)星電話(huà)、擴(kuò)音機(jī)等組成。導(dǎo)航系統(tǒng)有衛(wèi)星導(dǎo)航儀、導(dǎo)航雷達(dá)、電子海圖等組成,其作用是規(guī)劃航線(xiàn)、避碰、交會(huì)避讓等。通常導(dǎo)航雷達(dá)性能采用高速船所用的輕量化雷達(dá),以方便實(shí)時(shí)了解船位、航速、航向等信息。中、大型氣墊船上裝會(huì)額外裝有差分GPS或利用高速陀螺等設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量及解算船自身的側(cè)滑角,以保持在安全范圍。

工作原理

氣墊船是高性能船舶之一,它的基本工作原理是利用大功率墊升風(fēng)機(jī)將空氣吹入船底,由于船底四周全部或部分設(shè)有“圍裙”封閉住了,墊升風(fēng)機(jī)提供的高壓氣流吹入柔性圍裙中,在柔性船裙、船底與水面或地面之間形成了高壓氣墊,使船體可以大部分或全部托離水面或地面,懸浮于水面或地面之上,大部分以燃?xì)廨啓C(jī)做為動(dòng)力裝置,依靠空氣螺旋槳、常規(guī)水螺旋槳或噴水泵推進(jìn)。

主要分類(lèi)

從全球首個(gè)實(shí)用化氣墊船產(chǎn)生,隨著氣墊船技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,將氣墊船分為全墊升氣墊船和部分墊升氣墊船等兩大類(lèi)船型。

全墊升式氣墊船

全墊升式氣墊船,又稱(chēng)全浮式氣墊船,根據(jù)不同的墊升原理可分為周邊射流氣墊船、多氣室氣墊船和增壓室氣墊船;按照航行速度的不同,將低于阻力峰的全墊升氣墊船稱(chēng)為氣墊平臺(tái)。全墊升氣墊船無(wú)側(cè)體,它是在船底及四周下部裝上橡膠涂覆骨的織物等柔性橡膠圍裙,其寬大的氣墊面積能降低船體重量在水面及地面上的壓強(qiáng),通過(guò)將空氣使用墊升風(fēng)機(jī)泵入圍裙結(jié)構(gòu)中,形成氣墊升力以托起船體,并使整個(gè)船體在受到壓縮空氣作用下升離水面。通常,全墊升式氣墊船的氣墊排水比例為100%,使用空氣螺旋槳或噴氣裝置來(lái)推進(jìn),空氣舵用于控制船體的方向,以便氣墊船能夠在水面上進(jìn)行轉(zhuǎn)向和操縱。這種氣墊船由于具有較高的懸浮高度、卓越的機(jī)動(dòng)性能、越障能力等特性,可以在水上、沙灘、沼澤、沙漠等地域使用,適用于此類(lèi)地域時(shí)巡邏警戒、交通運(yùn)輸、搶險(xiǎn)救災(zāi)等場(chǎng)景。

部分墊升氣墊船

根據(jù)部分墊升氣墊船的側(cè)體形狀特征可分為側(cè)壁式氣墊船、槽道氣墊船等。

表面效應(yīng)船

按照傳統(tǒng)叫法,任一種帶側(cè)體的部分墊升氣墊船被稱(chēng)為側(cè)壁式氣墊船,即表面效應(yīng)船((Surface Effect Ship,SES),早期側(cè)壁式氣墊船分為雙體船型和非對(duì)稱(chēng)雙體船型,現(xiàn)代側(cè)壁式氣墊船已發(fā)展為雙體側(cè)壁式氣墊船。

表面效應(yīng)船是依靠側(cè)壁的靜水力和氣墊升力共同支撐船體重車(chē),其側(cè)體較薄,底部斜升角大,船底的兩側(cè)裝有剛性側(cè)壁,這些側(cè)壁插入水中,在船首和船尾采用柔性圍裙來(lái)形成氣密封,通過(guò)專(zhuān)門(mén)的墊升風(fēng)機(jī)向船底注入空氣,從而在船體下部形成氣墊,氣墊排水比例在70%~100%。通常,側(cè)壁式氣墊船使用輕型柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)作為主要?jiǎng)恿ρb置,并通過(guò)水下螺旋槳或噴水系統(tǒng)來(lái)推進(jìn),航行速度可以到達(dá)20至90節(jié)。這類(lèi)氣墊船具有航向穩(wěn)定、較高的托力、較低能耗等特點(diǎn),適用于運(yùn)輸、反潛、護(hù)衛(wèi)艦等,如挪威西班牙分別研制了排水量為370噸的水雷對(duì)抗艇和反潛輕型護(hù)衛(wèi)艦的表面效應(yīng)船。行速度高于普通船只但是低于全墊升式氣墊船

槽道氣墊船

槽道氣墊船是由哈爾濱工程大學(xué)在2011年開(kāi)始設(shè)計(jì)研究,2013年由海軍4810廠按1:2.5縮尺建造了中試艇并通過(guò)了海上運(yùn)輸?shù)目尚行詫?shí)驗(yàn)。槽道氣墊船是吸納了氣墊船和槽道滑行艇的高性能而研發(fā)出來(lái)的船型,其寬大的滑行艇側(cè)體和氣墊的升降作用,可使氣墊保持較淺的吃水,同時(shí)還能讓氣墊排水比例在0%-50%。船體在波浪中從高速航行進(jìn)入半滑行狀態(tài)時(shí),具有較低的航行阻力,氣墊帶來(lái)的緩沖作用,使其耐波性能也得到了提升。槽道氣墊船艏艉部的氣封裝置,使其柔性氣封等易損材料的使用量及維護(hù)成本少于全墊升氣墊船,在艏艉氣封完全損壞的情況下,也能通過(guò)兩側(cè)體吃水來(lái)增加及維持基本浮態(tài)及航行功能,槽道氣墊船適用于南海海域島礁的人員運(yùn)輸、物資補(bǔ)給等在沖灘登陸、淺水運(yùn)輸方面的場(chǎng)景。

技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)參數(shù)

氣墊船的技術(shù)參數(shù)主要包含主尺度設(shè)計(jì)參數(shù)、圍裙系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、推進(jìn)及墊升效率等,各設(shè)計(jì)參數(shù)的具體情況如下:

性能參數(shù)

全球軍用氣墊船性能參數(shù)

氣墊船與其他排水型船舶相比,具有騰空運(yùn)行的特點(diǎn),受到各國(guó)軍方的廣泛關(guān)注,截止2001年全球主要軍用氣墊船性能參數(shù)如下:

中國(guó)氣墊船性能參數(shù)

中國(guó)氣墊船自研制以來(lái),在氣墊技術(shù)理論研究和型號(hào)工程設(shè)計(jì)取上日漸成熟,成功研制了實(shí)用化氣墊船舶產(chǎn)品,如側(cè)壁式氣墊船717Ⅱ、717Ⅲ/ⅢC等型號(hào)、全墊升氣墊船2710、7212等型號(hào)、氣墊運(yùn)輸平臺(tái)7301、7302等型號(hào),部分氣墊船的性能參數(shù)如下:

關(guān)鍵技術(shù)

操縱性技術(shù)

全升氣墊船在航行過(guò)程中承受更大的外部力影響,因此其操縱裝置和方法與常規(guī)船舶有所不同。通常,全升氣墊船的推進(jìn)和操縱主要依賴(lài)三種方式:空氣舵、空氣螺旋槳和其他操縱裝置。每種操縱方式都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。軍用氣墊船對(duì)操縱性能的要求通常比民用船舶更高,因此各國(guó)在氣墊船設(shè)計(jì)中非常重視操縱性能。通過(guò)不同的研究方法來(lái)深入了解氣墊船的操縱特性。

例如,美國(guó)為了培訓(xùn)LACA(氣墊登陸船)的駕駛員,引入了改進(jìn)的F-16飛機(jī)的自動(dòng)模擬操縱系統(tǒng),以適應(yīng)氣墊船的操縱需求。此外,還根據(jù)相關(guān)理論開(kāi)發(fā)了半自動(dòng)的氣墊船操縱系統(tǒng)。中國(guó)也在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng),以提高氣墊船的操縱性能,并增強(qiáng)在各種航行條件下的安全預(yù)警和控制能力。

響應(yīng)圍裙氣墊技術(shù)

圍裙系統(tǒng)與氣墊船的整體性能,如阻力、穩(wěn)定性和耐波性等,密切相關(guān)。氣墊船的圍裙可以大致分為兩種類(lèi)型:響應(yīng)圍裙(具有可以在外部擾動(dòng)下變形的囊)和非響應(yīng)圍裙(只有觸地或觸水部分可以局部變形)。非響應(yīng)圍裙通常具有高剛度和高阻力,適用于低速平臺(tái)。相比之下,響應(yīng)圍裙具有適應(yīng)表面大幅度變化的能力,阻力較低,并具有出色的隔振性能。響應(yīng)圍裙可以顯著提高氣墊船的航速和耐波性。

導(dǎo)管空氣螺旋槳技術(shù)

氣墊船在高海況和高速運(yùn)行時(shí),螺旋槳承受著大量的負(fù)荷。為確保螺旋槳的推進(jìn)效率,其槳葉的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。專(zhuān)用的空氣螺旋槳是從航空螺旋槳演化而來(lái)的,但其升阻比相對(duì)較低。采用導(dǎo)管空氣螺旋槳可以將升阻比提高20%以上。在對(duì)導(dǎo)管槳后的整流支臂進(jìn)行優(yōu)化后,還可以進(jìn)一步提高推進(jìn)效率。

氣墊船耐波自控技術(shù)

氣墊船通常以高速航行,其氣墊系統(tǒng)往往具有很高的剛度,容易受到外部擾動(dòng)的影響,產(chǎn)生所謂的"鵝卵石效應(yīng)"。為了提升氣墊船的耐波性能,全墊升氣墊船采用低頻響應(yīng)圍裙,而側(cè)壁式氣墊船則主要依賴(lài)氣墊的升降來(lái)減輕這種效應(yīng),同時(shí)還配備自控系統(tǒng)。響應(yīng)圍裙在應(yīng)對(duì)高頻率1Hz以下的中等頻率振動(dòng)時(shí)表現(xiàn)不佳。通過(guò)改進(jìn)控制系統(tǒng),可以主動(dòng)調(diào)節(jié)圍裙和氣墊的壓力,從而提高氣墊船對(duì)高頻顫振和中低頻波浪追蹤的能力。

墊升流道系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

氣墊船的墊升系統(tǒng)受到整體布局的制約,容易導(dǎo)致氣囊的內(nèi)部壓力分布不均勻。為了滿(mǎn)足縱向穩(wěn)定性和防止氣墊過(guò)度埋首的要求,并確保不同氣室內(nèi)的氣囊壓力比相對(duì)均勻,墊升系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了多項(xiàng)優(yōu)化措施的設(shè)置。這些措施包括在風(fēng)機(jī)出口處設(shè)置導(dǎo)流葉片,通過(guò)在氣囊通道中設(shè)置阻力隔離器或者調(diào)整前后氣囊孔的泄流面積等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用范圍

氣墊船最大的用途要屬登陸作戰(zhàn),但它還廣泛應(yīng)用于其他軍事和民事活動(dòng)。在軍事方面,它主要用于掃雷、反潛、導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)、炸雷等任務(wù)。在民事方面,它可以作為多用途工作艇使用,包括交通運(yùn)輸、救援、氣墊破冰船等。

軍事領(lǐng)域

氣墊登陸艇

氣墊登陸艇具備通過(guò)性和兩棲性,能夠克服潮汐、水深、雷區(qū)、登陸障礙和海底坡度等限制。它在裝載戰(zhàn)斗人員和裝備的情況下仍可以保持高速航行,能快速將登陸部隊(duì)輸送到陸地上,減少了暴露于敵方火力下的時(shí)間,提高了登陸部隊(duì)的安全性。因此,氣墊登陸艇被認(rèn)為是一種理想的登陸作戰(zhàn)輸送工具,在兩棲作戰(zhàn)中廣泛應(yīng)用,并備受軍隊(duì)重視,如LCAC氣墊登陸艇、ZUBR型氣墊登陸艇。

軍事多用途船

在20世紀(jì)60年代,英國(guó)氣墊船公司開(kāi)發(fā)了SRN5和SRN6型氣墊船。其中,SRN5型發(fā)展為美國(guó)貝爾公司的SK-5型,成為首個(gè)在實(shí)戰(zhàn)中使用的氣墊船,用于執(zhí)行各種任務(wù),包括訓(xùn)練、救援、巡邏、偵察搜索、突襲和伏擊等。隨后,在1970年,英國(guó)氣墊船公司為英國(guó)皇家海軍設(shè)計(jì)制造了BH7型氣墊船,用于試驗(yàn)、后勤支援以及導(dǎo)彈攻擊等任務(wù)。美國(guó)也在LCAC氣墊登陸艇成功應(yīng)用后,進(jìn)行了多種不同用途的試驗(yàn),包括搭載人員輸送模塊,用于大規(guī)模軍隊(duì)輸送,以及在近岸淺水區(qū)進(jìn)行掃雷、航道開(kāi)辟、反潛等。

掃雷破障

氣墊船能大部分或全部在水面以上運(yùn)行,幾乎不接觸水面。同時(shí),船體場(chǎng)、磁場(chǎng)和壓力場(chǎng)等幾乎不會(huì)顯現(xiàn),這意味著水中的障礙物對(duì)氣墊船的影響非常小或無(wú)作用,水中爆炸物在氣墊船經(jīng)過(guò)時(shí)也不會(huì)被它給引爆。即使在氣墊船附近的水域發(fā)生爆炸,船底部的氣墊能減輕沖擊力,從而減少船的損壞程度。利用這些特點(diǎn),氣墊船可以用作掃雷平臺(tái),搭載掃雷設(shè)備執(zhí)行掃雷任務(wù)。此外,當(dāng)氣墊船用作破障分隊(duì)的輸送和作業(yè)平臺(tái)時(shí),由于其高速度,可以節(jié)省時(shí)間,并且可以在障礙區(qū)域內(nèi)自由移動(dòng),采用不同的方法進(jìn)行破障,從而提高破障效率。

反潛

氣墊船能夠脫離水面航行,具有在水下沒(méi)有太多噪音、高速航行、很強(qiáng)的運(yùn)載能力等特征。同時(shí),潛艇對(duì)氣墊船的攻擊能力有局限性,氣墊船也不容易被潛艇探測(cè)出來(lái)。因此,氣墊船對(duì)潛艇的威脅較小,適合做反潛平臺(tái)使用,它能靈活、機(jī)動(dòng)地跟蹤和攔截潛艇,還能攜帶大量反潛武器,一旦發(fā)現(xiàn)潛艇目標(biāo),可以長(zhǎng)時(shí)間、高密度地進(jìn)行打擊。

導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)

氣墊船具有高速、抗海浪、隱蔽性強(qiáng)、兩棲性等特點(diǎn),適合用作導(dǎo)彈和其他武器的運(yùn)載工具,搭載反艦導(dǎo)彈的氣墊船通常能夠?qū)崿F(xiàn)突襲效果。例如,英國(guó)的BH7-VT2型氣墊艇搭載了導(dǎo)彈和自動(dòng)艦炮;蘇聯(lián)的Dergach型側(cè)壁式氣墊船裝備有導(dǎo)彈發(fā)射架,采用柴-燃聯(lián)合驅(qū)動(dòng);美國(guó)SES100A型與SES100B型的100噸級(jí)的側(cè)壁式導(dǎo)彈試驗(yàn)船。

民用領(lǐng)域

交通運(yùn)輸船

氣墊船具有快速的運(yùn)輸速度和相對(duì)高的經(jīng)濟(jì)效益的特點(diǎn),在特定情況下適合用來(lái)承擔(dān)是有效的物資運(yùn)輸、后勤補(bǔ)給等工作。例如:全墊升氣墊船在潛海油田中可以做為氣墊交通艇及氣墊鉆井平臺(tái)使用;英國(guó)建造的SRN4-MK3型全墊升氣墊船,這艘氣墊船的平均航速達(dá)到每小時(shí)100千米,能夠搭載416名乘客和55輛汽車(chē)。日本在2005年制造了TSL-A1400GASA WAR側(cè)壁式氣墊船作為渡船使用。

氣墊破冰船

氣墊船在船底部會(huì)形成高壓氣流,這些氣流通過(guò)氣墊會(huì)使水面下陷,依據(jù)此特性自20世紀(jì)70年代以來(lái),英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家都對(duì)氣墊船在寒冷氣候和極地復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用進(jìn)行了研究并評(píng)估出全墊升氣墊船在極地破冰、航道開(kāi)辟和巡邏等方面的性能。當(dāng)氣墊船行駛在冰面上時(shí),氣流形成的氣墊在冰下形成空穴,導(dǎo)致局部冰面失去支撐,這使得冰面在船經(jīng)過(guò)時(shí)破裂,同時(shí)氣墊興起的波浪進(jìn)一步擴(kuò)大冰縫,從而實(shí)現(xiàn)了破冰效果,如俄羅斯新型自航式破冰船。同時(shí),破冰氣臺(tái)也可用于破冰,通常它是替代破冰船搭載在大型常規(guī)排水船前,如英國(guó)AP1-88/DASH400型氣墊破冰平臺(tái)。

應(yīng)急救援

氣墊船具有速度快、脫離水面運(yùn)行、快速穿越各種水面障礙物等特點(diǎn),因此,在海面搜索和營(yíng)救傷員等任務(wù)方面時(shí),比直升機(jī)具備適應(yīng)高海況條件、受環(huán)境干擾少等優(yōu)勢(shì),特別是在進(jìn)行緊急救援任務(wù)時(shí),氣墊船能縮短響應(yīng)時(shí)間,可以迅速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并及時(shí)展開(kāi)大范圍搜索。此外,氣墊船還能在洪水探測(cè)、防汛等傳統(tǒng)船只難以抵達(dá)的區(qū)域執(zhí)行救援任務(wù),如1996年鄭州黃河突發(fā)洪水時(shí),7271型鄭州號(hào)內(nèi)河氣墊船在50千米河難上歷近了10小時(shí)的搜救工作。

重載運(yùn)輸

氣墊船在水運(yùn)中能保持較高時(shí)速,克服浮冰等,因此氣墊船可以在夏季水運(yùn)期和冬季冰封期替代普通船只和冰上汽車(chē)來(lái)進(jìn)行水面運(yùn)輸。例如:中國(guó)黑河市俄羅斯布拉戈維申斯克兩個(gè)口岸在每年3月下旬至5月上旬河流逐步解凍的浮冰期和10月末至次年1月初河流逐步冰封的浮冰期,會(huì)使用氣墊船運(yùn)輸實(shí)行每周5天貨物運(yùn)輸。另外,在陸上倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間等地,也可以用氣墊平臺(tái)進(jìn)行重物搬運(yùn)。

旅游客艇

氣墊船可以在淺水或泥沙灘上行駛,因此,氣墊船可作為內(nèi)河客艇、旅游艇、游覽艇等工具使用,如黃渭水上旅游中,以水陸兩棲氣墊船作為交通工具,游客可以乘坐氣墊艇游覽渭河黃河南洛河沿線(xiàn)打造的水系生態(tài)觀光;在三亞可以乘坐氣墊船游覽天涯海角景區(qū)。

發(fā)展趨勢(shì)

模塊化

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展,氣墊船的主動(dòng)力裝置、空氣螺旋漿、墊升風(fēng)機(jī)可以通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)柔性連接,將各部件設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊,各模塊能進(jìn)行快速組裝和模塊故障更換及維修,達(dá)到即插即用的效果。同時(shí),因?yàn)槟K化的管理運(yùn)用,能降低氣墊船的維護(hù)技術(shù)要求及費(fèi)用,從而提高維修性和經(jīng)濟(jì)性。

智能化與無(wú)人化

氣墊船的智能化與無(wú)人化發(fā)展,主要體現(xiàn)在以下方面:一是實(shí)現(xiàn)氣墊船自身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、空氣螺旋漿轉(zhuǎn)速及螺距角、氣墊壓力等航行相關(guān)設(shè)備參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)。同時(shí),推進(jìn)手柄、方向盤(pán)、螺旋槳變距手柄實(shí)現(xiàn)聯(lián)合操縱桿,以改進(jìn)操作的便捷性。二是實(shí)現(xiàn)氣墊船的本地駕控和異地操控等模式,并且能自主進(jìn)行模式切換。同時(shí),實(shí)現(xiàn)氣墊船500米范圍內(nèi)的水面障礙物能自動(dòng)識(shí)和避障及預(yù)警。

塢載化

氣墊船因受風(fēng)流影響大,經(jīng)濟(jì)性較差,因此航行的距離有限。將來(lái),可先由母船將氣墊船塢載到目的地附近的深水區(qū),再讓氣墊船將人員、物資等資源運(yùn)輸至被淺水環(huán)繞的小島。同時(shí),塢載氣墊船也能適用于無(wú)人島礁等野外科學(xué)考察工作的開(kāi)展。

復(fù)合材料的應(yīng)用

氣墊船的柔性圍裙是由薄的橡膠布制成,膠布采用“三明治”式復(fù)合結(jié)構(gòu),中間層是平紋、方紋、斜紋等方式編織的尼龍骨架織物,正反兩面涂有經(jīng)高溫硫化而成的橡膠層,這種膠布的撕裂強(qiáng)度會(huì)底于拉斷強(qiáng)度。以后,可以通過(guò)新型復(fù)合材料和3D編織及3D打印技術(shù)材料的應(yīng)用,提高骨架織物的抗撕裂強(qiáng)度,從而延長(zhǎng)圍裙的使用時(shí)間、提高圍裙的抗損性。

新型空氣螺旋漿、風(fēng)機(jī)采用

氣墊船空氣螺旋槳采用的金屬葉片,在沙塵沖刷、海水腐蝕的情況中,會(huì)出現(xiàn)涂敷防護(hù)層損傷、損壞氣動(dòng)平衡性等問(wèn)題,而且維修困難。在未來(lái),可以使用新型復(fù)合材料槳葉來(lái)制成空氣螺旋槳和風(fēng)機(jī),從而減小腐蝕、提高使用壽命和方便維修 。同時(shí),通過(guò)改善槳葉數(shù)量、風(fēng)機(jī)葉輪葉版翼型、電力驅(qū)動(dòng)等方面,來(lái)降低噪聲、提升氣墊船內(nèi)外部環(huán)境的抗干擾性及提高環(huán)境的友好性。

數(shù)字孿生氣墊船

氣墊船屬于高性能船,系統(tǒng)設(shè)備高度集成,使它在應(yīng)用中產(chǎn)量低、技術(shù)含量高、維修點(diǎn)少。在以后制造氣墊船時(shí),可以通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)同步生成包含物理模型、性能模型、可靠性模型、費(fèi)用模型等多維度的氣墊船數(shù)字孿生虛擬對(duì)象,生產(chǎn)廠家可以通過(guò)將實(shí)體船使用維護(hù)信息投射到數(shù)字孿生船上,來(lái)監(jiān)控實(shí)體船的使用情況、指導(dǎo)預(yù)防性維修等,從而保障氣墊船的良好運(yùn)行、提高用戶(hù)滿(mǎn)意度。

市場(chǎng)情況

氣墊船具有安全性、時(shí)效性、兩棲性等特點(diǎn)。從應(yīng)用情況來(lái)看,它在美國(guó)、歐盟俄羅斯等國(guó)家廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、應(yīng)急救援、旅游、軍事等領(lǐng)域。從供應(yīng)方面來(lái)看,全球具有一定規(guī)模及技術(shù)實(shí)力的氣墊船企業(yè)有20多家,主要分布在美國(guó)、英國(guó)烏克蘭等國(guó)家。其中,截止2012年,全球民用氣墊船的產(chǎn)量保持在3000艘左右。

應(yīng)用情況

氣墊船載重為10噸、20噸以及100噸級(jí)別的通常運(yùn)用于各國(guó)軍隊(duì)中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截止2019年,全球用于軍事上的氣墊船在3000艘~5000艘之間。氣墊船10噸以下載重量的是以民用為主,全球超過(guò)20000艘。其中,民用全墊升氣墊船,載重200~500KG可乘坐2至6人的氣墊船有5000艘左右,載重800~1200KG可乘坐10至15人的數(shù)量在1500艘~3000艘左右,載重2000~10000KG可乘坐20至100人的數(shù)量在500艘~1000艘左右,民用氣墊船使用情況如下:

供應(yīng)情況

英國(guó)是誕生氣墊船的搖籃。截止2001年,英國(guó)氣墊船公司建造的BH.7及SRN.6和Vosper Thronycroft公司建造的VT.2各型氣墊船已完成定型評(píng)估,并在德國(guó)丹麥的海軍演習(xí)中完成了VT.2的首次水下沖擊實(shí)驗(yàn)、SRN.6兩船間的線(xiàn)掃雷試驗(yàn)。英國(guó)Griffon氣墊船公司共生產(chǎn)了 Griffon375TD(有效載荷0.375t到Griffon4000TDX MkⅡ(有效載荷6~7t)等6種不同型號(hào)氣墊船的生產(chǎn),截止2001年銷(xiāo)售給各國(guó)海軍及海岸警衛(wèi)隊(duì)80多艘。英國(guó)Slingsby Aviation公司以生產(chǎn)單發(fā)動(dòng)機(jī)的SAH2200氣墊船為主,該船型能搭載16名武裝人員、輕載航速40kn,滿(mǎn)載航速32kn,已有芬蘭連境隊(duì)、沙特阿拉伯瑞典和美國(guó)軍方訂購(gòu)了此船型。

在北歐地區(qū),挪威Kvaerner Mandal A/S公司為挪威皇家建造“Φks?y”級(jí)側(cè)壁式氣墊獵雷艇和“Alta”級(jí)側(cè)壁式氣墊掃雷艇已有9艘加入到了挪威海軍編隊(duì);瑞典卡爾斯克魯納公司開(kāi)發(fā)的Smyge型隱形導(dǎo)彈氣墊船于1991年年春交付給了琠典國(guó)防材料管理局,同時(shí)瑞典軍方訂購(gòu)了4艘此船型。

隨著中原地區(qū)民用全墊升氣墊船實(shí)用性技術(shù)的不斷提升,造船產(chǎn)業(yè)也逐步向中國(guó)遷移。截止2023年,中國(guó)在氣墊船方面成功研制了90余型、200艘全墊升氣墊船、側(cè)壁式氣墊船和氣墊平臺(tái),例如:中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院研發(fā)設(shè)計(jì)了722-Ⅰ型全墊升氣墊運(yùn)輸船;中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司旗下的第605研究院研制出陸海無(wú)限通行的“HW-15”氣墊船等;另外,位于上海市的位于上海的MARIC是中國(guó)軍用氣墊船研制的骨干力量。

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

氣墊船可以實(shí)現(xiàn)局部或全部脫離水面航行,與常規(guī)排水型船舶及其他常規(guī)船型相比,氣墊船技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面:一是氣墊船在墊態(tài)狀態(tài)下可以懸浮在水面上騰空航行,水的阻力對(duì)其影響較小,可以實(shí)現(xiàn)高航速;二是氣墊船上的柔性圍裙可以使船體減小波浪的沖擊力,再加上運(yùn)動(dòng)加速度小,使乘坐的人員會(huì)有較好的舒適感;三是具有在水面、淺灘、冰面、公路等環(huán)境下使用的兩棲性,有一定的越障能力,如能跨越墻形障礙物、壕溝等障礙物;四是全墊升氣墊船不需要常規(guī)碼頭等設(shè)施,可以實(shí)現(xiàn)自行登陸有坡度的岸灘,在野外使用起來(lái)輸送更方便及有效。

缺點(diǎn)

氣墊船的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在:一是墊升對(duì)重量變動(dòng)敏感、載重量低且需要花費(fèi)額外功率;二是操縱面以氣動(dòng)力為主,操縱復(fù)雜;三是柔性圍裙成本高且使用壽命有限;四是存在高速低頭埋艏、低速側(cè)滑翻船、高速回轉(zhuǎn)甩艉等航行風(fēng)險(xiǎn);五是氣墊船能攜帶的油量較少,續(xù)航力短;六是防護(hù)力較強(qiáng),可靠性較低;七是高速旋轉(zhuǎn)的空氣螺旋槳和墊升風(fēng)的噪聲大,使乘坐體驗(yàn)感欠佳 。

相關(guān)記錄

氣墊登陸艇

19世紀(jì)70年代,俄羅斯積極進(jìn)行氣墊船的研發(fā)工作,俄羅斯擁有世界上最大的550t“歐洲野牛”級(jí)全墊升氣墊登陸艇,這種氣墊登陸艇由位于圣彼得堡的Almaz中央船舶設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì),“歐洲野牛級(jí)”氣墊船主尺度為57.6×25.6米,滿(mǎn)載排水量為550噸,有效載荷為30噸,配備了5臺(tái)功率為8826千瓦的NK-12MV燃?xì)廨啓C(jī),其中2臺(tái)用于提供升力,3臺(tái)用于提供推動(dòng)力。最大航速達(dá)60節(jié),在55節(jié)速度下的續(xù)航里程為300海里。它可以搭載3輛坦克、10輛裝甲輸送車(chē)或360名全副武裝的士兵。俄羅斯海軍建造了5艘此氣墊登陸艇,最后一艘于1994年交付。

同時(shí),美國(guó)在19世紀(jì)70年代也進(jìn)行了大量氣墊船研究工作。其中,美國(guó)海軍LCAC(Landing Craft Air Cushion)氣墊登陸艇,是一種航速快、沖岸機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的兩棲登陸船,它是由美國(guó)德克斯特龍船用系統(tǒng)公司 (TextronMarine Systems) 和阿馮達(dá)爾公司共同研制,氣墊狀態(tài)下全艇長(zhǎng)26.8 米、寬14.32 米,標(biāo)準(zhǔn)排水量87.2噸,當(dāng)裝載105噸作戰(zhàn)裝備時(shí),在靜水中的航速可達(dá)50節(jié)。

在90年代中期,美國(guó)軍隊(duì)對(duì)LCAC進(jìn)行了反水雷試驗(yàn),將其中12艘改裝成了具備反水雷功能的多用途艇,包含有拖曳聲納、機(jī)械和感應(yīng)掃雷設(shè)備等功能,這些船通過(guò)發(fā)射火箭推進(jìn)的滅雷彈,可以引爆海底和海灘上的水雷。同時(shí),美國(guó)軍隊(duì)的LCAC安裝了類(lèi)似于F-14飛機(jī)上的線(xiàn)控飛行系統(tǒng),用于操控兩個(gè)首推力器、螺旋槳螺距和動(dòng)力舵。另外,美國(guó)軍方針對(duì)91艘LCAC還進(jìn)行了兩個(gè)階段的SLEP(服役壽命延長(zhǎng)計(jì)劃)研究,該計(jì)劃涉及改進(jìn)通信和導(dǎo)航系統(tǒng),配備新的浮箱,并在鋁制船體上進(jìn)行防腐蝕涂層。第一階段的27艘更新計(jì)劃于2005年完成,第二階段持續(xù)到2016年完成。

氣墊輪渡

英國(guó)最大的商用氣墊船是SRN4 Mk3,它是由英國(guó)氣墊船公司開(kāi)發(fā)的大型高速氣墊渡輪,用于在英吉利海峽運(yùn)行。它是SRN4系列的一部分,SRN4系列總共建造了6艘,其中2艘的船體在中間增加了19米的長(zhǎng)度,形成了SRN4 Mk3型號(hào)。SRN4 Mk3型號(hào)采用了4臺(tái)高置的可變距空氣螺旋槳來(lái)推進(jìn),每臺(tái)槳均可隨著安裝支撐的槳塔一起轉(zhuǎn)動(dòng)。后面的兩臺(tái)槳后面分別設(shè)置了垂直安定面和襟翼。它的操縱系統(tǒng)包括搖頭槳、襟翼舵和螺旋槳槳距差等,可以在駕駛室進(jìn)行雙人聯(lián)動(dòng)同步操控,這種設(shè)計(jì)和操縱系統(tǒng)使得具有高速和卓越的操縱性能。SRN4 Mk3在2000年停止運(yùn)營(yíng)。

另外,Griphon公司在收購(gòu)BHC公司后,于2016年研制出Grifon L2000 TD氣墊渡輪,該型號(hào)的氣墊渡輪綜合了兩家公司的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng),采用了發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組驅(qū)動(dòng)的首部側(cè)推風(fēng)扇,并且具備根據(jù)需要切換側(cè)推風(fēng)扇工作狀態(tài)的功能,以提高推進(jìn)效率。此外,Grifon L2000 TD還配備了氣道甲板放氣裝置,用于控制氣墊的充放氣。在操縱方面,該氣墊渡輪采用右側(cè)的操縱桿來(lái)實(shí)現(xiàn)集成操控。

氣墊導(dǎo)彈艦艇

“西蒙風(fēng)”號(hào)(SAMUM)氣墊船是世界上最大的1000t級(jí)側(cè)壁氣墊導(dǎo)彈艦艇,歸屬俄羅斯擁有,該船總功率46600馬力,總排水量1260噸、最大排水量1050噸、最大航速40~55節(jié)、具有8級(jí)耐波性,航速在12海里時(shí)續(xù)航里程2500海里,此艦艇在2015年參加過(guò)中俄地中海軍演。

參考資料 >

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爬完華山乘坐氣墊船,帶你去黃河淺灘踩泥玩!.渭南文旅.2023-10-21

這樣的氣墊船你?見(jiàn)過(guò)嗎?.吉泰船舶.2023-10-21

陸海氣墊船參與涿州搶險(xiǎn),無(wú)人機(jī)架起信息橋梁,抗洪都有哪些“黑科技”.上游新聞.2023-10-23

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美軍打造新一代氣墊登陸艇.中國(guó)軍網(wǎng).2023-07-04

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