气垫船

气垫船（英语：hovercraft/Air   cushion   vehicle），又称空船，是一种特殊的水陆两用船。气垫船的起源可以追溯到1716年，当时瑞典科学家伊曼纽尔·伊曼纽尔斯韦登伯格Emanuel swedenborg设计了一种悬停飞机，但受限于当时的技术水平，他的想法无法实现。19世纪70年代，造船者约翰·艾萨克·索尼克罗夫特为气垫船的早期设计提交了专利申请。1953年，克里斯托弗·科克雷尔创立了完整的周边射流气垫理论，并使世界 美国第一艘载人周边喷射全垫气垫船SN-N1号。20世纪60年代，气垫船逐渐发展到应用阶段，成为客船、反雷水艇、登陆艇等使用。

气垫船的结构通常以飞机的形式设计，主要包括停机坪系统设计、推进和缓冲效率等关键技术和参数设计。气垫船由船体结构组成、推进系统、根据气垫船的特点，它可以分为两种类型全气垫船和部分气垫船，包括表面效应船、海峡气垫船和其他类别。气垫船速度很快、一定的越障能力和其他特性已广泛应用于军事和民用领域，如导弹发射平台、交通运输、救援等任务。其中，截至2019年底，全球用于军事用途的气垫船在3000至5000艘之间，全球10吨以下主要用于民用的气垫船超过2万艘。

随着气垫船技术的发展，未来气垫船将实现模块化、智能化与无人化、坞载化、复合材料应用、采用新的空气螺旋桨和风扇、数字双气垫船和其他方面的发展。

气垫船的结构通常设计成飞机的形式，并配有停机坪、供气气道、垫升风机、发动机、空气螺旋桨、装载大舱、艏跳板、浮箱等部分，主要由船体结构组成、推进系统、垫升系统等组成。其中，推进系统和气垫系统是气垫船的动力系统。

船体

气垫船的船体一般为扁平的箱形浮箱结构，根据船型不同可分为封闭箱形或开口箱形。其中，内河气垫船的船体采用铝合金薄板铆接或焊接工艺制造，海上气垫船的主船体采用焊接工艺制造，上层建筑采用铝合金铆接或复合材料。通常，主船体的浮箱由薄铝板制成，并设计为凹形底部，以缓冲底部拍打和垫起时水面和沼泽淤泥的吸力，并起到常规着陆垫的作用。主船体的下部和船体的底部将被一个柔性围裙包围，这样高压气垫就可以在缓冲状态下航行时缓冲海浪对船体的拍打。船体浮桥的水密隔间可以分开，以避免船只在海滩上着陆时受损的风险。

推进系统

推进系统是为气垫船提供前进的推进力，主要装置包括动力装置、导管空气螺旋浆、进气滤清装置、传动轴系等装置。其中，燃气轮机负责提供推进力推动气垫船前进；传动轴系统负责将燃气轮机的能量传递给空气推进器、缓冲鼓风机和其他部件。

动力装置

气垫船使用飞机的概念，一般来说、大型军用气垫船是燃气轮机，因为柴油发动机经济实惠、燃油消耗率低，因此柴油机在民用船舶的动力装置中占很大比例。通常采用低油耗风冷柴油机或带冷却水箱的中型风冷柴油机作为主要动力装置，气垫升降系统和推进动力系统分开设置，并使用离合器、高弹性联轴器和齿形皮带传动确保运行。

空气螺旋桨

气垫船是一种特殊的两栖船只它使用的空气螺旋桨属于推进系统中的专用设备，其作用是将动力转化为推进力进行推进。最初的设计来自飞机螺旋桨技术的改造，没有导管、叶片末端无推力叶片相对较窄的螺旋桨限制了气垫船的有效推力、推进效率较低。为了实现气垫状态下的高速航行，通常采用宽桨叶片、采用具有高升力系数的新型翼型来克服低速时的最大阻力，并采用导管整流器为叶片前方的流速提供额外的推力。对于大功率负载的螺旋桨，可以在叶片后增加整流臂，回收叶片后的旋转动能，从而提高整个涵道空气螺旋桨的推力和效率。

进气滤清装置

在气垫船的起飞和着陆过程中，“围裙”底部气垫的泄漏会导致船舶附近空气中海盐气溶胶的浓度或在海滩着陆时产生大量灰尘，这容易导致燃气轮机性能和使用寿命的降低。因此气垫船会设计一个特殊的进气稳压泵，它会经过多级清洗装置，比如惯性级、网垫水平等，将盐和灰尘的浓度降低到适当的水平。整个进气滤清器的工作功能是过滤进入燃气轮机的空气，以保证发动机的正常工作。

垫升系统

气垫升力系统为气垫船提供气垫升力，在气道和停机坪的作用下产生向上的升力，使气垫船漂浮在海面上，以中高速行驶主设备包括气垫升力风扇、围裙系统等。

垫升风机

气垫船的关键 浮在水面上的s在于船体与水面之间形成气垫，气垫是由气垫升力风扇产生的足够强的气压形成的。气垫船上的助推风扇布置在侧面、在船尾或四个角落，一般有刚性空气导管和柔性空气导管，以保持气垫船在复杂地形中从着陆到上升的稳定常用的提升风机类型包括离心式、轴流式和混流式。

气垫船

离心垫升风机是早期的一种，没有蜗壳，属于卧式离心风机它通过高速旋转产生的离心力压缩并排出吸入的空气，如LCAC气垫登陆艇上使用的离心风扇；轴流风扇是一种垂直布置的风道，通过旋转叶片在叶片背面产生吸力并在叶片表面产生压力，吸入空气，加压并排出通常它装有整流静叶片，以回收动叶片后的旋转动能，风扇的出口装有前导向叶片，以调节风扇的性能例如，轴流式风扇用在俄罗斯气垫船上。混流增压风机是另一种选择，适用于需要大流量但多台离心风机无法串联供气的情况。混流式风机的叶轮是三维翼型，与简单的二维翼型不同。其入口部分类似于轴流风扇，而其出口部分更像离心风扇。这种风机的性能特点介于轴流式和离心式之间，常用于中小型民用气垫船。

围裙系统

停机坪是全垫气垫船的一个独特系统在箱体周围配备围裙，形成柔性气垫，使气垫船具有随波浪变形的能力、跨越垂直障碍物的能力等，实现两栖。根据不同的结构，气垫胶圈可分为三种类型：英国BHC公司的袖珍手指围裙、高密度脂蛋白公司s圆形风扇围裙和贝当公司 s独立气囊围裙。口袋手指围裙由袋状涂层织物和手指密封件组成；环形扇形结构由环形涂层织物和扇形密封体组成；独立气囊围裙由许多独立气囊组成。它们的工作原理是将空气泵入周围组装的围裙结构中，形成高压气垫支撑船体，并将船体与水面或地面隔离，使其漂浮在水面或陆地上。

通常，用于制造气垫船围裙的材料包括尼龙和聚酯织物，而密封件由天然橡胶或氯丁橡胶制成这些材料在不同的环境下会出现不同的磨损例如，在坚硬的地面上运载重型气垫船会导致粘合层的磨损。因此，不同的环境对其要求也有一定的差异例如，在水上使用时，吸水性是关键因素；在寒冷地区使用时，需要良好的耐低温性能。

电力系统

动力系统的作用是为气垫船的所有设备提供连续性、安全可靠的电力，以保持船舶的正常运行s设备，主要包括供电系统、配电系统、照明系统、驾驶控制系统等，其中发电机组、主配电板、导航灯是重要的设备。

发电机组

发电机组是气垫船上重要的交流电源，其作用是通过主配电板为全船设备提供电力。通常主要使用风冷柴油发电机，但一些小型气垫船使用轴发电机作为电源。

驾控系统

气垫船的驾驶台是一个综合操作部分，包括航行控制、导航命令管理和导航支持。操纵面有空气舵、侧风门、艏部失量喷管、电动侧推风扇等；控制模式只有一个控制手柄（上面有多个功能按钮）操纵杆、双杆差动操纵等；转向传动方式有液压传动、电传控制电动-液压伺服舵机等。鉴于全垫升气垫船复杂的控制特点，美国研制了LCAC气垫登陆艇全任务训练模拟器和自动控制系统训练模拟器包括六自由度运动模拟系统和广角球形显示屏、前台楼层结构等模块；自动驾驶控制系统的作用是减少驾驶员的疲劳通过仿真测试，减轻了系统负担，提高了系统性能。在此基础上，我国还开发了气垫船防伪测试平台。

船舶系统

船舶系统的功能是为各系统提供服务，同时需要及时给予燃料转运、液压传动、空调和全船通风的辅助决策通常包括燃料压载转移、通风及空调系统、消防灭火系统等。其中，燃油压载驳船系统是动平衡的高手通常，在船中部的左侧有一个中间油箱，为主机提供燃料连接在船体浮桥周围的燃料箱由燃料驳船系统调节，以方便气垫船在航行期间的纵向方向、操纵，如横向倾斜和减少导航过程中的阻力。

船舶辅助系统

船用辅助系统由液压驱动、变柜系统、压载水/舱底水系统、全船注入/测量空气系统等。其中，变矩系统由液压箱组成、电动液压泵、应急手摇泵、油滤、单向阀等组成。压载驱动系统由空气舵操纵、空气螺旋桨变矩系统等设备，其作用是转动船舵和调节螺旋桨推力。

通信导航系统

通信和导航系统由短波无线电台组成、甚高频电话、海事卫星电话、扩音机等组成。导航系统有一个卫星导航仪、导航雷达、电子海图等，它的作用是规划路线、避碰、交会避让等。通常，导航雷达的性能采用高速船舶上使用的轻型雷达，以方便实时了解船舶位置、航速、航向等信息。中、大型气垫船将配备差分GPS或高速陀螺仪来测量和计算船舶 s自己的侧滑角实时保持在安全范围内。

气垫船是高性能船舶之一它的基本工作原理是通过使用大功率增压风机将空气吹入船底因为船的底部全部或部分装有“围裙”关闭时，增压风机提供的高压气流吹入柔性裙板和柔性裙部、船底与水面或地面之间形成高压气垫，使船体可以大部分或完全脱离水面或地面，悬浮在水面或地面上它们大多使用燃气轮机作为动力装置，并依靠空气螺旋桨、常规水推进器或水喷射泵推进。

自从世界 随着气垫船技术的发展，气垫船可以分为两种类型全升力气垫船和部分升力气垫船。

全垫升式气垫船

全升力气垫船又称全浮式气垫船，根据升力原理不同可分为外围喷气气垫船、多室气垫船和增压室气垫船；根据航行速度的不同，阻力峰以下的全垫式气垫船称为气垫平台。全垫气垫船没有侧体它是一种柔性橡胶围裙，如涂有橡胶骨的织物，安装在船的底部和周围的下部其宽大的气垫面积可以减少船的重量对水面和地面的压力通过气垫升力风扇将空气泵入围裙结构中，形成气垫升力以支撑船体，并在压缩空气的作用下将整个船体抬离水面。通常，全垫气垫船的气垫排水量比为100%空气螺旋桨或喷气装置用于推进，空气舵用于控制船体的方向，以便气垫船可以在水上转弯和转向。这艘气垫船的悬浮高度很高、卓越的机动性能、越障能力等特点，可以在水上行驶、沙滩、沼泽、沙漠等地区，适用时巡逻警戒此类地区、交通运输、抢险救灾等场景。

部分垫升气垫船

根据一些气垫船的侧面形状特征，可将其分为表面效应船、槽道气垫船等。

表面效应船

根据传统的名称，任何一种具有侧体的部分升起的气垫船都被称为侧壁气垫船，即表面效应船（Ship, ship, ship）早期的侧壁气垫船分为双体船和非对称双体船，而现代侧壁气垫船已经发展为双体船侧壁气垫船。

表面效应船支持船 通过侧壁的流体静力和气垫的升力来减轻车辆的重量它的侧体较薄，底部倾斜角度较大刚性侧壁安装在船底的两侧这些侧壁插入水中，在船头和船尾使用柔性围裙形成空气密封空气通过特殊的增压风机注入船底，从而在船底形成气垫气垫的排水率为70%~100%通常，侧壁气垫船使用轻型柴油机或燃气轮机作为主要动力装置，并通过水下螺旋桨或喷水系统推进，航行速度可达20至90节。这种气垫船航向稳定、较高的托力、能耗低等特点，适合运输、反潜、护卫舰等等，如挪威和西班牙分别为反潜轻型护卫舰研制了排水量370吨的水雷对抗艇和水面效应艇。行驶速度高于普通船只，但低于全垫气垫船。

槽道气垫船

海峡气垫船由哈尔滨工程大学于2011年设计和研究2013年由海军4810厂根据1:2进行设计研究.按5的比例建造了一艘试验船，并通过了海上运输的可行性试验。航道气垫船是吸收气垫船和航道滑行船的高性能而发展起来的船型其宽大的侧体和气垫的升降功能，可以使气垫保持浅吃水，同时使气垫排水量比为0%50%船体在波浪中从高速航行进入半滑行状态时，航行阻力小，由于气垫带来的缓冲作用，其耐波性能也有所提高。海峡气垫船船头的气封装置使柔性气封等易损材料的使用量和维护成本低于全垫气垫船在船头气封完全损坏的情况下，可以通过两侧吃水增加和保持基本的漂浮状态和航行功能海峡气垫船适用于南海岛礁上的人员运输、用品等降落在海滩上、浅水运输场景。

操纵性技术

全升力气垫船在航行过程中承受较大的外力，因此其控制装置和方法与常规船舶不同。一般来说，全升力气垫船的推进和操纵主要依靠三种方式：空气舵、空气螺旋桨和其他控制装置。每种控制模式都有其优点和局限性。军用气垫船通常比民用船要求更高的操纵性，因此各国在气垫船的设计中都非常重视操纵性。通过不同的研究方法，我们可以深入了解气垫船的操纵特性。

例如，为了在美国训练LACA（气垫登陆船）司机介绍了改进后的f-满足气垫船控制要求的飞机自动模拟控制系统。此外，根据相关理论开发了气垫船半自动控制系统。在相关研究的基础上，中国还开发了自动驾驶控制系统，以提高气垫船的机动性，增强各种航行条件下的安全预警和控制能力。

响应围裙气垫技术

围裙系统和气垫船的整体性能，如阻力、稳定性和耐波性密切相关。气垫船的停机坪大致可分为两种类型：响应围裙（有一个在外部干扰下可以变形的膀胱）和非响应围裙（只有接触地面或水的部分才能局部变形）无响应围裙通常具有较高的刚度和阻力，适用于低速平台。相比之下，响应围裙具有适应大表面变化的能力，低阻力和出色的隔振性能。反应停机坪可以显著提高气垫船的航速和耐波性。

导管空气螺旋桨技术

当气垫船在高海况和高速下行驶时，螺旋桨承受了很大的载荷。为了保证螺旋桨的推进效率，其叶片的设计非常重要。特种空气螺旋桨由航空螺旋桨演变而来，但其升阻比相对较低。采用涵道空气螺旋桨可使升阻比提高20%以上。在优化导管螺旋桨后面的整流臂后，推进效率可以进一步提高。

气垫船通常以高速航行，其气垫系统往往具有较高的刚度，容易受到外部扰动的影响，从而产生所谓的'鹅卵石效应'为了提高气垫船的耐波性能，全垫式气垫船采用低频响应围裙，而侧壁式气垫船主要依靠气垫的升降来缓解这种影响，同时还配备了自动控制系统。响应围裙在处理1Hz以下高频的中频振动时表现不佳。通过改进控制系统，可以主动调节围裙和气垫的压力，从而提高气垫船跟踪高频颤振和中低频波浪的能力。

垫升系统优化技术

气垫船的缓冲系统受总体布局的限制，容易导致气囊内压力分布不均匀。为了满足纵向稳定性的要求，防止气垫过埋，并确保不同气室中的气囊压力比相对均匀，气垫升降系统设置了多项优化措施。这些措施包括在风扇出口处设置导流叶片，在安全气囊通道中设置阻力隔离器或调整前后安全气囊孔的排气面积。

气垫船最大的用途是登陆作战，但它也广泛用于其他军事和民用活动。在军事上，主要用于扫雷、反潜、导弹发射平台、炸雷等任务。在民政方面，它可以用作多用途工作船，包括运输、救援、气垫破冰船等。

军事领域

气垫登陆艇

气垫登陆艇可通行，水陆两栖，能战胜潮汐、水深、雷区、着陆障碍和海底坡度限制。它在装载战斗机和装备的情况下仍能高速航行，能快速运送登陆部队登陆，减少暴露在敌人火力下的时间，提高登陆部队的安全性。因此，气垫登陆艇被认为是登陆作战的理想运输工具，广泛用于两栖作战，并受到军方的高度重视，如LCAC气垫登陆艇、ZUBR气垫登陆艇。

军事多用途船

20世纪60年代，英国气垫船公司开发了SRN5和SRN6气垫船。其中SRN5发展为美国贝尔公司的SK-5型成为第一艘用于实战的气垫船，用于执行各种任务，包括训练、救援、巡逻、侦察搜索、突袭和伏击等。随后，在1970年，英国气垫船公司为英国皇家海军设计制造了BH7气垫船用于测试、后勤支援和导弹袭击。LCAC气垫登陆艇成功应用后，美国也进行了多次不同用途的试验，包括携带人员运输模块进行大规模部队运输和沿海浅水区扫雷、航道开辟、反潜等。

扫雷破障

气垫船可以大部分或完全在水面以上行驶，几乎不接触水面。同时，船体场、磁场和压力场几乎不出现，这意味着水中的障碍物对气垫船的影响很小或没有影响，当气垫船经过时，水中的炸药不会被它引爆。即使气垫船附近的水域发生爆炸，气垫船底部的气垫也可以降低冲击力，从而减少气垫船的损坏。利用这些特性，气垫船可以作为扫雷平台，搭载扫雷装备执行扫雷任务。此外，当气垫船用作破障队的运输和操作平台时，由于其速度快，可以节省时间，并且可以在障碍区自由移动并使用不同的方法来破障，从而提高了破障的效率。

反潜

气垫船可以离开水面航行，水下没有太大的噪音、高速航行、承载能力强等特点。与此同时，潜艇 美国攻击气垫船的能力有限，而且气垫船不容易被潜艇发现。因此，气垫船对潜艇的威胁较小，适用于反潜平台，具有灵活性、机动跟踪拦截潜艇，还可以携带大量反潜武器一旦发现潜艇目标，可以持续很长时间、以高密度打击。

导弹发射平台

气垫船具有高速、抗海浪、隐蔽性强、两栖等特点，适用于导弹等武器，气垫船配备反舰导弹通常可以达到奇袭效果。比如英国的BH7-VT2气垫船装备有导弹和自动舰炮；苏联的德加奇侧壁气垫船装有导弹发射装置，使用木柴-燃联合驱动；美国SES100A和SES100B的100吨级侧壁导弹试验舰。

民用领域

交通运输船

气垫船具有运输速度快经济效益相对较高的特点，适合在特定情况下承担有效的物资运输、后勤补给等工作。例如：全垫式气垫船可用作水下油田的气垫船和气垫钻井平台；英国制造的SRN4-MK3全升力气垫船的平均时速为100公里，可搭载416名乘客和55辆汽车。日本在2005年制作了TSL-A1400GASA WAR侧壁气垫船被用作渡船。

气垫破冰船

气垫船会在船底形成高压气流，这些气流会通过气垫使水面下沉根据这一特点，自20世纪70年代以来，英国、美国等国研究了气垫船在寒冷气候和极地复杂环境中的应用，评价全垫式气垫船在极地破冰、在航道开发和巡逻方面的表现。气垫船在冰面上行驶时，气流形成的气垫在冰下形成空洞，导致局部冰面失去支撑，使得船只经过时冰面破裂，同时气垫掀起的波浪进一步扩大冰隙，从而达到破冰效果，如俄罗斯新型自航破冰船。同时，破冰空气台也可以用来破冰通常，它由大型常规排水船而不是破冰船运载，如英国的AP1-88/DASH400气垫破冰平台。

应急救援

气垫船速度很快、脱离水面运行、它可以快速穿越水面上的各种障碍物，因此在海面搜救伤员等任务中比直升机更能适应高海况、环境干扰少等优势，特别是在紧急救援任务中，气垫船可以缩短反应时间，可以迅速到达现场并及时进行大规模搜索。此外，气垫船还可以探测洪水、防洪等传统船舶难以到达的区域比如1996年郑州黄河突发洪水时，7271郑州内河气垫船在50公里的江面上花了近10个小时进行搜救工作。

重载运输

气垫船能够在水上运输中保持较高的速度，克服浮冰，因此气垫船可以在夏季水上运输和冬季结冰期代替普通的冰上船舶和汽车进行水上运输。例如：中国黑龙江省黑河市和俄罗斯布拉戈维申斯克市的两个港口将在3月底至5月初的浮冰期和10月底至次年1月初的浮冰期每周5天使用气垫船运输货物。此外，在陆上仓库中、在车间等场所，气垫平台也可以用来搬运重物。

旅游客艇

气垫船可以在浅水或泥滩中行驶，因此气垫船可以用作内河客船、旅游艇、利用观光船等工具，如水陆两用气垫船作为交通工具，游客可以乘坐气垫船游览渭河、黄河洛河水系生态旅游；在三亚，你可以乘坐气垫船游览天涯海角风景区。