气垫船有什么独特优势?

2022-09-01 08:47 点击:74 编辑:邮轮网

图注:打开跳板卸载车辆的美国LCAC气垫登陆艇

气垫船的工作原理是利用船上的大功率风机,制造出高于大气压的高压空气,然后把高压空气压入船底,在船底与水面之间形成一层气垫,相当于把船体托起来,可以大大降低气垫船与水面或地面的摩擦阻力。

与传统的船艇相比,气垫船航行时因为不与水面或地面接触,推进系统也使用大尺寸风扇推进,因而航速非常快,最快能达到50多节,是普通船艇的两倍多。而且因为是气垫软底,所以不仅能在水上跑,还可以在滩涂、沼泽、沙滩、雪地上跑,并能不受潮汐、水深、雷区,以及海底坡度等自然和人工障碍的影响,一些小的障碍物气垫船可以直接越过去,通过性能比普通船艇好得多,运用的范围也特别广,特别适合两栖作战中的由海到陆投送,或者是作为由舰到陆的换乘工具。

图注:我国研制的726型气垫登陆艇

正是因为这些独到的优点,世界各主要军事强国均研制了气垫登陆艇,还将其搭载在两栖战舰上,用来实施两栖登陆作战。比如美国海军所有的两栖战舰上,都搭载了LCAC气垫登陆艇,每艘两栖攻击舰搭载3艘,每艘船坞登陆舰搭载3艘,每艘船坞运输舰搭载2艘。

俄罗斯研制的世界上最大的两栖登陆舰“野牛”级,一次就能运输3辆主战坦克或8辆步兵战车,或是一个连的海军陆战队士兵及其装备,具备很强的两栖投送能力,我国海军也引进了该级气垫登陆舰及其技术,目前已经能够批量生产。除了“野牛”级,我国还研制了726型气垫登陆艇,装备在071型船坞登陆舰上。

气垫船,依靠空气压力托举船体,浮出或者部分浮出水平,是一种可以实现高速航行,甚至实现直接登上滩头的交通工具。

气垫船的关键技术要点是形成气垫,通常由螺旋桨持续不断的向下产生正压力气体获得。

气垫船除了在水上能快速航行,还可以在某些比较平滑的滩头、冰面行驶。这令其能够极好的满足登陆作战的需求。

气垫船大幅降低船体的流体阻力,所以可以高速行驶,减少被敌方发现或攻击的可能性。气垫船速度超过50节非常常见,水翼船虽然也可以高速航行,但在低速时无法获得足够升力,而气垫船没有这个问题。

气垫船登陆艇的军用前景非常广阔。

部分气垫船能在沙滩、沼泽、雪地等地形登陆,甚至跨越一些障碍物,还可以避免遭遇水雷、地雷攻击。据称全球70%至80%的海岸线,均适合气垫船登陆艇登陆。

普通登陆艇则只适合在大约15%的海岸实施登陆。

气垫船按结构特点,包括“全升式”和“侧壁式”。

“全升式”气垫船四周有软性的围裙,能够约束风机产生的空气,形成完整的底部气垫,依靠空气螺旋桨或喷气发动机推进。全垫式结构最快可获得70节的速度,适合两栖作战,甚至登上陆地。

“侧壁式”只有中央部分能够离开水面,两侧有刚性结构的侧壁,伸入水中,而首尾开口利用围裙约束气流。它允许使用传统的螺旋桨驱动。侧壁式气垫船因为两侧是刚性结构,气流压力损失小,可以作为更大型的舰艇采用。但它无法两栖登陆。

舰用燃气轮机的功率受什么影响,有没有最大值?

MT30燃气轮机。

燃气轮机的发展代表着国家重大装备制造业的总体水平,是国家高新技术与科技实力的重要标志之一。目前,世界上只有美、英、俄、德、法、日等少数国家具备独立研制燃气轮机的能力。而舰船燃气轮机具有尺寸小、重量轻、功率大、机动性好、效率高、运行平稳、操作简单、维护方便和工作可靠等许多优点,因此其发展速度很快,装舰数量与日俱增。燃气轮机直接影响军用舰船的总体性能和战斗力。世界军事强国都对舰用燃气轮机的发展特别关注并给予专门支持。

为什么要用燃气轮机

1947年,英国研制的G1燃气轮机在英国皇家海军MGB2009高速炮艇上试装成功,揭开了舰船燃气轮机发展的序幕。20世纪60年代末,英国和美国等国家陆续做出“舰船以燃气轮机做动力”的历史性决策。之后,英国、美国、俄罗斯等国家开始大力发展舰船燃气轮机,并广泛应用在各种舰船上。

尽管舰船燃气轮机研制起步较晚,但由于航空技术发展很快,至今舰船燃气轮机已发展了3代。目前,主要海军强国的舰船燃气轮机系列均已发展得非常完善,效率已超过了40%,单机功率超过了40000kW。

对国内外舰船燃气轮机发展趋势的研究表明,舰船燃气轮机走航机改型的发展道路已经取得了共识,航改燃气轮机在大、中型水面舰船动力装置中已处于主导地位,成为世界各国海军装备现代化的重要标志之一。

随着对舰船战术性能和舰船吨位级别要求的提高,舰船燃气轮机越来越朝着大功率、高效率、低排放的方向发展,如MT30、WR-21、LM2500+、LM2500+G4等,这些应用广泛的舰船燃气轮机均是航改型,特别是随着舰船全电力推进系统的发展,对燃气轮机的功率等级提出了更高要求。

另外,3MW以下小型燃气轮机在军用或军民两用船用动力系统中也具有较大的优势。MTU航空发动机公司的TF40小型燃气轮机是3MW级船用燃气轮机的典型代表。

燃气轮机都被用在哪些舰船上

航改燃气轮机被广泛用作大、中型水面舰船的动力装置,成为世界各国海军装备现代化的重要标志之一。

由于具有功率密度高、单机功率大、振动噪声低、机动性好等特点,燃气轮机在舰船中得到了广泛的应用。燃气轮机特别适用于作为以下3类舰船:常规排水型舰艇,包括轻型航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、两栖攻击舰、高速导弹艇等;特种高性能舰船,包括水翼艇、气垫船、小水线面双体船;快速军辅船,包括快速运输舰、快速支援舰等。

目前,在各国的航空母舰、巡洋舰、驱逐舰以及护卫舰中约有3/4的舰船采用了燃气轮机动力装置。

近20年来,随着燃气轮机技术的发展、高性能航空发动机的改装以及在燃气轮机热力循环方面的开发研究,船用燃气轮机的性能日益先进,技术日臻完善。目前,国外海军舰船燃气轮机技术的发展方向主要有3个:开发高压涡轮新型叶片涂层技术;降低有害物排放,开发多种低排放技术;发展油耗更低、效率更高的中冷回热舰用燃气轮机技术。

罗罗公司的AE1107发动机派生的MT7燃气轮机输出功率4~5MW(6000~7000马力)。2012年,MT7被选为美国海军船-岸连接器(Ship-to-Shore Connector,SSC)未来气垫船的动力系统。该些气垫船今后20年将代替目前美国海军气垫登陆艇(LCAC)的气垫船。新的气垫船将用于迅速调配美国海军舰船和岸上之间的人员和车辆。在每艘气垫船上,MT7汽轮机将与提供推动力和升力的先进齿轮系统相结合。罗罗公司还将设计和制造进排气系统。

舰船用燃气轮机市场预测

未来我国的军用舰船下水速度加快,近两年增速在30%以上。虽然在目前军船动力系统中,柴油机占据存量优势,未来我国驱逐舰和护卫舰都将采用燃气轮机作为动力,燃气轮机的存量将超过柴油机。

因此可以判断出,未来我国海军作战体系中,应用燃机的新型舰艇以驱逐舰和护卫舰为主。结合发达国家制造商市场价格及国内成本等因素,测算2018~2021年我国船用燃机市场空间合计超过70亿美元,其中大功率(30MW左右)燃气轮机市场规模将达到50亿美元。

燃气轮机一般是烧天然气,也可以换燃料,比如汽油柴油。船舶用大燃机是一样的。

船用燃气轮机是现代舰船上的一种重要的动力装置, 它是将空气先经压缩机加温,然后,通入燃烧室。燃油在燃烧室燃烧,产生高温燃气,再进入涡轮机,冲击涡轮机上的叶片,使涡轮机高速转动,带动推进机工作。燃气轮机不需要锅炉,重量轻、体积小、功率大,可作为大型舰船的主机。

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