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第一节
气垫船的定义与分类

气垫船是高性能船舶之一,可分为全垫升气垫船和侧壁式气垫船(含厚侧壁的部分气垫支撑双体船)。其利用船载大功率垫升风机,把空气压入柔性围裙内,在柔性围裙、船底与水面或地面之间形成高压气垫,从而将船体大部分或全部托离水面或地面,降低水阻力以实现高速航行。

从支撑船体重量的举升力中的静水力、气动力、水动力所占比例的角度,可绘制举升三角形,如图1.1所示。图1.1中也展示了高性能船的族谱,可以得到现有气垫船种类的定位分布。

图1.1 静水力、气动力、水动力举升三角形及高性能船分类关系

一、全垫升气垫船

全垫升气垫船在船体四周下部与船底装有用橡胶涂覆骨架的织物等柔性材料制成的围裙,利用垫升风机将空气加压后注入围裙内,在围裙与船底、水面或地面一起形成围蔽的空间内产生气垫升力,将船体全部托起,仅围裙下部的一圈手指与水面或地面柔性接触,并由高置的空气螺旋桨或喷气装置推进,具有优良的两栖性、快速性和越障能力(见图1.2)。

图1.2 全垫升气垫船原理示意图

按照不同的垫升原理,全垫升气垫船可分为周边射流气垫船、多气室气垫船和增压室气垫船。气垫船柔性围裙围成宽大的气垫面积降低了船体重量作用在水面或地面上的压强,低于成年人双脚站立时产生的触地压强,仅相当于滑雪者站立在长长的雪橇上时的触地压强。因此气垫船除在水上航行外,还能在沙滩、沼泽、冰雪、草地和沙漠等地域运行,可用于在此类地形区间担负巡逻警戒、交通运输、抢险救灾等任务(见图1.3)。

图1.3 全垫升式气垫船自如运行在水陆界面处

按照航行速度不同,将低于阻力峰速度以下航行的低速全垫升气垫船称为气垫平台。气垫平台同样具有气垫船的两栖性好、触地压强小及地形适应能力强的特点,但其速度低、载重量大,既可以设计为带推进装置的自航式气垫平台,也可设计为自身不带推进装置的被动式气垫平台。

二、侧壁式气垫船

侧壁式气垫船,又称表面效应船。它以侧壁静水力、气垫升力共同支撑船体重量,速度相对较低,早期还被称为“捕捉气泡船”。一般侧壁式气垫船为双体船型,两侧为薄的刚性侧壁,或为非对称双体船型,静态时侧壁和船体浸入水中依靠浮力支撑船体全部重量。船首、船尾装有柔性围裙,与侧壁及船体底面一起形成围蔽空间,在垫升风机产生的高压气流作用下形成气垫,将船体部分垫高,船体下部形成气垫空腔,降低侧壁或双体浸入水中部分的比例,从而降低船体受到的阻力(见图1.4)。

图1.4 侧壁式气垫船

由于侧壁式气垫船在垫态航行时并未全部脱离水面,因此与全垫升气垫船采用导管空气螺旋桨推进方式不同,侧壁式气垫船一般采用更为高效的水螺旋桨或喷水推进装置推进。但在垫态航行时,侧壁式气垫船吃水浅,尤其是高气垫压力刚性侧壁的内吃水更小,水动力推进装置设计中必须考虑吃水变化。

相对于全垫升气垫船,侧壁式气垫船的气垫静升力仅需承担部分船体重量,故能大大节省垫升功率并有利于向大型化方向发展,且具有良好的操纵性和航向稳性,但缺点是不具备两栖性。现代侧壁式气垫船进一步发展为双体侧壁式气垫船,除了具有侧壁式气垫船特性外,还兼备双体船的良好稳性、宽大甲板面积和舱容等特点,成为气垫船与双体船的杂交船型。

侧壁式气垫船通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装置推进,航速可达20~90节

双体气垫船相对双体船降低了阻力,但增加了复杂的垫升系统需要额外增加垫升功率,因此总体上只适合在相对速度更高的区间使用。 yCfjS+/H3Sc1eyhmMJd++1eEatZNaYDXDL3UMAmUroiq9KuroFXbBbIT0DJK/oyt

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