我們知道,當(dāng)船在水面上航行時(shí)。由于水的阻力,航行的速度是比較慢的,如果船能離開(kāi)水面或部分離開(kāi)水面,那么航行的速度將大大提高,氣墊船就是這樣應(yīng)運(yùn)而生的,下面我們從氣墊船的產(chǎn)生、工作原理、分類(lèi)及應(yīng)用等方面加以介紹。
一、氣墊船的產(chǎn)生
氣墊船是英國(guó)工程師科克萊爾發(fā)明的,1950年,40歲的科克萊爾愛(ài)上了造船工業(yè),他辭掉了原來(lái)的工作,用自己的全部積蓄,同妻子一起創(chuàng)辦了一家小型造船公司,這時(shí),科克萊爾腦海里所考慮的是怎樣才能造出速度更快的船艇,他認(rèn)為船艇速度不高的原因是船底與水面間的摩擦產(chǎn)生了較大阻力所致,經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究,他發(fā)現(xiàn)如果用空氣作為船與水之間的“氣墊”就有可能減小摩擦。從而提高船的航行速度,于是,科克萊爾把他的這一設(shè)想具體化,他在空的貓食罐頭上裝一空的咖啡罐,用吹頭發(fā)的吹風(fēng)機(jī)作動(dòng)力進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果,靠排氣而產(chǎn)生的升浮效果令他非常滿意,接著他制造了長(zhǎng)約0.5m的模型船,在河里進(jìn)行實(shí)驗(yàn),又獲得成功,在科克萊爾發(fā)明的基礎(chǔ)上,1959年英國(guó)建造了第一艘氣墊船,航行于英吉利海峽上。
二、氣墊船的工作原理
氣墊船的設(shè)計(jì)思路就是在船底下面產(chǎn)生一個(gè)氣墊,使船體與水面不直接接觸,好像懸在空中一樣,這個(gè)氣墊是由船上的發(fā)動(dòng)機(jī)從船體上方或四周吸進(jìn)空氣,然后由船體下方噴出,由于船底四周用橡膠帶圍襯,像彈性裙子一樣,這股氣被“圍裙”似的橡膠帶圍封在船底周?chē)托纬闪艘粋€(gè)氣墊,也許有人會(huì)問(wèn),既然氣墊形成在船底和水面之間,那么就不可能密封,形成氣墊的氣體就會(huì)外泄,怎么才能保住這個(gè)氣墊呢?實(shí)際上,氣墊船的“氣墊”是流動(dòng)的,氣墊中的空氣氣流雖不斷向外噴出,但氣墊船上的風(fēng)機(jī)也在不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。不停地向氣墊補(bǔ)充氣流,從而保住氣墊,使船體浮出水面航行,水的阻力減少,因此航行速度很快,由于氣墊船可以離開(kāi)水面,所以它既可貼近水面航行,又可在陸地行駛,而無(wú)須像車(chē)輛那樣靠輪子與地面接觸,它類(lèi)似飛行,但又不像飛機(jī)那樣完全騰空而起,由于類(lèi)似飛機(jī),所以氣墊船的制造要求非常高,需要強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的材質(zhì),如鋁合金、玻璃鋼或高強(qiáng)度鋼等,并采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高速柴油機(jī)等作為動(dòng)力裝置,可見(jiàn),氣墊船是一種介于車(chē)輛、一般船舶和飛機(jī)之間的特殊船舶,它最大優(yōu)點(diǎn)是在地面和水面上一樣行駛,就是在地面上行駛時(shí)也不需要修筑公路,非常方便。
三、氣墊船的分類(lèi)與應(yīng)用
氣墊船按航行狀態(tài)分為全墊升式氣墊船和側(cè)壁式氣墊船兩種,下面分別加以介紹:
1 全墊升式氣墊船它是利用風(fēng)扇將壓縮空氣注入船底,與支承面之間形成“空氣墊”,使船體全部離開(kāi)支承面的高性能船,英國(guó)制造的世界上第一艘氣墊船即為全墊升式,全墊升氣墊船采用空氣螺旋槳推進(jìn),航行時(shí)船底離開(kāi)水面,因此具有獨(dú)特的兩棲性(即它不僅能在水面航行,也可以在陸地“行駛”)和高航速,在軍事上,氣墊艇是最理想的登陸作戰(zhàn)運(yùn)輸裝備,它的高航速、兩棲性大大提高了登陸搶灘速度,增大了戰(zhàn)術(shù)突然性,對(duì)于各種地形的岸都能上得去,利于突破敵人的防線,全墊升式氣墊船不但可在冰雪、沼澤、礁灘上航行,也可在無(wú)碼頭設(shè)施的沿海島嶼???,實(shí)施不間斷的后勤補(bǔ)給;同時(shí)也是獵雷艇、掃雷艇的理想艇型,另外,還可用于在淺灘、灘涂、島嶼間擔(dān)負(fù)巡邏警戒、交通運(yùn)輸、搶險(xiǎn)救災(zāi)等任務(wù)。
與一般登陸艇相比,由于全墊升式氣墊船具有良好的通過(guò)性(即不受潮汐、水深、雷障、登陸障礙及近岸海底坡度、底質(zhì)的限制),因而可在全世界70%以上的海岸實(shí)施登陸作戰(zhàn)(水中航行的登陸艇只能在全世界17%的海岸線登陸),另外,這種登陸氣墊船在戰(zhàn)斗裝載的情況下,仍能以30~40節(jié)甚至更高的航速航行(1節(jié)等于每小時(shí)1海里,也就是每小時(shí)行駛1.852千米),大大縮短了登陸部隊(duì)暴露于敵人火力下的時(shí)間,加快了上陸速度,提高了登陸部隊(duì)的安全性。
目前,美國(guó)海軍的新型全墊升式氣墊登陸艇LCAC氣墊登陸艇最為先進(jìn),LCAC氣墊登陸艇服役后,與各種登陸艦先后進(jìn)行了協(xié)同試驗(yàn),它可依靠自身動(dòng)力通過(guò)操縱來(lái)自由進(jìn)出各種登陸艦船塢。
2 側(cè)壁式氣墊船這種氣墊船的船底兩側(cè)有剛性側(cè)壁插入水中,首尾有柔性圍裙形成的氣封裝置,可以減少空氣外逸,航行時(shí),利用專(zhuān)門(mén)的升力風(fēng)機(jī)向船底充氣形成氣腔,使船體飄行于水面,它常選用輕型柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)作為主動(dòng)力裝置,用水螺旋槳或噴水推進(jìn),航速可達(dá)20~90節(jié);有較好的操縱性和航向穩(wěn)定性,但不具備兩柄性,由于這種氣墊船氣腔中的空氣不易流失,托力比全墊升式大,而且功率消耗小,適合建造大型船只,因而其軍用價(jià)值頗受各國(guó)海軍重視,認(rèn)為它比全墊升式氣墊船更有發(fā)展前途,美國(guó)海軍甚至稱(chēng)這是“水面艦艇發(fā)展史上的一次重大革命”。
近幾年來(lái),隨著“同裙”壽命的提高、造價(jià)的下降和水下更換“圍裙”技術(shù)的進(jìn)展,以及氣墊系統(tǒng)所采用的航行控制裝置,它在波浪中的搖擺性能大為改善,現(xiàn)代側(cè)壁式氣墊船的剛性側(cè)壁已發(fā)展為細(xì)長(zhǎng)的兩個(gè)船體,兼有高速雙體船的優(yōu)點(diǎn),又稱(chēng)氣墊雙體船或表面效應(yīng)船(SES),是一種發(fā)展非常迅速的船型。
從上世紀(jì)50年代后期起,我國(guó)即著手氣墊技術(shù)的應(yīng)用研究以及氣墊船的開(kāi)發(fā),50多年來(lái),在氣墊技術(shù)方面,通過(guò)原理研究、模型試驗(yàn)、中間試驗(yàn)和試用,已基本掌握了全墊升式和側(cè)壁式氣墊船技術(shù),進(jìn)入實(shí)用化型號(hào)的研制和應(yīng)用階段,近年來(lái)我國(guó)對(duì)氣墊船的研究工作,一刻也沒(méi)有停止過(guò),相信不久的將來(lái),國(guó)產(chǎn)大型氣墊船定會(huì)研制成功并公開(kāi)亮相。