中国于1959年就建成了一艘3吨重的气垫试验艇。20世纪80年代以来,中国气垫船的应用发展较快,至今已有20多型,约60余艘用于江海客运和旅游,并已形成从4-108客位气垫客船系列,还向新加坡出口。80年代末研制的722Ⅱ型气垫登陆艇及90年代中期小批建造的724型舰载气垫登陆艇很早都已交付海军使用。民用上,已广泛应用于高速客运和旅游。杭州湾、渤海湾、郑州黄河段、鸭绿江口、长江口、黑龙江和澜沧江上都已开有客运或旅游气垫船航线,其快速、便捷的性能大大缩短了旅途时间,颇受广大旅客的欢迎。
中国航天工业总公司与南通、新会高速船公司研制的108客位气垫船是颇受欢迎的新船型。“慈平”号气垫客船自广东经南海,穿越台湾海峡入东海,进杭州湾,自航1000多海里,历时40小时,航渡中经受了8级风考验,顺利抵达慈溪滩涂。投入营运后,慈溪上海间陆上车辆绕行360千米,需10多小时,采用气垫船走滩涂、跨越杭州湾水路,两头用车联运,路途只有150千米,费时只需4小时。该船出航率90%,满座率85%以上,被誉为杭州湾的蓝色通道,自运营以来取得了很好的社会和经济效益。同型船2艘用于上海崇明间快速客运,把原1.5小时的航程缩短为20多分钟。
“慈平”号全长24.3米,宽8.8米,高15.5米,总重40吨,航速在每小时80千米。该船既能在水上平稳舒适航行,又能在沼泽、滩途上“陆上行舟”,还能飞过0.8米高的障碍物,跨越2米宽的沟,爬上15°的坡,是一种在特殊地理环境下的理想高速运输工具。
气垫船亦可在浅水区、草地、雪地、冰面上航行,60客位的“龙飞”号气垫客船已营支在东北黑龙江上,四季可通航,解决了结(解)冻期间车、船无法通航时的运输问题。10座以下的玻璃钢小气垫船可用于旅游、水上体育、娱乐和缉私、巡逻、救援等多种任务。
水上大巴——双体船
远古时代,中国和东南亚地区就广泛使用一种“双体船”,就是把两只独木舟连在一起,这种船在风浪中比较稳,不易翻船,并且能够多载货物和人。有时候也会把三条船串联在一起,称为三体船。帆船出现后,人们把这种方法用在帆船上,造出了双体帆船,这种帆船在海上可以承受较大的风浪。
双体船是一种相对较新的设计,起初经常用于竞技及娱乐用的船只设计。后来人们发现,双体船与同样吨位的单体船相比,具有更大的甲板面积和舱容,于是就把它用到货船的建造上。有人还发现,双体船的摇摆小,两只船体之间产生的波浪能起到互相减弱阻力的作用,从而可以制成阻力小的高速船。
从1925年起,前苏联高尔基水运研究所的阿尔菲列夫教授就热心地进行双体船的研究,不断推出小型双体船的设计。1960年,根据高尔基水运研究所提供的图纸,苏联人制造出了非常优秀的双体式货船,载重量为600吨,装有794千瓦的发动机,时速达27千米。
随着双体货船的建造成功,苏联人继续建造出了“休息”号双体游船、美国人在第二次世界大战后也开始研究双体船,并制成了“文图拉”号,但因设计欠佳而失败。1973年,美国人又建造出小型双体船“凯玛利诺”号。后来又建造出了两艘试验船,以便进一步探讨双体船的发展前途。
除了美国外,其他一些国家也陆续开始进行双体船的研制。他们发现,常规双体船的适航能力没有问题,但航速比较低,为此各国开始把目标转向现代高速双体船的研究上。1961年,日本的雅马哈发动机公司制造出了大型高速双体船,成功地进行了试运转,此后又不断制造出许多优秀的双体船。在这方面做得最成功的是澳大利亚,2003年5月,澳大利亚凯特公司生产的高速双体船,荣获了地界造船界的一个重要奖项——“最受瞩目新建快速渡轮奖”。
美国海军很快就相中了大型高速双体船的高速支援能力,便着手连续从澳大利亚租借了3艘高速双体船。美国人希望以此为蓝本,通过使用测试,发展出符合美军作战需求的新型战区支援舰。
从民用方面来看,自从20世纪60年代以后,海上高速客运发展迅速,而高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于进行豪华装饰而被普遍看好,成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。但是,双体船也有它自身的缺点,由于双体连在一起,容易损坏,而且对强大风浪的抵抗能力比较差。在设计上也存在许多难题,因此双体船比较适用于在风浪较小的湖上作为游艇使用。正是因为这个缘故,很多人喜欢把高速双体船称为“水上大巴”。
给船插上翅膀——水翼艇
船在航行中会受到水的阻力,速度越快,阻力越大。如果能让船体大部分浮在水上,就能减小阻力,提高速度。怎样才能做到这一点呢?不妨给船安上像飞机翅膀一样的脚,让它在水中滑行,这种水中翅膀受到水的反作用力,就会使船浮在水上,从而有可能以极高的速度行驶。
这个道理很容易理解,但制成实物却很难。1897年,出生在俄罗斯的法国贵族坎特·德·兰伯特建造出了以这种方式工作的第一艘船,但它鲜为人知。意大利发明家恩里科·福拉尼尼继续思考这一设想,并于1905年建造出了他的第一艘装有梯形水翼的船。它能以每小时80千米的速度航行,和当时的船只比起来,这是非常快的。
电话的发明者贝尔得知这个消息后,认为这是一项很重要的发明,对此大感兴趣,动手画出了类似水翼船的草图。他还与美国人鲍德温合作,在1908年进行了水翼船的试验。鲍德温早就研究过福拉尼尼发明的水翼船,也动手进行了自己的设计。1910年,贝尔在意大利与福拉尼尼见面,并在玛吉奥里湖上试乘了福拉尼尼的水翼船,感觉很好。回到美国后,贝尔和鲍德温通力合作,建造出了一艘水翼船,命名为“HD-4”号,它的时速达到了87千米。这次成功引起了美国海军的关注,对这项试验给予了大力支持,贝尔和鲍德温继续努力,改用两个257千瓦的发动机给水翼船提供动力,在1919年9月创下了时速114千米的纪录。这项纪录一直保持了10年之久。
1927年,德国人制作了一种表面有孔的水翼艇,小艇在快速行驶时水翼完全抬升到水面向前滑行。第二次世界大战中,德国人冯·斯切特尔开始研究水翼船,取得了不少成果。战后,斯切特尔所在部门的研究人员大部分被苏联人俘获,他们成为日后苏联水翼船发展的骨干。而斯切特尔本人则去了瑞士,在那里成立了一家公司,于1952年制造出了PT10水翼船,重7吨,可载客32人。这艘水翼船往来于瑞士和意大利之间,速度达32节,令旅客非常满意。在此之后,斯切特尔创建的公司陆续发展出了PT20、PT50、PT75、PT100和PT150水翼船,都是采用半浸式水翼和水下螺旋桨推进。最后出产的PT150采用前半浸后全浸水翼,重165吨,载客250人,速度达到37节。至1971年停产时,这家公司生产出了150多艘水翼船,部分水翼船至今仍在服役。
苏联人一直在对水翼船进行研究,早在20世纪70年代和80年代,就设计出了不少流线型的水翼船渡轮和军舰,其中一部分还出口到国外。苏联人制造的水翼船以半浸式居多,主要用在波浪较小的内河及湖泊上。
美国的波音公司在20世纪60年代开始研究水翼船。1974年,波音公司建造了6艘40米长的全浸式水翼船军舰,舰上装有反舰导弹、75毫米快速炮。这些水翼船在水面上航行时,主要使用柴油机引擎,飞航时则使用燃气引擎,用喷水器推进。与此同时,波音公司还积极发展民用水翼船渡轮。
目前,世界上现存的水翼船大多不超过1000吨。跟其他高速舰艇技术相比,水翼船的主要优点是能够在较为恶劣的条件下航行,船身的颠簸较小,而且高速航行时所产生的水波也比较小,对岸边的影响不大。