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气垫技术的基本原理
一、
气垫的形成与维持
气垫船底部的气垫是靠鼓风机提供压缩空气而形成的，并依靠风机不断供给气流补偿气垫周围的气量泄露损失而维持底部的气压。有二种支承形式，如图8-8所示。
（1）增压室气垫——在底部形成有较大空间的增压室，不断供气维持气压，靠泄漏气流的惯性来平衡压力差，这种类型可以在地面上使用也可以在海上使用。
（2）周边射流型气垫——在气垫四周喷射高压空气流，来维持气垫的压力，亦是依靠气流的惯性力来平衡压力差。这种类型要求射流压力Pj大于气垫压力Pc。这一类也可用于海上或陆地。
气垫船上主要采用的就是这两种基本形式。
增压室气垫 周边射流气垫
图8-8 两种支撑形式
增压室气垫，由于气垫压力Pc与外界大气压Pa的差值，造成气垫四周间隙不断泄漏气流，需靠风机不断供气维持气垫压力。由于直接泄漏，泄漏量较大，要求风机的流量较大，但风机的压头不高，且整个气流通道构造简单。为了减少泄漏，希望有较小的间隙，即较小的飞高，但是随着飞高的减小，艇的越障能力降低，在波浪中的附加阻力增大。
周边射流型气垫靠射流维持气垫压力，其泄漏量比同样飞高下的增压室气垫要小，相应的对风机的流量要求就小，但要求风机的压头较大，其气流通道比增压室式要复杂些，损耗也要大一些。对这类气垫为减少泄漏，同样希望有较小的飞高。而实际上小飞高给气垫船的使用带来很大的困难。或者干脆说这种靠刚醒件形成间隙或喷口的气垫船是无法使用的。
在气垫船四周加上柔性围裙，使气流的泄漏间隙成为柔性壁与水面之间的间隙，这是气垫船进入实际使用的关键性突破，因为这可以使飞高减小到最低限度，而仍保持气垫船的特有优点。
无论是增压室式或周边射流型都可以采用柔性围裙，增压室式气垫船的柔性围裙可以是密闭气囊，周边射流型气垫船的柔性围裙则为柔性喷口。通过柔性围裙的变形使气垫船可以在小飞高下有较大的越障能力，柔性围裙也起到了缓冲波浪冲击，吸收波浪能量的作用，使气垫船在波浪中的性能得到改善。柔性围裙的刚度和柔度往往对气垫船的性能，尤其是对适航性有重大影响。而柔性围裙的刚度与柔度除了与材料有关外，主要取决于围裙的形式。因而围裙的材料（包括加工和连接工艺）和围裙的形式是气垫船研究中的重要课题。
侧壁式气垫船所用的侧壁也是一种减少气流泄漏的方式，两侧插入水中的刚醒侧壁防止了侧向泄漏，只在首尾设置围裙，通常称首封和尾封。有时尾封也有刚醒滑行板作封门，只是用绞链和弹簧与船体连接，使其有一定的柔度。
一、
早期垫升性理论
气垫及其周围的流动情况是十分复杂的，气垫内的高压造成向外的泄流，这种泄流实际上是一种射流，其中压力和速度都是不均匀的，且必有涡旋。当气垫船向前运动时，气垫中的压力分布也是不均匀的。这构成了一门专门研究气垫周围流动的学科——气垫空气动力学。当然在研究中还必须进行各种简化假设，各种不同的简化构成了各种理论。
在这里，我们首先简单地介绍一下早期的垫升性理论，虽然这种理论似乎早已经过时，或不尽实用，但是研究这些理论对理解全垫升气垫船的飞升机理是有好处的。
1、
薄喷口理论（在固体壁面上）
这个理论用于早期的刚性喷口周边射流式全垫升气垫船静垫升于固体壁面上，并假设：
（1）
喷口无限薄，因而在厚度方向自喷口射出的空气流速是均匀的
（2）
由喷口射出的空气射流是无粘性且不可压缩的
（3）
喷口射流不会与周围介质混合
（4）
船支承在固体壁面上
如图8-9所示的单位船长之断面，
图8-9
由流体动量定理得知：
2、指数理论
薄喷口理论是基于假设喷口是无限薄的，即射流速度在厚度方向是均匀的，不变的。实际上由于射流的背压在其厚度方向是不同的，因此射流速度在厚度方向上也是不同的，英国气垫船公司（BHC）的斯坦顿·琼斯（Stanton Jones）认为可以假设喷口外缘（即靠近大气的那一面）的背压即为大气压，而喷口靠近气垫的内缘，其静压力为 。其他假设与薄喷口理论相同。这样经推导后可得出船的垫升风扇所须的流量与喷口总压如下所示：
3、增压室式理论（在固体壁面上）
与薄喷口理论一样，也假设气流是无粘性无压缩的气体。同时因为此型船的气道结构与周边射流式气垫船不一样，所以流态也不同。气体并非自周边射流出而是由气道进入增压室，在增压室中扩压形成气垫，然后经周边气封装置（如围裙或刚性气封装置）流入大气，这种结构形式即为早期增压室式气垫船的结构形式。
这样问题就变得特别简单。因为气流自风扇出口突扩至增压室，所以科学认为增压室的压力是均匀的（实测结果也是如此，除非当船的航速很高或在波浪中的升沉或纵摇频率很大时为例外，该时的气垫压力在气垫空间内是不均匀的）。
写出气垫室内任一点A与气流出口处一点B间的伯努里方程：
参考文献：
[1]
赵连恩，韩端锋.高性能船舶水动力原理与设计[M].哈尔冰：哈尔滨工程大学出版社，2007：213-217.
