气垫船的发展历史

气垫船的发展历史气垫船的发展历史有100多年。100多年前，人类就设想利用气垫来作运输工具，但当时的科学技术极端落后，这一设想仅仅只能停留在设想阶段。直到近10年来，由于周边射流理论、高速柴油机及气轮机的迅速发展，气垫船的围裙不断改进，才使气垫船的建造成为可能。气垫船的发展大约经历了以下3个阶段：第一阶段在1953-1958年，称为研究和试制阶段。1953年，英国人科克雷尔首创了完整的气垫理论，证实了周边射流可有效地保持气垫，并应用此理论研究气垫船。1958年，人类历史上的第一艘气垫船SR一N1型气垫船终于在英国诞生。第二阶段在1959-1964年，称为走向实用阶段。先前的气垫船采用的是刚性喷口和没有围裙的周边射流。1960年，在SR一N1气垫船上，首次使用近半米高的围裙，这种围裙是周边射流的柔性延伸，有了围裙，气垫船就像汽车有了轮胎一样，能高速地在水面和陆地上行驶。1961年5月，英国人宜称：气垫船可作为民用客船、渡船和军用的登陆艇、反水雷艇和快艇。1963年，英国人在建造SR一N2型气垫船时引进了气囊结构，使围裙的高度和承受波浪冲击的性能均有显著提高。1964年，英、美等国对气垫船的围裙连接方法、飞升、推进和操纵装置等方面都作出了很大的改进。第三阶段从1966年至今，称为全面发展阶段。1967年，英国在SR一N3型气垫船上使用囊指型围裙，它使气垫船的耐波性和适航性都有较大改善，为气垫船向大型化和军用方向发展创造了条件。1968年，英国气垫船公司建成了180吨重的大型高速客运气垫渡船，它的研制成功，告诉人们气垫船在民用方面同样大有可为。从上面的介绍可见，英国在全浮式气垫船方面一直处于领先地位，这与英国政府的大力支持是分、不开的。1958-1972年，英国政府先后拨款达1130万英镑，这无疑加快了气垫船的发展步伐。美国政府对气垫船技术也是十分重视，只是发展与英国不同。美国从1960年起，主要将精力用在研制侧壁式气垫船上。从1963年建成10吨的XRI型侧壁式气垫试验船开始，到1973年，经过三次改型，即由XRIA到XRIB再到XRIC型，排水量从10吨增加到19吨。1969年，美国海军与通用航空喷气公司签订了喷水推进的100吨SES一100A型侧壁式气垫船的合同，不久又与贝尔空间公司签订了超空泡螺旋桨推进的100吨SES-100B型侧壁式气垫船合同，他们把这两种侧壁式气垫船作为试验船，在不同地区、不同气候、不同海况等条件下进行航行和武器发射试验，取得了意想不到的成功。1976年，当SES一100B型侧壁式气垫船以60节航速高速航行时，并成功地发射了导弹。这次试验的成功，大大加快军用气垫船的发展速度，也为今后建造2000-4000吨级大型侧壁式气垫船作好了准备。气垫船既可贴近水面航行，又可在陆地行驶，无须像车辆那样靠轮子与地面接触。气垫船虽然像一般船舶那样在水面航行，但又不像一般船舶那样靠水的浮力来支撑；气垫船能够飞行，但又不像飞机那样完全腾空而起。由此可见，气垫船是一种介于车辆、一般船舶和飞机之间的特殊船舶。也许有人会问，既然气垫形成在船底和水面之间，那么就不可能密封，形成气垫的气体就会外泄，怎么办？实际上，气垫船的“气垫”是流动的，气垫中的空气射流虽不断向外喷出，但气垫船上的升力风机也在不停地运转，不停地向气垫补充气流。气垫船在航行时将船体完全抬出水面，因此，阻力小而航速高，机动灵活而又水陆两用。但气垫船也有稳定性差、操纵困难、失速大和抗风能力差等缺点。经过科学家的努力，一些缺点已得到了较好的改进，但仍未能从根本上克服。到上世纪80年代，气垫船开始向民用运输、工程领域发展，例如英国的气垫平台公司开发了工程用重吊气垫船，有效载荷从50吨到2500吨，主要应用于北海油田的浅海钻井供应、重型设备运输、浅水铺管、浅海风电场等工程。随着技术和相关工业产品的进步，在最近的20年，国外在小型气垫船技术和产品开发方面取得较快的发展，其应用领域越来越广阔，已发展到：抢险救灾、行政执法、交通运输、科考勘测、工程作业、湿地保护、军事警备、观光、娱乐、体育竞赛等领域。较知名的企业有英国的格里芬公司、海湃公司、气垫平台公司；美国的近代公司、工艺公司；俄罗斯的海王星气垫船有限公司、欧洲威贝卡公司；澳大利亚的airlift公司，为在上述领域普通车船难以进入的沙漠河湖、滩涂沼泽、湿地、冰区雪地、浅水等区域执行任务提供平台和手段。我国的气垫船发展始于上世纪60年代，以708所、海军、702所为核心研究开发，于上世纪70年代末研制成功中型（722型）全垫升式气垫登陆试验艇，载重量15吨，主要用于军事用途，由天津的大沽船厂建造，为后续的实用化打下了基础。到目前为止我国在中型气垫船的开发方面有所进步，在大型气垫船方面仍然依靠国外技术，在小型气垫船领域的开发基本处于空白状态，主要靠产品进口和引进国外技术，例如今年3月中旬，广船国际公司与澳大利亚AirliftHovercraft公司签署了2艘580型气垫船购买合同和该型气垫船的技术转让合同，以试图提高自主开发的起点，下图为该形气垫船的军民两用照片：气垫船高速运行于水气界面，是介于造船与航空两个行业之间的边缘学科，在总体设计技术方面，其运输效率及有效载荷比与气垫长宽比、气垫压长比、流量系数Qc、总压比、波高与裙高指高比、动压比、迎风面积比、桨盘面积比、总流量比、风机盘面比等呈现复杂的函数关系，到目前还没有现成的设计方法和专门的标准规范可用。其主要的关键技术有：垫升与推进技术、浮态与稳性（在水中）、垫升静稳性与动稳性（在空气中）、气垫力与水动力响应、操纵性、结构与强度、围裙系统的气弹与水弹响应、气垫分割与流道系统响应等，在许多方面需要通过理论分析、模型计算与模型试验、风洞试验和实船试验相互检验与验证，不断积累。目前我国在该领域从事技术开发的单位主要有708所、702所、上海交大、哈尔滨工程大学等学术层面的院所，从事开发的企业寥寥无几。目前已有十数家单位从国外购买小型气垫船用于抢险救灾和工程勘探。