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气垫船又叫“腾空船”,是一种以空气在船只底部衬垫承托的气垫交通工具。气垫通常是由持续不断供应的高压气体形成。气垫船主要用于水上航行和冰上行驶,还可以在某些比较平滑的陆上地形和浮码头登陆。气垫船是高速船的一种,行走时因为船身升离水面,船体水阻得到减少,以致航行速度比同样功率的船只快。很多气垫船的速度都可以超过五十节。气垫船亦可用非常缓慢速度行驶,在水面上悬停。

简介

气垫船是利用高压空气在船底和水面(或地面)间形成气垫,使船体全部或部分垫升,从而大大减小船体
美国LCAC气垫船

美国LCAC气垫船

航行时的阻力,实现高速航行的船。
气垫是用大功率鼓风机将空气压入船底下,由船底周围的柔性围裙或刚性侧壁等气封装置限制其逸出而形成的。
19世纪初,已有人认识到把压缩空气打入船底下可以减少航行阻力,提高航速。1953年,英国人科克雷尔创立气垫理论,经过大量试验后,于1959年建成世界上第一艘气垫船,横渡英吉利海峡取得成功。
气垫船原理

气垫船原理

1964年以后,气垫船类型增多,应用日益广泛。目前多用作高速短途客运、休闲旅游、执勤巡逻、救援抢险、商业、勘察测量、军事等方面,航速可达60~80海里/小时。
气垫船的缺点是耐波性较差,在风浪中航行失速较大。气垫船船身一般用铝合金、高强度钢或玻璃钢复合材料制造;动力装置用航空发动机、高速柴油机或燃气轮机;船底围裙用高强度尼龙橡胶布制成,磨损后可以更换。
英国是最早研制气垫船的国家。60年代初,英国海军就组建了气垫船试验分队,对不同类型的气垫船进行一系列的作战环境试验,如用于猎扫雷、两栖登陆、发射导弹、反潜等,并从中选出合适的艇型。已装备海军部队的有50吨级BH7型多用途气垫艇。其中:BH7-Ⅴ+型猎雷气垫艇携带猎雷设备时,能在波高3米海况下,以10节航速进行猎雷作业。BH7-Ⅴ型战斗气垫艇是快速导弹巡逻艇,装有两座“飞鱼”战舰导弹和一座双管30毫米自动炮。BH7-Ⅳ型后勤支援气垫艇可运送170名全副武装的登陆兵,或者运载3辆野战卡车及60名战斗人员等。还有105吨级的VT-2型导弹气垫艇,装有2座“奥托马特”舰舰导弹和1门76毫米自动舰炮,装载能力32吨,还可作反潜、扫雷、布雷和后勤支援用。
俄罗斯Zubr级气垫登陆艇由圣彼得堡“阿尔马兹(Almaz)”中央设计局造船股份公司设计建造,全长57.4米,艇宽22.3米,据称是世界上最大的气垫军舰。据北约有关报道称,从1986年以后俄罗斯建造了十艘Zubr级气垫登陆艇。美国海军早在越南战争期间就应用了气垫登陆艇,取得了实战经验。后来于1978年建造了JEFF(A)、JEFF(B)两艘160吨级的两栖气垫登陆试验艇,经过大量试验比较,确认以JEFF(B)为基础发展海军气垫登陆艇(LCAC)的计划。从80年代起开始小批量生产,强化试用演练和改进提高,同时进行各项技术保障的同步建设。美国军方提出了崭新的登陆概念:以大型两栖攻击舰为主体,携带气垫登陆艇、水陆两栖坦克和陆战队进行远洋作战。海湾战争中,美海军2个两栖编队(包括“黄蜂”级两栖攻击舰、“惠德贝岛”级船坞登陆舰等多艘舰)携带17艘LCAC型气垫登陆艇,频频进行两栖登陆佯动,充分显示威力,对伊军起到了威胁和牵制作用。在索马里、海地危机和孟加拉国抗洪救灾行动中,LCAC都成功使用过,被誉为现代登陆艇的佼佼者。日本等国亦要订购LCAC艇。美国陆军对其所属的26艘LACV-30气垫运输艇也十分满意,并准备购置更大载重量的气垫运输艇。
法国有总重27吨、航速60节、能运载120名士兵的军用气垫艇。加拿大制造了总重35吨级的“船夫”级,作为北极地区军用物资运输工具。还有芬兰、澳大利亚、印度尼西亚等许多国家也都在从事气垫船的军事应用开发工作。
英国气垫平台公司建立于1970年,负责开拓、设计和制造重吊气垫船。这种独特的经验和知识,以及40多年的成功设计、开发和运营,与海洋制造业和基础设施建设相结合,使得英国气垫平台公司成为国际重吊气垫船的最
佳选择,处于世界领先地位。
重吊气垫船就像气垫船。然而,重吊气垫船是能够承载非常沉重的负荷可达2500吨,是专为在商业和工业环境中使用。该重吊气垫船工作在相对低的速度,提供一个稳定的平台,用于移动重物。英国气垫平台公司成熟的技术,可在气垫上移动大型重物。从制造的重吊气垫船有效载荷从50吨到2500吨不等。重吊气垫船是完全水陆两栖,在漂浮关闭时像一个标准的海洋驳船,可以行驶在平坦的地面条件,例如沼泽,浅水,松软的泥土,冰,冻土,沙洲,湿砂,深水等。重吊气垫船是钢结构,可以工作在温度范围从-40°C到+40°C。
右图是英国气垫平台公司制造的HTS1200型重吊气垫船,载重量1200吨。

著名品牌

气垫船自从20世纪50年代中期开始在英国问世以来,在英国、美国得到极大发展,在气垫船研究、设计、工艺、制造、服务等方面达到国际一流水平,在世界气垫船领域处于领导地位,产生了几个世界气垫船一线著名品牌。其次,是加拿大、澳大利亚的气垫船企业,发展紧跟英美国家步伐,工艺制造等方面接近世界水平,属于气垫船二线品牌。前苏联的气垫船发展很快,尤其是在军用气垫船的研发、生产领域,后来居上,取得了惊人的发展,已经跻身军用气垫船研发的世界领先地位,只是由于保密,不为世人所知,随着前苏联的解体分裂,其保密的气垫船军工技术渐现端倪。中国气垫船发展很缓慢,研发制造水平远远落后于俄罗斯,还没有形成国际竞争力,需要国人共同努力。
世界气垫船九大著名品牌分别是:

格里芬

作为世界气垫船的创始者和领导者,英国格里芬气垫船公司研究和制造气垫船从1959年开始,原来是一家与气垫船的发明者、世界气垫船创始人—科克雷尔爵士共同联合创建的气垫船设计公司,拥有无与伦比的、国际领先的气垫船技术基础,是世界中大型气垫船设计与制造领域的先驱者,世界气垫船组织成员。格里芬公司追求创新产品、精益生产、卓越服务、最低成本和合理价格的最新思想,其使命是要保持中大型气垫船在设计、制造和经营领域的世界领先地位,为客户提供首屈一指的服务。
格里芬气垫船是由柴油发动机驱动,可飞驰在土地、水雷、砂、泥、冰、雪、沙、岩石、杂草、原木、沼泽、杂物和急流之上,在全世界被广泛应用于军事、准军事、商业和救援,无论是南美洲的丛林,还是北极的严寒环境,都无法阻挡格里芬气垫船的飞驰。在商业领域,格里芬气垫船被广泛用于客轮、物资运输、休闲旅游、调查工作、石油勘探、湿地保护、土木工程支持、海岛气象、水文勘测、移动医疗诊所、搜索及救援等。在军事领域,格里芬气垫船被海军、陆军和准军事客户在全球使用,包括海岸警卫队的巡逻艇、两栖攻击舰、快速攻击、排除地雷、消防救援、警务执勤、海关辑私、物流后勤、医疗诊所、紧急救援队和突击队任务等。格里芬气垫船还受到世界各地的救援服务机构的欢迎,被用于机场救援、工程技术支持、破除冰凌、防洪抢险和流动医疗诊所等。
格里芬气垫船公司拥有全球35个国家的150多个经营机构,在中国由上海海湃气垫船有限公司总代理经销。所销售的两栖气垫船拥有全世界最宽泛的产品线,长度从6.8米到33.7米,载重量从380公斤到22.5吨,乘客从6人到180人,并可提供不同的配置。同时,还定制各种吨位的特种气垫船(气垫平台),以满足客户需求,为客户提供国际领先水平的、具有最新科技元素的气垫船。
右图为英国“格里芬”8000TD大型商业气垫船:82客座,速度超过每小时93公里,有两个840匹水冷柴油发动机,载重量9.3吨。

近代

美国近代气垫船公司成立于1960年,是世界上最原始和最有经验的气垫船制造商,是世界轻型气垫船的创始者,世界气垫船组织主席。
美国近代气垫船公司集50余年轻型气垫船的设计、开发和工程经验之大成,所制造的救援、休闲、商业和军事轻型气垫船,被确认为世界轻型气垫船行业标准。近代气垫船创新的反向推力系统,全球专利,使得近代气垫船成为唯一有效的可刹车和倒退的气垫船,是同行业中最轻和最安静的气垫船。近代气垫船创新的美观设计,体现了所有的优点和进步:并排的座位,完全密封舱,高度发达的反向推力,制动性和可操作性,更多的驾驶舱空间,增加推力、低净重和高载重量等。
为什么你要拥有自己的小船、皮艇、划艇、喷射船、摩托艇、雪地车,你只需要近代气垫船就足够了。近代气垫船是集所有功能于一身的全季节休闲车,可顺利飞行在任何深度的土地,水,砂,泥,草,沼泽,雪地,沙漠、冰或盐淡水等地形,让你探索使用船只和其他车辆无法到达的地区。近代气垫船船体采用聚氨酯泡沫和玻璃纤维复合,比传统玻璃钢船体更加坚固、更有浮力和更安全,而且比传统船只更经济省油。
近代气垫船公司不仅拥有国际领先技术,更比世界其他气垫船制造商提供了一个较低的合理的气垫船价格,给予客户长期的稳定运行和物有所值,并在50个国家拥有销售网络,中国的总代理是上海海湃气垫船有限公司,以支持气垫船终身保障,满足中国客户期望。
右图为美国“近代”3877型休闲商业气垫船:55匹、4客座、带制动器。

比尔·贝克

英国比尔·贝克气垫船公司建于1973年,是世界气垫船组织成员,专门制造可操作的气垫船和气垫船F1系列比赛用船。同时,比尔·贝克公司在英国气垫船F1系列比赛中,提供比赛用气垫船设计。比尔·贝克公司在赛车气垫船设计方面持续成功,为世界的气垫船俱乐部的赛车手们在更大的、所有形式的地形提供最满意的比赛用气垫船,这是在当今世界上没有其他气垫船公司可以做的有效工作。
比尔·贝克公司还设计特种气垫船,用于运输,测绘,污染监测等。
右图为英国“比尔·贝克”BBV-F1型比赛专用气垫船。

通用

美国通用气垫船公司成立于1967年,由航空工程师创建,所生产的气垫船,操作简单,表现良好,实现运营成本低。通用气垫船不断投入研发资金,持续推进气垫船技术发展,带给客户世界上最创新的气垫船。美国通用气垫船公司是世界气垫船组织成员。
美国通用气垫船提供创新、高速气垫船的设计和解决方案。在休闲娱乐、商业和救援气垫船的设计方面,突出安全性和可靠性。四冲程的功率、安静的运作和效率是通用气垫船的设计优势。新的混合创作,结合气垫船和地效技术而设计制造的会飞气垫船,在现在和未来,扩大了会飞气垫船和地面效应工艺的应用潜力。
右图是美国“通用”19XRW型会飞气垫船。

海湃

英国海湃气垫船公司是世界气垫船组织成员,在世界轻型气垫船行业是后起之秀,经过20多年的发展,在轻型气垫船领域具有领先优势,是世界气垫船海洋休闲标准的制定者和唯一执行者,世界轻型气垫船的领航者。
英国海湃气垫船采用了最新的CAD设计、数控工程和和高密度聚乙烯船体的制造方法,导致更快的生产时间,并确保更短的交货时间。海湃气垫船的设计方法已经赢得了全世界的赞誉,比任何其他供应商生产更多的气垫船。海湃气垫船是为心灵的海上安全而设计的驱动器,非常方便和乐趣。海湃气垫船非常适合于休闲、商业、救援和巡逻,是一种水陆两栖气垫飞船,它可以让你悬停在任何平坦的表面,包括水、冰、雪、沙、泥和草。 冰,雪,沙,泥和草。海湃气垫船非常方便、舒适、乐趣,而且安全、可靠、耐用。你不需要成为一个飞行员去驾驶的海湃气垫船,它的设计很容易使用,10分钟后,你就会掌握基本驾驶。
海湃气垫船在世界上46个国家设有销售网络,在中国和中国精密机械进出口总公司合作,建立了上海海湃气垫船有限公司,以满足日益增长的中国轻型气垫船需求。
右图为英国“海湃”SPX 120-1型气垫船:4-5客座、120匹。

工艺

美国工艺气垫船公司成立于1984年,是世界气垫船组织成员,其唯一业务是气垫船、气垫船拖车、相关配件及更换部件的设计,工程,制造和营销。
美国工艺气垫船有从2人至10人,长度从3.2米至6.7米,发动机功率从65匹至250匹的广泛可选范围,船体结构坚固,内衬高浮力材料,非常可靠。工艺气垫船可从陆地飞到水,过泥滩、沼泽、薄或厚的冰层,并可以用于休闲、救援、应用环境、土地测量和更多方面。
美国工艺气垫船在全世界有着良好的销售,市场前景相当广阔,中国上海海湃气垫船有限公司是美国工艺气垫船公司在中国的总代理销售机构。因为美国工艺气垫船的设计、工艺、制造水平一流,且价格实在、服务优良,可充分满足中国客户的需求。
右图是美国“工艺”HT2000型商业气垫船:装配大功率航空发动机250匹和2个螺旋桨,动力强劲,并有较长的内部座舱和舒适的座椅,9-10客座。HT2000型气垫船的船舱有敞开型、半舱型、全舱型三种,舱盖可拆卸,以满足各种气候环境要求。HT2000型气垫船具有静止悬停系统,可在任何平坦表面悬停,可在运行中刹车。在陆地、冰和水面上非常灵活,可以原地180和360度转弯。

海马

澳大利亚气垫船控股有限公司专注于设计和制造安静的高速气垫船与地面效应船,有近30年的气垫船和地效飞行船研发和制造经验,地效飞行船技术处于世界领先地位。
澳大利亚气垫船公司的“海马”系列全舱型气垫船,有多种型号:速度25、速度30、速度60、速度90等,载客从25人到90人,或者载重量从2.5吨到9吨,座椅很容易拆下来运载货物。“海马”系列气垫船运行平稳,定向控制、操作简单,非常安静,装饰豪华,外观时尚,船身采用海洋级铝合金制造,可以配备长程油箱、仓储设施、厨房、卫生间。“海马”系列气垫船可探索任何的浅水区、珊瑚礁、沙、泥或雪,运送两岸旅客,适合旅游及商业用途,是世界上最先进、最安静的客轮。澳大利亚气垫船公司的产品在中国由上海海湃气垫船有限公司总代理。
右图是澳大利亚气垫船公司1992年制造的Hf-25型地效飞行船。

空客

加拿大空中客车气垫船公司是世界著名的高品质中大型气垫船制造商和供应商,专注于设计和制造中大型气
垫船,有近40年的气垫船研发和制造经验,技术水平处于世界领先地位。加拿大空中客车气垫船公司生产多种型号商业气垫船:海盗V12、先锋V18、矢量V25、先锋V40等,载客从16人到45人,广泛应用于商业、旅游、军事等领域。
加拿大空中客车气垫船公司还为农业、林业、矿业、石油业等行业定制重吊气垫船,载重量从1吨到20吨以上。
加拿大空中客车气垫船公司在世界53个国家设立销售机构,近年更加注重中国市场开发,授权上海海湃气垫船有限公司为其经销总代理。
右图为加拿大“空中客车”矢量V25型商业气垫船:370匹、30客座、全舱型。

海王星

俄罗斯海王星气垫船公司具有30多年气垫船制造历史,气垫船研发和制造能力在俄罗斯气垫船行业处于领先地位,是俄罗斯气垫船的领导品牌。30多年来,海王星气垫船公司生产了超过400个型号的气垫船,有军事气垫船和民用商业气垫船,代表产品有:Bars、Gepard、Puma、Sobol、Irbis、Bizon、Alligator、Argo、Leopard。目前,海王星10型气垫船是俄罗斯紧急情况部主要使用的两栖气垫船,海王星15型是俄罗斯边防部队使用的军事巡逻气垫船。
海王星气垫船可全年运行在河流、湖泊、沿海地区的海洋,其主要特点有:
1。灵活的气垫保护式手指裙围,这是俄罗斯气垫船中唯一采用这种类型的裙围,个别裙段轻微损坏不影响气垫船运行性能。使用海布伦橡胶涂层的柔性防护裙围非常耐磨。
2。船体外壳由高强度铝镁合金和复合材料制造,不生锈、耐冲击、防水。
3。获得专利的双引擎布局。左和右引擎有独立的电源和冷却系统,在一个引擎发生故障的情况下,气垫船可继续运行移动。安装有机载计算机控制面板,监控引擎的性能。
4。变距螺旋桨。气垫船可围绕中轴盘旋,反向运行。螺旋桨采用航空真空压模技术,玻璃钢叶片,强度高于铝。
5。采用低周向速度旋转的叶片,显著降低螺旋桨噪声。
6。舒适的客舱,噪音水平在客舱内不超过75分贝。
俄罗斯海王星气垫船公司正不断努力,研发和制造性能一流、价格适中的商业气垫船,同时在世界上10多个重要市场,和当地大型公司合作设立分销机构,在中国授权上海海湃气垫船有限公司为海王星气垫船总代理,将优秀的海王星气垫船介绍给中国客户。
右图为俄罗斯“海王星34”型商业气垫船在航行。

分类

气垫船按航行状态分为全垫升气垫船和侧壁式气垫船两种。

全垫升

全垫升气垫船是利用垫升风扇将压缩空气注入船底,与支承面之间形成“空气垫”,使船体全部离开支承面的高性能船,英国制造的世界第一艘气垫船即为全垫升式。
全垫升气垫船采用空气螺旋桨推进,航行时船底离开水面,因此具有独特的两栖性和较好的快速性。在军事上,气垫艇是最理想的登陆作战运输装备,它的高航速、两栖性大大提高了上陆抢滩速度,增大了战术突然性,有利于上得去,突得破。垫升式气垫船不但可在冰雪、沼泽、礁滩上航行,也可在无码头设施的沿海岛屿停靠,实施无码头组织不间断的后勤补给,有利于向纵深突击;同时也是猎雷艇、扫雷艇的理想艇型。另外,还可用于在浅滩、滩涂、岛屿间担负巡逻警戒、交通运输、抢险救灾等任务。
Zubr级气垫船

Zubr级气垫船

由于全垫升式气垫船具有良好的通过性,受潮汐、水深、雷障、登陆障碍及近岸海底坡度、底质的限制小,因而可在全世界70%以上的海岸实施登陆作战(排水型登陆艇只能在全世界17%的海岸线登陆)。另外,这种登陆气垫船在战斗装载的情况下,仍可以30~40节甚至更高的航速航行,大大缩短了登陆部队暴露于敌岸防火力下的时间,加快了上陆速度,提高了登陆部队的安全性。
目前,美国海军的新型全垫升式气垫登陆艇LCAC气垫登陆艇最为先进。LCAC气垫登陆艇服役后,与各种登陆舰先后进行了协同试验,它可依靠自身动力和操纵自由进出各种登陆舰船坞。海湾战争中,LCAC艇参加了作为两栖佯动的“雷击临近”大型演习。目前,俄罗斯拥有世界上最庞大的气垫登陆艇编队。(详见文后资料一。)

侧壁式

这种气垫船的船底两侧有刚性侧壁插入水中,首尾有柔性围裙形成的气封装置,可以减少空气外逸。航行时,利用专门的升力风机向船底充气形成气腔,使船体飘行于水面。它常选用轻型柴油机或燃气轮机作为主动力装置,用水螺旋桨或喷水推进,航速可达20~90节;有较好的操纵性和航向稳定性,但不具备两栖性。由于这种气垫船气腔中的空气不易流失,托力比全垫升式大,而且功率消耗小,适合建造大型船只,因而其军用价
值颇受各国海军重视,认为它比全垫升式气垫船更有发展前途,美国海军甚至称这是“水面舰艇发展吏上的一次重大革命”。特别是近年来,随着围裙寿命提高、造价下降和水下更换围裙技术的进展,以及气垫系统采用航行控制装置,它在波浪中的摇摆性能又大为改善。现代侧壁式气垫船的刚性侧壁已发展为细长的两个船体,兼有高速双体船的优点,又称气垫双体船或表面效应船(SES),是一种发展非常迅速的船型。
1985年,苏联海军建造了世界上第一艘用作导弹护卫舰的侧壁式气垫船“海狮”号。目前,除俄罗斯之外,挪威、西班牙分别研制了排水量370吨的用作水雷对抗艇和反潜轻型护卫舰的表面效应船。美国海军在一系列实验成功的基础上,正在着手研制较大型的侧壁式气垫船,如3000吨级的导弹驱逐舰等。

中国发展

中国气垫船的发展。从50年代后期起,中国即着手气垫技术的应用研究以及气垫船的开发。40多年来,在气垫技术方面,通过原理研究、模型试验、中间试验和试用,已基本掌握了全垫升式和侧壁式气垫船技术,进入实用化型号的研制和应用阶段。气垫技术的开发和应用,适应了军民特种需要,为船舶在特定环境(如浅水急流、江河上游险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河口近岸和冰雪地区)的航行以及两栖登陆等创造了条件。

研究试验

50年代后期,为探索气垫新技术,全国40多个单位组织力量,开始原理研究和模型试验,进而试制载人试验
气垫船

气垫船

车和试验艇。有些单位用航空发动机作动力,采用空气螺旋桨推进或喷气推进;有些单位研制的气垫船兼能上岸;也有些单位则研制以陆用为主的试验性地面效应器或气垫车,名为“漂行汽车”、“无轮汽车”、“气垫飞行器”等等。名称虽不同,但实质均属全垫升式气垫模型。当时这些试验船均未装围裙,操纵性不佳,海上和陆上试验都发现不少问题,只停留在原理性的应用研究阶段。1960年,国防科委副主任张爱萍主持召开全国气垫技术会议,现场展览比试各型试验车和试验艇后,明确以船为主要研究方向,并决定缩短战线,相对集中力量,循序渐进,对关键技术问题组织协作攻关,从此改变了以往“遍地开花”的局面。1961年后,全国处于调整时期,科研经费短缺,物资供应困难,许多单位相继停止了对气垫技术的研究,出现了大起大落的现象。
1962年,国家科委船舶专业组组织制订了船舶科学技术发展十年(1963年到1972年)规划,将气垫技术的开发列入规划项目。国防科委确定由七院为主,继续组织研究工作。1963年到1967年,东北地区沈阳松陵机械厂利用航空活塞式发动机相继研制成全垫升式气垫试验艇“松陵l”号、“松陵2”号和“松陵3”号。初期采用单层周边围裙,继而改用周边射流火腿形柔性围裙,在松花江、旅顺近海以及辽河水网地区都进行了试航试验。上海708研究所专门组织力量,成立研究机构,于1963年后的五年间相继在沪东造船厂试制总重为4吨级的小型全垫升式气垫试验艇711-1号和711-2号。初期只采用硬体周边射流,继而增装火腿形柔性围裙,最后在71l-2号艇上改用囊指形围裙,建成后均先在上海淀山湖和黄浦江反复试验,研究气垫船航行的基本性能中关于飞升、推进、埋首、倾覆、稳性和侧漂等问题。711-2号艇后经改进,采用了可变正负螺距的可控螺距空气螺旋桨,全艇机电系统操纵和驾驶由一人集中控制,加上围裙提升与舵联动,使艇的回转半径显著减小,操纵性大为改善,具有顺利驶入河汊、飞越稻田、上岸退滩、逾越沟渠等能力,湖面试航航速曾达98千米/小时。1967年在四川金沙江段和云南西双版纳澜沧江上试航时,在湍急滩流中向上游冲滩成功。该艇返沪后再经改进,又沿黄浦江、长江口驶到舟山沿海进行耐波性试验。在此期间,为探索船体两侧增加入水刚性结构以形成侧壁而便于水螺旋桨推进的术,708研究所又于1966年设计、试制侧壁式气垫试验艇711-3号,经在淀山湖和黄浦江进行航行试验后,又至金沙江、澜沧江及舟山等地进行一系列中间试验,顺利越过激流和泡旋水(其间又进行横稳性及首尾气封、首加水翼等多项试验),取得初步成功。通过上述各型中间试验艇的多项试验,中国从实践上开始掌握气垫技术应用于船舶的基本规律,
登陆演习中的中国724型气垫登陆艇

登陆演习中的中国724型气垫登陆艇

为试用创造了条件。
1965年冬,国家科委副主任张有萱召开船舶技术政策讨论会,决定促进国内气垫船的发展,并以解决军民急需任务为目标开展试用艇的研制。此后,共有全垫升式试用艇2型,侧壁式试验、试用艇4型,由内河逐步推向沿海深入试验。
右图是登陆演习中的中国“大沽”级(722-2)气垫登陆艇从“934”号登陆舰旁驶过的图片。
60年代后期,为适应沿海岛屿之间的交通需要,人民解放军总后勤部委托708研究所设计全垫升气垫交通试用艇716型,1978年由沪东造船厂建成。该艇总重16吨,设计载重量2吨,当年在淀山湖试航,航速达100千米/小时。后即调广东海区试用,因发现航空活塞发动机用高挥发性汽油容易引起事故而停止使用。
1975年,海军拟试验气垫艇登陆,委托708研究所设计中型全垫升式气垫登陆试验艇722型。在冶金、机
722 系列气垫登陆艇

722 系列气垫登陆艇

械、航空等工业部门和天津市的有关厂所大力协助下,该艇于1979年建成调试。该艇总重65吨,设有艏艉门,可装l辆辎重车或1个登陆步兵加强连,载重量为 15吨,艇体为铝质,配用退役返修的航空汽油活塞式发动机4台,总功率为4×1100千瓦,航速达89.8千米/小时。1980年,该艇组织两次长航程试验:第一次来回塘沽、秦皇岛间,第二次横跨渤海湾,绕成山头到达青岛,两次航程共计约800海里。试验结果表明,艇的稳性、垫升性、操纵性和快速性良好,机件、轴系和围裙等在精心维护下能正常运行,但主机故障率高,噪音大,在海洋环境中耐蚀性差,尤其是以高挥发性汽油为燃料不符合实战要求,只能作为中间试验之用。1981年到1982年,以708研究所为主,海军和702研究所密切配合,在青岛海域和东海吴淞口外海组织了两次在3级海情下的耐波性和快速性试验,进行艇体结构振动、围裙应力、应变以及舱室噪音测试,为实用化型号的研制提供了第-手海上实验数据。
60年代后,国内对于侧壁式气垫试用艇的研究十分活跃。60年代后期,为适应川江、金沙江快速交通客运的需要,由708研究所设计,沪东造船厂建造出侧壁式气垫艇713型,并于1971年交重庆轮船公司试用。该艇为铝结构,用国产首批试制的12V135型增压高速柴油机作动力,载客80多名。但由于主机故障多,维修难,经济效益差,故未正式营运,1973年后闲置不用。1977年,该艇经改装修复,与其它气垫船一起作编队远程试航,由重庆航行至宜宾,又上溯金沙江到新市镇,返回宜宾后又上溯泯江到乐山,再返重庆,全程1500余千米,经受了急流、陡壁、浅滩、大旋涡和急转弯的考验。
1967年,人民解放军总后勤部委托708研究所设计、求新造船厂建造浅水急流区段用喷水推进侧壁式气垫艇717型。该艇于1973年建成,总重12吨,载重2吨,用国产12V150ZC柴油机作主机,功率为220千瓦,航速仅42.8千米/小时,未达到设计要求。该艇于1975年后停用,调回708研究所改进,改进后命名为717-A型,其操纵性能良好,靠离码头方便,江中航速达48.5千米/小时,能在拥挤航道中行驶。
70年代开始,上海船舶运输科学研究所致力于采用玻璃钢船体结构、适于水网地区使用的气垫客艇的开发工作。针对内河水浅、湾多、船多、航速不宜过快等特点,研制了双扇联动的5吨全玻璃钢侧壁式试验艇,1975年试航成功。
1970年,708研究所设计出钢质艇体、玻璃钢上层建筑的沿海侧壁式气垫试验艇719型,主机采用3台12V180Z型高速柴油机,每台功率880千瓦。由于十年动乱的影响,该艇延至1978年才竣工。该艇航速偏低,只有64.8千米/小时,从福州长航470海里至上海,沿途作多次试验,发现轴系振动、围裙撕裂和尾封积泥等问题。1983年该艇经改进命名为719-1型,艇长增加6.5米,总重增至96吨,客位增加到180名,航速为57千米/小时,经济性有所改善。该型艇由芜湖造船厂承担施工,建成后曾在南京旅游公司营运。
通过上述各型试用艇在内河、沿海进行的大量试验,我们基本上掌握了气垫技术应用于船舶的垫升性、推进性、快速性、稳定性和操纵性等诸多问题的规律,并从实践和理论上开始对气垫船耐波性进行研究,为走向实用化打下了基础。

研制生产

为推进气垫技术应用于船舶的开发工作早日实用化,1980年5月,国务院国防工办主持召开了第二次全国气垫技术专业会议。会议认为,中国的气垫技术所以长期停留在试验和试用艇阶段,主要是由于缺乏适用的动力设备系统,以及艇体与柔性围裙材料不配套。鉴于科研经费有限,故需先从研制小型、内河用气垫艇开始,逐步向河口、沿海用中型艇实用化过渡。1982年10月又召开了第三次气垫技术专业会议,检查研究向实用化过渡中发生的困难和问题,进一步统一思想,加强领导,提出解决问题的措施和办法。在改革开放政策的指导下,有关部门引进国外先进技术和设备,经过五年的努力,主要关键器材设备得到基本解决,气垫艇的开发事业终于进入实用化阶段。
(1)内河用侧壁式喷水推进气垫客艇
80年代初,上海船舶运输科学研究所与安徽省水运科学研究所合作设计WD401内河侧壁式喷水推进气垫艇,由巢湖船厂建成并小批量生产。该艇总重16吨,有40个客位,航行吃水0.45米,航速达32千米/小时,具有良好的经济性。
1981年,708研究所对717-A型艇进行第二次改装,命名为717-C型艇,后以此为原型艇,为重庆轮船公司设计、建造了载客54名的717-2型艇“岷江”号,为重庆轮渡公司设计、建造了载客70名的717-3型艇。两艇航速分别为 46.9千米/小时和44千米/小时,客舱噪声在75分贝左右,建成后均在重庆营运,从1984年10月起连续服务数年,平时由重庆到泸州单程249千米,夏季到宜宾单程372千米,只需6小时到8小时30分,大大缩短了运行时
716型全垫升式气垫交通艇

716型全垫升式气垫交通艇

间。
716型全垫升式气垫交通艇
(2)港湾河口用侧壁式气垫客艇
1980年,天津市委托708研究所设计并由大沽船厂建造港湾用侧壁式气垫旅游艇“津翔”号。该艇用耐蚀铝合金建造,推进用2台12V150ZC型高速柴油机,垫升用1台12V150ZC型主机,总功率880千瓦。1983年到1985年,该艇曾在上海至南通线试营运,机械设备可靠,围裙寿命达600小时,各项机件正常,但在三级海况航行时耐波性欠佳。
1985年,708研究所在719-l原型艇的基础上,设计了719-2型“鸿翔”号侧壁式气垫渡船,由中华造船厂试制,1987年冬交付使用。该船总重123.5吨,采用3台进口的 TBD234V16高速柴油机作为主机,航速44~50千米/小时,载客258名,用于上海到崇明的短途客运,使航渡时间从原来两小时缩短至四十五分钟。实船营运表明,其性能稳定,飞升、推进动力装置可靠,围裙寿命已适应营运要求,是实用化的船型之一。
724 型气垫登陆艇

724 型气垫登陆艇

(3)小型全垫升式“气垫吉普”
为了在沼泽、滩涂、淤泥等一般车、船难以到达的地区使用,大港油田指挥部委托708研究所研制可用火车运载的小型全垫升式“气垫吉普”。该艇系用耐蚀铝合金做艇体,配用2台汽车汽油机,功率为2×44千瓦,采用导管螺旋桨和囊指型围裙,总重2.6吨,可载客8名。用户使用后,续订4艘。为了减少主机故障率和桨叶颤振,该艇后改用进口的道依茨(Deutz)风冷高速柴油机。该改型艇(7201型)由杭州东风船厂和芜湖造船厂小批量生产,先后已建造17艘,交付有关军区、人民武装部、黄河水利委员会和大港油田等用户使用。1987年,河南省旅游局委托708研究所设计、上海飞机制造厂建造用于黄河旅游的7212型全垫升式气垫船。该船于1989年建成,命名为“郑州”号,总重10.3吨,载客33名,采用3台道依茨BF6L913C风冷柴油机(1台用作垫升动力,2台用作推进动力),另外配有2只导管空气螺旋桨,分置于尾部左右。该船是用于开发黄河旅游资源的实用型气垫船。
中国724型气垫登陆艇在进行登陆演习

中国724型气垫登陆艇在进行登陆演习

中国724型气垫登陆艇在进行登陆演习
(4)沿海全垫升式气垫交通艇和登陆艇
1983年,应军事需要,708研究所与沪东造船厂共同负责改装716型全垫升式气垫交通艇。其主机改用3台进口的道依茨高速风冷柴油机,总功率950千瓦,艇体适当加长,改用导管螺旋桨,重新设计了垫升、推进系统和围裙。1984年到1985年,该艇经反复调试、试航和整修并改善轴系和空气螺旋桨后,各项技术性能均达到实用要求,1988年夏曾航渡南海诸岛,供训练使用。
1983年,409型燃气轮机研制成功,每台功率2205千瓦,燃用轻柴油,满足实用要求。708研究所在722原型艇的基础上,采用409型机作动力,设计了沿海中型全垫升式气垫登陆艇722-2型。为提高围裙寿命,改善耐波性能,该艇改用低阻响应围裙;为提高船体结构耐海水腐蚀能力,采用了新研制的镁铝合金。该艇配备2台 409型燃气轮机,同轴分支驱动风扇和导管空气螺旋桨。燃气轮机动力装置应用于气垫艇,需攻克诸如机、桨联合控制、进气过滤、排气引射和低工况航行等技术关键。为此,单机在制造厂试车台空负荷试验成功交货后,又进行了模拟气垫船具体条件的各种陆上联调联控试验,以及变工况与机、桨联合控制等性能测定。1986年,动力装置陆上各项模拟试验成功,1987年装船;1988年,大沽船厂建成气垫登陆艇并开始试航;1989年,海上及两栖登陆试验获得成功,后即交付使用。这是中国气垫船技术跨入实用化阶段的一项重要标志。
(5)气垫技术在其它方面的应用
气垫技术在其它方面的应用已有新的进展。1981年黑龙江省水运研究所与上海船舶运输科学研究所共同设计的200吨级气垫分节驳船,在低速运行时有一定减阻效果,起到节能作用。又如上海船舶修造厂于80年代初利用非自动式气垫平台将该厂制造的低速重型船用柴油机整机运至码头趸船。再如为运送石油勘探、开采所需的重型器材设备通过滩涂、沼泽及潮湿等地区,708研究所设计了低速自航气垫平台,总重 80吨,有效载荷35吨,装2台轻12V180柴油机,额定功率各为 660千瓦,1985年由杭州东风船厂建成并交天津大港油田使用。

应用

军事

气垫船的工作原理是利用大功率风扇向船体底部快速压入大量空气,使船体底部与水面之间形成压力很大
的气团,将船体部分甚至全部托离水面。这样就犹如在船体与水面之间加入了一个流动的气垫,减小了水对船体的阻力,从而使船体可以在水面上或较为平坦的陆地高速行驶。气垫船的前进动力一般也是靠船身上的风扇向后吹动空气获得,犹如早期飞机上使用的螺旋桨动力装置那样。气垫船具有许多优良的特性,它航速快、声场磁场压力场小、隐蔽性好、适应性强等,尤其适于在登陆作战中作为登陆输送工具使用。但也存在一些不足,主要是航程较短、耗油量大、经济效益较低等。
右图为英国格里芬500TD军事气垫船准备登陆。
气垫船具有许多优良特性,使之在军事上有着广泛的用途。从目前来看,其在军事上应用的主要方面有:
输送登陆兵
全垫升气垫船航速快、且具有两栖行驶能力,既能在离水面一定高度航行,也可以在海滩、泥泽、沼泽、水网稻田、冰雪地等较平坦的地形上航行,并能在一定的航速下穿越相当于气垫船 围裙高度70% 左右的障碍,跨越相当于艇体三分之一宽度的壕沟,能适应大多数海岸带环境。据美军方的研究,使用气垫船作为登陆
输送工具时,可以在世界上的海岸线的约75% 的地段实施登陆行动,可见气垫船的登陆地段适应性非常强。在使用气垫船作为登陆输送工具时,相较传统排水型输送工具有许多优点。首先气垫船可以直接将登陆兵越过海岸的沙滩或淤泥输送到陆地上,既提高了上陆速度,减少登陆兵上岸冲击距离,缩短暴露在敌岸滩火力下的时间,又能越过相当多的各种自然的、人工的登陆障碍,使登陆点的选择范围更广、更灵活。另外,基本排除了传统登陆方式的潮时选择困难,可以实现全潮时登陆,使登陆时间的选择更加灵活,增加了己方登陆时的主动权。因此,气垫船是一种比较理想的登陆作战上陆输送工具,受到各国两栖作战部队的青睐,在许多国家的两栖作战部队中得到了较广泛的应用。
右图为加拿大“空客”先锋V-18型军事气垫船登陆作战。
扫雷破障
气垫船能大部分或全部脱离水面运行,且自身的磁场、压力场等特征不明显,水中的障碍物一般对其无作用或作用较小,水中的爆炸物也不易被其引爆。如传统的阻碍排水型舰艇的障碍物和一些岸滩障碍物对其不起
作用,而一般水雷也不会在气垫船驶过时爆炸,且即使在气垫船附近的水里爆炸时,其对气垫船的损坏程度远比排水型舰船小得多,因为气垫船底下的 气垫!能相当程度减少水中爆炸冲击波的影响。利用这一点还可以运用气垫船作为扫雷平台,搭载扫雷具扫雷。当气垫船作为破障分队的输送平台和工作平台时,由于其航速高可以节省不少航程时间,还可以利用其越障的特点,将破障分队在障碍区自由输送,从而可采取灵活多样的分段破障方法,加快破碍作业进程,提高破障效率。
右图为美国近代1874型军事气垫船在边防巡逻。
作为武器平台
气垫船作为运载工具有许多优点: 航速快、受海浪等海况影响小、船身低隐蔽性较好等。采用气垫船搭载
反舰导弹进行反舰作战,往往可以取得突袭的效果。有军事专家认为,装载反舰导弹的小型气垫船的反舰能力,甚至可以与排水量2000 -3000吨级的导弹护卫舰相媲美。另外气垫船由于脱离水面航行,其噪声特征小,不易为潜艇发现,且潜艇对其有效的攻击能力很有限,因而受其威胁较小,是很好的反潜平台。吨位比较大的气垫船也可以作为快速机动的火力支援平台,实施火力支援。
右图:英国格里芬1050TD军事气垫船在输送海军陆战队士兵。
其它军事用途
气垫船的航行速度快,费效比也较高,在一些特定场合下(如远离港口码头时)是运输物资等后勤补给品
的很好方式。另外在搜索、营救海上伤员等方面也有较大的优势。一方面搜救速度快,可以在较短时间内有效地搜索较大范围的海域,另一方面营救方便,可以直接停在海面,比直升机悬停工作容易,且受环境干扰小得多,可适应较高海况。另外,气垫船还可以作为快速布雷的平台工具,相较常规舰船有许多独到的优势。
右图为美国工艺HG1000型军事气垫船执行军需物资补给任务。
关于气垫船军事应用的建议
大家知道,我军现役的072系列(072-Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ)坦克登陆舰存在一定的不足:即使在离岸20千米处放下两栖坦克,以现有63A的13.5千米/小时的水上速度,要花约90分钟时间才能上岸,这么长的时间暴露在敌人的炮火下对登陆部队来说是极其危险的,而且也失去了登陆作战的突然性。因此,在未来的登陆作战中,速度快的气垫船可能充当重要角色。但是,从前面的介绍可以看出,中国现阶段的气垫船吨位较小,运载量少,航速较低,远不能满足未来登陆作战的需求。要在短期内研制出吨位大、航速快、由海岸到海岸的大型气垫船并非易事。在军事应用方面,笔者认为有必要从俄罗斯引进大型气垫登陆舰--“鹳”级和“贼鸥”级。
如果引进俄罗斯的“鹳”级或“贼鸥”级气垫登陆舰,就可以在短时期内实现“从海岸到海岸”的快速、高效的登陆作战。“鹳”级气垫登陆舰标准排水量220吨,满载排水量298吨,装载能力为80吨,可装载4辆轻型坦克加上50名士兵,或2辆中型坦克加上200名士兵,或3辆装甲人员输送车加上100名士兵。最高航速达70节,舰体长43.7米,宽17.08米,主要武器装备为两座AK-630M防空速射火炮。“贼鸥”级全长57.6米,宽25.6米,据称是世界上最大的气垫军舰,排水量550吨,装载能力130吨,可载3辆主战坦克(如T-80B坦克),或8辆BMP-2步兵战车,或10辆BTR-70装甲运兵车加上230名士兵。“贼鸥”级航速为60节,主要武器为2座AK-630舰炮和2座可伸缩式122毫米火箭发射装置,此外还可设两条雷轨。该级舰设计有一个船首和一个船尾坡道板,用于卸载快速登陆部队和作战物资。
引进“鹳”级和“贼鸥”级的优越性是很明显的。以台海为例,最窄处仅130千米左右,也就是说只要一个多小时就可以横渡海峡。如果利用10艘“鹳”级气垫登陆舰,仅一个波次就可以运送大约20辆96式或98式主战坦克、或是1500名陆战队员到达登陆地点。如果换成“贼鸥”级的话,一个波次就可以运送约30辆96式或98式主战坦克,或是3600名陆战队员,而且由于其速度快,体积相对小,防空火力也不弱,在类似台湾海峡这种高危性海域,其生存力自然远远高于万吨级的大型两栖登陆舰。在未来的登陆作战中,“鹳”级和“贼鸥”
级气垫登陆舰编队可以充当第一梯队首先冲岸,建立桥头堡;再配合大量的072-II/III/IV型坦克登陆舰作为第二梯队巩固阵地;其他的民用船只和运输舰则作为第三梯队,负责运送大量的装备和物资上岸。
当然,近年来中国并没有放弃对气垫船的研究工作,尤其是对大型气垫船军事运用的研究一刻也没有停止过。相信不久的将来,国产大型气垫登陆舰定会研制成功并公开亮相。
右图:英国格里芬8100TD军事气垫船在近海巡逻。

救援

世界各地的救援服务机构都认为:气垫船能够迅速飞过水、薄冰或碎冰块、洪水和积雪,执行快速安全的搜索和救援行动,是在诸如沼泽地或海滩等特殊环境下唯一高速、有效的救援工作平台。因为气垫船可安全地悬浮在垫升裙2/3以下的地形,使上述救援人员能够前往乘坐常规的救援船只或车辆无法到达的地区执行救援任务。
右图为美国“近代”3626型气垫船在执行救援任务。
当临近海岸或沼泽的机场周围地理环境复杂,气垫船往往是唯一能够在这些地区提供救援服务的平台。这些独特的两栖高速船配
备了全面的消防和救生设备,几乎可以在任何紧急情况下出动。目前使用“救援气垫船的机场有:新加坡国际机场,奥克兰国际机场,邓迪机场(英国),香农机场(爱尔兰)。
右图为英国“格里芬”2400TD救援气垫船在英国邓迪机场待命。
在一些最偏远和交通不便的角落,为了得到医疗诊所和用品,气垫船可是唯一的解决办法。气垫船可以提供清洁、安全和宽敞的小房间,可以设置成套的最新医疗设备来满足诊疗要求,以形成理想的流动医疗诊所。在苏丹工作的联合国世界粮食计划署,在冰冻的湖泊、沙洲和泥滩使用气垫船执行难民救援行动。
世界红十字会使用美国“工艺”气垫船来帮助灾区和高地救援。
在救援的情况下,时间是至关重要的。“工艺”救援气垫船HG1000型使用拖车装载,加载、卸载拖车在30秒内,并且很容易地通过标准的汽车拖动,易于使用,快速部署,可以迅速到达洪水淹没区或到达泥和冰/低温等救援地区,没有昂贵的运输需要和费用。HG1000型气垫船采取足够的动力驱动,在泥、沙和浅河的救援速度可达到7公里/小时,并可增加救援配置,如搜索灯,吊点,GPS 和无线电台等。
右图为英国“格里芬”8000TD气垫船在执行救援医疗任务。
救援气垫船在冰上的重要性是,气垫船飞过厚或薄的冰渣,在几分钟内救起溺水者,然后安全返回。
但是气垫船在洪水情况下工作的突出作用是少为人知。当洪水突发、河流突破水坝和住宅区时,如果用船只沿着淹没的街道、围墙、倒下的树木、淹没的墙壁和车辆等水下障碍行驶,这几乎是不可能的,因为这将损坏船只的螺旋桨。而气垫船则完全不受水下障碍物的影响,并能够在任何水深中飞驰。
由于浅水原因,大型船只无法沿海岸线执法,而气垫船可以全年使用。更重要的是执法人员在检查非法移民、走私时,气垫船可以从水到土地进行追逐,沿着泥泞的或沙质海岸线、海滩地区,且飞过泥滩和沼泽。
右图为英国“格里芬”救援气垫船在海边展开救援行动。

休闲旅游

想象一下,拥有自己的休闲旅游气垫船去游乐度假!
气垫船不同于其他任何个人水上运动器材、越野自行车、喷射船或个人的船舶,它为您提供了更多的乐趣。不仅如此,气垫船也很容易使用,并提供无与伦比的兴奋,是任何寻求刺激的人求之不得!
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使用您的气垫船的想象力,尽可能去没有人能去的地方!不要忘记,气垫船是不受地形限制,也不需要花费时间寻找和支付使用船台或码头。
气垫船开辟了一个全新的世界--个人选择,是为所有的家庭的理想而制造。气垫船适应性强,足以满足每个人的想法。您可以使用气垫船:悠闲地游弋,轻松地滑过冰和水,速度快的乐趣,探索新的地方,冬季休闲,或带领您的朋友和家人旅游。
右边四张图是美国“近代”气垫船在休闲旅游的应用。

商业

气垫船在商业方面的应用非常广泛,可以为您提供需求响应和灵活的解决方案。主要应用领域有:
· 巡逻执勤 · 石油勘探 · 破冰防凌 · 林业管理 · 海岛气象 · 商业捕鱼
· 环保工作 · 野生动物保护 · 调查工作 · 黄金开采 · 生物研究 · 油污清理
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· 海岸科考 · 渔政执勤 · 林政执勤 ·风电检测 · 科学考古 等等--
商业气垫船将帮助您登陆到越野车或船只无法进入的地形去工作:
· 沙滩 · 沼泽 · 湿地 · 雪地 · 急流 · 滩涂 · 停机坪 · 冰层
· 泥地 · 草地 · 沙漠 · 流凌 · 公路 · 水面
右图为美国“工艺”HG700型气垫船在进行勘察工作。
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