当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

国外气垫船的应用与发展


国外气垫船的应用与发展
0 前 言 作为一种理想的海洋登陆运载工具, 气垫船自诞生之日起就受到了人们的重 视。它是一种以空气在船只底部衬垫,利用船底与水面间的高压气垫作用,让船 体部分或全部提升,能够快速水上行进的运载工具,人们称之为气垫船或者气垫 登陆艇。由于气垫船不是排水型舰船,航行时不需要利用水的浮力支持船体,因 此除了可以在水面航行,还可以在沼泽地、湿地以及较为

平坦的陆地上行驶。这 些功能是其他水面舰船所不具备的优势,因此可作为江河湖海的运载工具,广泛 用于运输大型货物,在那些浅水急流、江河上游险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河 口近岸以及冰雪地段航行更能够体现出气垫船的使用价值。据相关资料报道,英 国最先注意到气垫船在军事上的应用价值,2O世纪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了一系列的突战环境下试验,用于扫 雷、两栖登陆、发射导弹、实施反潜等。其海军部队已装备的有能在浪高3m情况 下以1O节航速进行扫雷作业的50t级BH7型多用途气垫船,BH7-V型快速导弹巡逻 艇气垫船,以及可运送170名全副武装士兵的BH7-1V型气垫登陆艇。美国海军在 越南战争期间就使用了小型气垫登陆艇,实战性能很好。另外,俄罗斯、法国等 国家也都研发出了各式的气垫船。 1 气垫船的发展概况 气垫船的应用最早可以追溯到l9世纪中叶,由英国科学家Cockerell创立了 气垫理论。鉴于一般船只航行的最大阻力来自于船体与水之间的接触,他发现如 果以空气作为船只与水之问的 “气垫” 就可能大幅减少阻力, 从而提高航速。 1959 年, 英国第一艘气垫船SRN1成功地横渡了英吉利海峡, 其航行稳定性、 装载能力、 全天候行驶以及冲滩能力给人们留下了深刻的印象,立即引起了各国的注意。 气垫船按照垫升方式可分为全垫升式和部分垫升式。 全垫升式气垫船又称为 全浮式气垫船,是在船底四周设有柔性橡胶围裙,约束空气形成,使得整个船体 在压缩的空气作用下升离水面,使用空气螺旋桨推进,用空气舵控制方向;而部 分垫升式气垫船,也称为侧壁气垫船,是在船体两侧设置刚性侧壁,而在船首和 船尾设置柔性橡胶围裙以维持气垫的,由于采用水下螺旋桨或喷水装置,其能航

行于水面,航行速度高于普通船只,但是低于全垫升式气垫船。显然全垫升式气 垫船是一种很好的登陆工具。据相关资料说明,全球海岸适于登陆的海滩有25% 适用于排水型登陆艇(部分垫升式气垫船),而全垫升式气垫船则不受此限制,所 以全垫升式气垫船也就成为了各国争先研发的首选目标。 全垫升式气垫船的工作 原理参见图1。典型的全垫升式气垫船参见图2、3。 2 气垫船的结构和材质 气垫船的基本结构是以一个扁平的铝合金箱型主承力结构为基础, 箱体上平 面是主甲板,内部则布置有燃油舱、水密隔舱、通风道、船侧浮箱,箱体四周配 置有柔性的气垫围裙(参见图2)。按其结构,气垫围裙可以分为三种:一种是英 国BHC公司袋指状围裙;一种是HDL公司的环扇式围裙,另一种是法国Bertin公司 的独立气囊式围裙。袋指状围裙是由袋形涂覆织物和指形密封件构成;而环扇式 结构则由环状涂覆织物和扇形密封体构成,扇形密封件又有内扇和外扇之分,其 结构相同。空气先泵人“袋”或“环扇”结构里,再进入“指”状或“扇”状围 裙里,形成一高压气垫,托起船体。独立气囊是在船底四周装配上许多独立的气 囊,空气通过鼓风机逐个或成组进入胶布气囊中。形成均匀的气垫,将船体与水 面隔离。这三种气垫围裙结构参见图4。 制作气垫船围裙的材料通常采用尼龙和聚酯织物。在BHC的围裙系统中,密 封件系统用的材料较重, 质量达到4. kg/m2, 5 其中尼龙织物质量不超过1. kg/m2; 2 在HDL围裙系统中,质量达到1.5 kg/m2 ,所用的尼龙织物质量约为0.4 kg/m2。 而Bertin独立的袋式气囊结构,用质量介于这两者之间的织物来制作完成。通常 大多数围裙采用的涤胶层主要采用天然橡胶或氯丁橡胶, 也可以采用天然橡胶与 聚丁二烯并用,或者天然橡胶与丁苯橡胶并用。用于寒带地区的气垫船,其围裙 材料以及密封材料还要求有良好的耐低温性能。通常,采用氯丁胶涂覆织物制作 的围裙可以使用几年的时间。而密封件材料所面临的环境是,由于要在苛刻的条 件下使用, 这些系统所表现出的损坏程度主要取决于气垫船是水上行驶还是在硬 质地面上行驶。在水面上行驶,吸水性是个重要因素。在这种情况下,损坏的速 度取决于围裙系统的结构、船体上的位置、行驶航速、海面情况和海滩环境。例 如在BHC围裙系统中,装配在气垫船尾部的密封件的工作寿命为100工作小时;装 在气垫船船首的密封件的工作寿命为400工作小时。通常在水面行驶的气垫船,

其整个围裙系统的使用寿命是长的,主要是拖曳速度很慢。对在硬质地面上搬运 重载的气垫船,其主要的损坏形式是涂胶层的磨损,而损坏的速度与气垫压力、 负荷、行驶速度和地面情况有关。 大型海上轮渡气垫船密封材料损坏的主要原因之一是由于织物和涂胶层之 间粘着强度不够而导致离层,这是因为密封件承受非常严重的屈挠所致,另外涂 胶层也会出现磨损,特别是在海滩上行驶和在船坞滑台上起动的两栖气垫船,其 围裙系统也因波浪冲击和空气损耗而造成磨损。在这些情况下,使用高耐磨和耐 切割的胶料以及在与地面接触的那一面覆以一定厚度的耐磨涂胶层是非常重要 的。气垫船上密封件在苛刻的环境下的工作寿命为200小时。此外,围裙的磨损 也是不容忽视的问题,特别是在军用的气垫船上更是不能忽视的因素,Kevlar 纤维商品化生产为气垫船带来了转机。Kevlar纤维是一种质量轻、强度高的合成 纤维,它的应用主要是从增强的角度来考虑。围裙采用的涂胶层仍然是天然橡胶 或氯丁橡胶,或天然橡胶与丁苯橡胶并用。采用Kevlar纤维作为围裙的增强材料 后,围裙的强度有了明显提高,质量有所减轻。采用这种材料制备的围裙满足了 气垫船苛刻的行驶要求,也为大型气垫船(50t级以上)打下了基础。 3 气垫船的研制与应用现状 近20年来,国外研制和开发的中、大型重载气垫船,都获得了成功应用。这 首先是气垫船具有全天候应用的优势,可以在那些浅水急流、沼泽地带、浅海深 滩以及冰雪冻土地带行驶,特别是在环境苛刻的水路、陆路行驶,显示出了普通 船只不可比拟的优势。美国、俄罗斯、英国、法国等国家都成功地研制出了一系 列气垫船,其主要应用情况如下。 3.1 美国 从上个世纪70年代开始,美国就开始了大型气垫登陆艇的研制工作。1977 年10月, 美国在佛罗里达州的海军海岸系统研究中心建立了一个攻击快艇试验机 构,负责气垫登陆艇的研制工作,并建造了JEEF(A)和JEEF(B)两艘160t级气垫登 陆试验艇。通过对这两艘试验艇的海试和对比,美海军选择了以JEFF(B)型试验 艇作为继续研制的基础,最终发展成LCAC大型气垫登陆艇。LCAC采用了开放式甲 板构型,以一个扁平的铝合金箱型主承力结构为基础,箱体上平面是主甲板,箱 体内部则配置燃油箱、 水密隔舱、 风道等。 底部是允许直接接触地面的加强结构,

箱体四周安装有气垫围裙。在非气垫充气状态,浮力由箱体直接提供;在气垫充 气工作状态,则从垫升风扇输送的高压气体,经过风道进入气垫船的下方,依靠 产生的压力将整个气垫船托起,升离水面。在主箱体顶部两侧中部,对称布置着 左、右机舱,每个机舱横向布置燃气轮机,一台用于驱动垫升风扇,另一台用于 驱动空气螺旋桨。LCAC系统总体布置见图5。 两台燃气轮机的输出轴通过联动离合器联接在一起。 在机舱的前方是垫升风 扇舱,舱里有两个并联布置的大型离心风扇(用来产生可托起船体的气垫)。垫升 风扇舱顶部各有一个回转式喷气推进器,可对艇的姿态进行控制,改善艇的机动 能力。两侧机舱中间是装载甲板,宽度最大可加宽至8.2 m,有效装载空间可达 到168m2 。动力装置采用四台TF-40B型燃气轮机作为主动力装置。其中两台作为 垫升动力,另外两台作为推进动力。TF-40系统燃气轮机采用同心的前输出双转 子结构,压气机为轴流式叶轮加离心式叶轮的组合式压气机。燃烧室采用回流式 燃烧室,四级涡轮都位于燃烧室内。由于燃烧室区域与涡轮区长度上重合,有效 降低了发动机长度。整机结构尺寸为1.32m 长,0.89m 宽,1.05m 高,发动机质 量600 kg。其性能数据见表1。 表1 名称 长度(垫升状态)/m 宽度(垫升状态)/m 高度(垫升状态)/m 装载甲板长度/m 装载甲板宽度/m 装载甲板面积/m2 首跳板宽/m 首跳板接地角 尾跳板宽/m 尾跳板接地角 参数 26.8 13.3 7.2 20.4 8.24 168 8.65 14o 4.5 14
O

LCAC主要性能参数 名称 设计载重/t 最大载重/t 满载排水量/t 最大排水量/t 航速/节 航程/海里 操作人员/人 动力装置 功率/kw 参数 55 68 151 165 40 200 5 TF-40B×4 3430×4

由于LCAC气垫登陆艇以JEEF(B)型气垫船为原型发展而来,在艇体结构、操 纵性、螺旋桨剥蚀和气垫围裙防飞溅等方面做到了优化的设计配置,因而具有理

想的快速性、良好的通过性和两栖行驶性,大幅度减少了因潮汐、水深、雷区、 登陆障碍和近海岸坡度等对登陆行动的限制。 这种LCAC气垫登陆艇可以在全世界 70%以上的海岸实施登陆行动。资料显示,LCAC稍作改动即可执行诸如扫雷、反 潜和导弹攻击等军事任务。 LCAC气垫登陆艇是美国海军陆战队进行登陆作战的利 器,可实施美军“人不沾水”的登陆,以最快的速度把登陆部队送上敌方滩头。 海湾战争中,美海军2个两栖编队(包括“黄蜂”两栖攻击舰和“惠德贝岛”船坞 登陆舰)携带l7艘LCAC气垫登陆艇,频频进行两栖登陆佯动,对伊军起到威胁和 牵制作用。在索马里、海地危机以及孟加拉抗洪救灾行动中,LCAC都有成功的应 用记录,被誉为现代登陆艇中的佼佼者。美军LCAC装备数量已经超过8O艘。另外 美军还装备有26艘LACV-30型飞垫运输艇,效果非常好。LCAC气垫登陆艇不但现 在是,而且在未来较长一段时间内依然是美海军以及海军陆战队必须配置的装 备。同时它也被欧洲及其盟国采用。由于LCAC的优异性能,日本首先引进生产, 随后韩国也引进生产。例如韩进重工引进LCAC技术,生产出了LSF-Ⅱ型高速气垫 船,满载排水155 t,有效载荷55 t,主机为4台ETF-40B型燃气轮机,航速40节。 3.2 英国 英国是最早研制气垫船的国家,1959年英国建造了第一艘气垫船,在横渡英 吉利海峡的航行试验中,它在诺曼底附近仅用2个小时零5分钟就横穿了海峡,并 直接冲上法国诺曼底海岸的沙滩。气垫船的性能给英国军方留下深刻印象,随即 英国海军组建了气垫船试验分队,并用于水面扫雷、两栖登陆、导弹发射等军事 科目试验。 3.3 俄罗斯 俄罗斯从上个世纪70年代就开始了大型气垫船的研制工作。从1970年开始, 由位于圣彼得堡的“金刚石”设计局负责,研制出了气垫登陆艇。第一代气垫船 “卡里玛尔”为中型气垫船,于1972年开始首艇试航,随后批量生产,有22艘投 入使用;第二代和第三代气垫船,分别生产2艘,供海上和沼泽地区试验使用; 而第四代“海鳝”气垫登陆艇从1985年开始投入使用,有8艘在俄罗斯海军服役。 该艇满载排水量150t,艇长32m,宽15m,最大航速55节,航程超过200海里,艇 员为12人,根据不同作战任务要求,可一次运输1辆重50t的中型坦克、或者2辆 装甲运兵车、或者140名全副武装的士兵,配备1门30 mm AK630型自动大炮,还

可以使用“针”式便携式防空导弹。这种“海鳝”气垫登陆艇每艘价格在3 000 万美元左右。通过多年的对气垫登陆艇设计、制造和试航经验的积累,在80年代 末,“金刚石”设计局推出了新一代“野牛”大型气垫登陆艇。野牛气垫登陆艇 是目前世界上最大的气垫登陆艇,其主要性能参数见表2。 表2 名称 长度(垫升状态)/m 宽度(垫升状态)/m 高度(垫升状态)/m 装载甲板长度/m 装载甲板宽度/m 首跳板宽/m 尾跳板宽/m 参数 56.2 22.3 21.9 45 8 4 4 LCAC主要性能参数 名称 设计载重/t 最大排水量/t 航速/节 航程/海里 航程装置 功率/kw 操作人员/人 参数 150 550 55-60 300 M70×5 7355×5 27

“野牛”气垫登陆艇采用有利于长时间海上航行的遮蔽式甲板构型,主体 依然是铝合金方形浮箱结构,提供一个坚固、稳定和适于航海的基础平台。浮箱 顶部为主甲板,其上是大型装载甲板,再上面是驾驶甲板,设置有全遮蔽的驾驶 舱。装载甲板被两个纵向隔舱划分为三部分,中间部分是主货舱,用于装载登陆 车辆,主货舱在艇内主体部分约8m宽,但向前延伸至门处时宽度逐渐收缩到4m。 在主货舱后部靠右舷位置,也开有一个4m宽的尾门。在两舷中部的位置是垫升风 扇舱,对称配置4个大型垫升风扇;两个垫升风扇之间配置风扇驱动燃气轮机; 垫升风扇舱之后是辅机舱,安装有发电机组和其他辅机装备。“野牛”大型气垫 登陆艇主动力装置由5台M70燃气轮机组成,单台功率7355 kW,其中2台作为垫升 风扇的动力,另外3台直接驱动3个导管式空气螺旋桨推进口。M70型燃气轮机是 一款专门设计的第三代舰用燃气轮机,已成为一种成熟、可靠而又不失其先进性 的优秀的舰用推进动力装置。 “野牛”大型气垫登陆艇是体现俄罗斯运载工具粗犷风格的杰作,由于运载 能力强大,可达到150t几乎所有俄罗斯海军陆战队的装备都可以轻易搭载。只需 少量的 “野牛” 就可以在同一登陆点集结强大的兵力, 对敌军岸防造成重大威胁, 可以说“野牛”级大型气垫登陆艇引起了人们广泛的关注。该艇不仅装备了俄罗

斯海军、乌克兰海军,还出口到了希腊。 4 气垫船的发展趋势和设想 自从1959年英国第一艘气垫船试航以来, 气垫船的研发和应用已经取得了长 足的进步。不仅用于物资运输、两栖登陆,还发展到了海上反水雷、反潜战,特 别是气垫登陆艇可实施“人不沾水”式快速登陆的能力很具有现实的意义。如果 二战中诺曼底登陆采用这样的登陆利器,那么美军就不会阵亡29000人,受伤和 失踪106000人了。 随着橡胶热塑性弹性体(TPE)以及Kevlar纤维的应用,气垫登陆艇的有效载 荷、操纵性和航速都会有所提高。类似于美国LCAC的大型通用气垫登陆艇将成为 海军装备的首选。美国海军曾提出用大型气垫登陆艇输送重型装备的计划,这种 气垫登陆艇的载货面积比现有的LCAC增加了33%,载能力为LCAC的2倍,可达144 t。而俄罗斯“野牛”大型气垫登陆艇依然保持着优势地位。中国是一个幅员辽 阔、具有漫长边防线和海岸线的国家,气垫船作为实施早期预警、反恐,捍卫领 土完整,打击疆独、藏独等的有力武器,具有广阔的发展前景。它的应用必将受 到人们的重视,而且一定会有辉煌的发展空间。


相关文章:
气垫船原理及先进制造水平
本文主要对气垫船的工作原理、世界上气垫船的最先进 制作技术以及我国气垫船的...国外气垫船的应用与发展. 世界橡胶工业. 第 35 卷第 12 期 [5] 王帅,...
国内外30客座气垫船性能对比
国内外30客座气垫船性能对比_交通运输_工程科技_专业资料。客观介绍国内外30客座气垫船技术性能,让客户购买时参考。国内外 30 客座气垫船性能对比 (根据各工厂公布...
2016年气垫船行业现状及发展趋势分析 (目录)
中国产业调研网发布的全球及中国气垫船行业现状调研及发展前景分析报告 (2016 -2022 年)首先介绍了气垫船的背景知识,包括气垫船的相关概念、分类、应用、产业 链...
中国气垫船行业发展研究报告_图文
中国气垫船行业发展研究报告_经济/市场_经管营销_专业资料。中国气垫船行业发展研究报告 编制机构:千讯(北京)信息咨询有限公司 千讯(北京)信息咨询有限公司 http://...
2016-2022年中国气垫船行业深度调研报告_图文
气垫船应用 第二节 气垫船行业发展概况 一、全球气垫船行业发展简述 二、气垫...气垫船行业产业链分析 第八节 气垫船行业国内与国外情况分析 第二章 2014-2015...
全垫升气垫船驾驶控制技术综述
这些技术的革新, 在芬兰 T-2000 上获得了成功的应用,使其获得了优越的隐身性能和良好的驾控性能。 回顾国外全垫升气垫船及其驾驶控制技术五十多年的发展, 全垫...
2016-2021年气垫船行业深度调查及发展前景研究报告
气垫船主要产品分类及应用 图表 4:气垫船产业链结构示意图 图表 5:2011-2015 ...国外气垫船行业发展历程 图表 19:主要国家气垫船产量统计表 图表 20:全球前五大...
2016-2022年中国气垫船行业深度调研与投资前景预测报告...
气垫船应用 第二节 气垫船行业发展概况 一、全球气垫船行业发展简述 二、气垫...气垫船行业产业链分析 第八节 气垫船行业国内与国外情况分析 第二章 2014-2015...
我国研制气垫船始末
国外气垫船的应用与发展 7页 8财富值 世界军用气垫船发展现状 5页 免费 世界...我国研制气垫船始末 1959 年,英国研制出全球第一艘气垫船,两小时横渡了英吉利海峡...
中国气垫船行业发展前景预测与投资战略规划分析报告201...
中国气垫船行业发展前景预测与投资战略规划分析报告2016-2020年_调查/报告_表格/模板_实用文档。中国气垫船行业发展前景预测与投 资战略规划分析报告 2016-2020 年 ...
更多相关标签:
国外应用商店 | 国外安卓应用市场 | 国外应用市场 | 国外android应用商店 | 国外bim应用案例 | 国外应用 | 国外bim应用现状 | 国外氯霉素的应用 |