“氣墊”對(duì)于我們并不陌生。我們做一個(gè)小實(shí)驗(yàn):在高壓鍋里裝些水,扣上限壓閥,用手旋轉(zhuǎn)這閥,卻旋轉(zhuǎn)不起來(lái),因?yàn)殚y與鍋蓋之間的摩擦力很大;點(diǎn)火燒高壓鍋,一會(huì)兒冒出水蒸氣將閥抬起,這時(shí)你再輕輕旋轉(zhuǎn),限壓閥便在鍋上旋轉(zhuǎn)個(gè)不停!原來(lái),水蒸氣在限壓閥與鍋蓋之間形成的“氣墊”,使摩擦力極大地減小了。
名副其實(shí)的“搬運(yùn)大力士”
“氣墊”可以使摩擦力極大地減小,因此,利用新興的“氣墊技術(shù)”可以搬運(yùn)重物。有一種“氣墊滑板”結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在桌面大小的鋼板下,嵌有一圈硬橡膠,充入3個(gè)大氣壓的空氣,就可以將15噸重的物體墊升起來(lái)。由于“氣墊滑板”將重物懸浮在一層空氣薄膜上,摩擦力極小,利用1千克的力量,可以移動(dòng)成噸的重量。
這種“氣墊滑板”非常靈活,可以全方位移動(dòng),狹窄通道和拐角處行走自如?!皻鈮|滑板”安全可靠,沒(méi)有重物落地的危險(xiǎn),地面受力均勻分散,無(wú)需采取昂貴的加固措施,家庭使用時(shí)絕對(duì)不會(huì)損壞地板。需要時(shí)幾塊“氣墊滑板”還可以聯(lián)合使用,比如準(zhǔn)備移動(dòng)一臺(tái)480噸的巨型柴油機(jī),人們使用44塊氣墊滑板,將巨機(jī)頂起,然后用一臺(tái)普通絞纜機(jī)就搬動(dòng)了。
現(xiàn)代氣墊技術(shù)在搬運(yùn)方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛,還有許多專(zhuān)用裝置,在一些大型而特殊的場(chǎng)合發(fā)揮著作用。你聽(tīng)說(shuō)過(guò)“氣墊看臺(tái)”嗎?著名的夏威夷體育場(chǎng)應(yīng)用了氣墊移動(dòng)技術(shù),將體育場(chǎng)的看臺(tái)分為四段,每段重1600噸,有7000個(gè)座位,每段看臺(tái)都可以移動(dòng),根據(jù)需要組合成三種不同的形式,形成橄欖球場(chǎng)、棒球場(chǎng)或獨(dú)特的三角形結(jié)構(gòu)用于觀看演出。每組看臺(tái)用104只標(biāo)準(zhǔn)氣墊支撐和移動(dòng),氣墊使看臺(tái)能夠越過(guò)行進(jìn)路線(xiàn)上的突起障礙。
氣墊技術(shù)在搬運(yùn)巨型飛機(jī)中被廣泛使用。例如巨型轟炸機(jī)整體移動(dòng)裝置,就利用氣墊搬運(yùn)裝置,將飛機(jī)輪子托在三個(gè)支撐氣墊上,就可以實(shí)現(xiàn)全方向移動(dòng),裝、卸轟炸機(jī)。
現(xiàn)代航天技術(shù)離不開(kāi)火箭,而巨型火箭的移動(dòng)是個(gè)難題,利用一特制的“氣墊滑板”(又稱(chēng)“氣墊搬運(yùn)平臺(tái)”),便能解決這個(gè)難題。難怪人們稱(chēng)氣墊技術(shù)為安全可靠的“搬運(yùn)大力士”!
東山再起的“氣墊軸承”
機(jī)器在飛快運(yùn)轉(zhuǎn)著,它們的轉(zhuǎn)軸上安裝有各式各樣的軸承,分屬“滑動(dòng)軸承”和“滾動(dòng)軸承”兩大類(lèi)。傳統(tǒng)的“滑動(dòng)軸承”歷史悠久,但是噪聲大、磨損快,而“滾動(dòng)軸承”利用滾珠、滾棒,摩擦力減少到原來(lái)的幾十分之一。因此19世紀(jì)以來(lái),基本上機(jī)器陸續(xù)“滾珠軸承化”了,有力地推動(dòng)了工農(nóng)業(yè)的“機(jī)械化”。
然而在20世紀(jì)中葉,“滑動(dòng)軸承”東山再起,這就是“氣墊軸承”。利用高壓氣墊制成的“氣墊軸承”又叫“空氣軸承”。這種軸承沒(méi)有滾珠和滾棒,而是把3~6個(gè)大氣壓的高壓空氣打入軸承的肚子里,形成一層氣墊(也叫氣膜),轉(zhuǎn)動(dòng)軸在氣墊上旋轉(zhuǎn)得極其輕快,轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘80萬(wàn)轉(zhuǎn)。
空氣不怕熱,不怕冷,所以氣墊軸承可以在零下260℃至1500℃的范圍內(nèi)工作,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生什么熱量,所以不用加潤(rùn)滑油,連續(xù)工作20年幾乎沒(méi)什么磨損。由于在空氣氣墊上運(yùn)轉(zhuǎn),摩擦力很小,噪聲就小,對(duì)環(huán)境污染少。另外,空氣軸承不必用特殊合金來(lái)制造,甚至用工程塑料就可以,成本自然低。
作為陀螺儀的軸承,在航天火箭、飛機(jī)、輪船、潛艇中旋轉(zhuǎn)不停,在高速旋轉(zhuǎn)的牙鉆和切骨刀中(可以減輕病人的痛苦),在巨大的車(chē)床和小巧的錄像機(jī)中,氣墊軸承都出色地工作著。人們預(yù)言,進(jìn)入2l世紀(jì)以后,大部分機(jī)器都會(huì)使用現(xiàn)代“氣墊軸承”,取代傳統(tǒng)的“滾珠軸承”。
形形色色的“氣墊船”
氣墊技術(shù)最出色的表演,莫過(guò)于“氣墊船”了。氣墊船是20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的新型高速船,全墊升氣墊船對(duì)地面、支承面壓強(qiáng)很小,僅0.01個(gè)大氣壓,所以不僅能在水上行,還能在雪地、沙地、沼澤地上通行,不需修路搭橋。
當(dāng)?shù)谝凰逸d人氣墊船成功橫渡英吉利海峽后,世界各國(guó)爭(zhēng)相研制,人們形象地稱(chēng)它為“氣墊吉普”、“無(wú)輪汽車(chē)”、“飄行車(chē)”,在生產(chǎn)、生活和軍事上用途很大。
我國(guó)有漫長(zhǎng)的海岸線(xiàn),沿岸地面復(fù)雜,在淺海及沼澤地帶有豐富的石油,但勘探、開(kāi)采都很困難,氣墊船的成功使用,使這些難題迎刃而解。我國(guó)第一艘全墊升式氣墊船總功率為6000馬力,載重量為12.5噸。最大時(shí)速為80多千米。后來(lái)又有多艘氣墊船制造成功,性能更先進(jìn),已經(jīng)出口外國(guó)。
世界最大氣墊船“野?!碧?hào)在俄羅斯圣彼得堡建造完工,價(jià)值近一億美元的二艘氣墊船,時(shí)速可達(dá)60節(jié)(112千米/小時(shí)),可同時(shí)承載500人或三輛大型坦克。我國(guó)研制出氣墊登陸艇,可以用于兩棲作戰(zhàn),排水量80噸以上,載重量達(dá)到45噸,最大速度可達(dá)55節(jié)(時(shí)速100千米)。
“氣墊魚(yú)雷快艇”,時(shí)速可達(dá)200千米。靈活機(jī)動(dòng),使用極為安全方便。“氣墊消防車(chē)”可在水面上一邊行駛并一邊吸水,然后徑直駛向火場(chǎng)噴水救災(zāi),效果很好。“農(nóng)用氣墊車(chē)”可以在莊稼地上低空施肥、噴藥,效率高又不損壞莊稼。
現(xiàn)在制成“微型氣墊船”,50馬力功率,時(shí)速65千米,可以乘坐2至3人,駕駛起來(lái)很容易,是旅游景點(diǎn)開(kāi)發(fā)的新項(xiàng)目。另外,還開(kāi)發(fā)出“個(gè)人便攜式氣墊船”,僅重43千克,而且可以自行拆卸,使用時(shí)安裝很方便,可以乘坐l至2人,時(shí)速達(dá)50千米。一旦你乘上這種氣墊小船,在陸地上飄飄,在水面上飛飛,就連騰云駕霧的神仙,也會(huì)自嘆不如呀!
“氣墊技術(shù)”發(fā)展迅速
“氣墊技術(shù)”的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,對(duì)于氣墊理論的研究也逐步深入,有一些新的領(lǐng)域嘗試引進(jìn)氣墊技術(shù),一些運(yùn)輸工具具備雙重功能如虎添翼。
在一些國(guó)家出現(xiàn)了一種“氣墊汽車(chē)”,最高時(shí)速可達(dá)70千米。它可以像普通車(chē)輛那樣,在道路上利用車(chē)輪行駛,也可以像氣墊船那樣在沙漠、沼澤地和水面上運(yùn)行,它的雙重功能在特殊場(chǎng)合非常受歡迎。
“氣墊火車(chē)”是最近科學(xué)家研究的一個(gè)新課題,使列車(chē)底面與路基鋼軌之間充氣,形成一層氣墊,使列車(chē)懸浮在路基鋼軌上面,在運(yùn)行時(shí)就會(huì)大大減少阻力。基本原理與“磁懸浮火車(chē)”一致,但它利用的不是“超導(dǎo)磁體”而是利用了一層“氣墊”,所以結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多,成本也要降低很多。“氣墊火車(chē)”的車(chē)身類(lèi)似飛機(jī)的機(jī)身,但是沒(méi)有機(jī)翼、尾翼和起落架,能產(chǎn)生推力的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車(chē)身的后方,車(chē)身下部由通氣管道連接4個(gè)噴氣口構(gòu)成。國(guó)外試驗(yàn)的這種“氣墊懸浮火車(chē)”,運(yùn)行速度可以達(dá)到每小時(shí)600千米。
大名鼎鼎的“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)采用了“氣墊飛行器”的某些功能,它的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有4個(gè)“噴氣口”,位置在機(jī)身兩側(cè),特殊之處在于,噴口可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng),使飛機(jī)可以垂直起落。起飛時(shí),噴口對(duì)著地面噴出高速氣流,形成4座氣墊,將飛機(jī)平地墊升托起;升高到一定高度后,噴口轉(zhuǎn)向后方,產(chǎn)生的噴氣推力使飛機(jī)向前高速飛行;飛機(jī)著陸時(shí),噴口再次轉(zhuǎn)向地面,緩緩垂直下降,由于有一層氣墊,軟著陸非常安全?!苞_”式飛機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),已派生出多種新的機(jī)型,不需要跑道,適合在狹小的島嶼和航空母艦上使用。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,“氣墊技術(shù)”也在不斷完善,在人類(lèi)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、軍事和航空航天事業(yè)中,應(yīng)用將更加廣泛。
[責(zé)任編輯] 龐 云