二、推进系统

1．动力装置

气垫船应用航空器概念，大多采用燃气轮机作为动力装置。我国早期采用活塞式航空汽油发动机，如711、711-Ⅱ型气垫船等。由于燃气轮机技术复杂、油耗高、维护成本大，后来只有中、大型军用气垫船采用燃气轮机，民用气垫船大多采用柴油机。

柴油机经济性好、油耗率低的优点使其在现有的船舶动力装置中占的比例最大，尤其在民用船舶方面，柴油机的应用十分广泛。但柴油机的缺点是单机功率小，有时只能采用多台柴油机装船使用，这给气垫船总布置带来困难。同时，气垫船因为重量受到限制，只能采用轻型高速柴油机。

20世纪80年代，随着改革开放，国外的车用轻型高速柴油机被引入，如Deutz、MAN、IVECO等，解除了国内小型气垫船设计过程中一段时间“无机可用”的窘境。这些经广泛使用验证的高速柴油机较好地适应了气垫船恶劣运行环境条件，满足了轻量化的要求，降低了故障率，提高了经济性，促进了国内气垫船的快速发展。

采用全焊接船用铝质船体结构，以低油耗的全风冷或带冷却水箱的中型风冷柴油机为主动力装置，垫升系统与推进动力系统相互独立设置，采用离合器、高弹性联轴节与齿形皮带传动等措施，可确保运行的可靠性。

2．空气螺旋桨

气垫船空气螺旋桨最早是由飞机螺旋桨转化而来的，其特点是无导管，叶片的叶梢不提供推力（即典型升力为零），叶片较窄，叶梢处特别窄，空气来流速度高。这就导致了在速度相对较低的气垫船上的推进效率较低，单位功率产生的有效推力小，经济性较差。

气垫船为实现垫态高速航行，空气螺旋桨推力需要克服低速时的最大阻力峰值，必须要采用不同于飞机螺旋桨的宽桨叶（叶梢处最宽）、高升力系数的新翼型，同时要采用导管整流装置增加桨叶前流速以提供附加推力。对于高功率负荷的空气螺旋桨，还要在桨叶后增设整流支臂回收桨叶后的旋转动能，进一步提高整个导管空气螺旋桨的推力与效率（见图1.11）。

气垫船采用的特种空气螺旋桨要考虑其工作特点。空气螺旋桨的工作介质是不均匀的气流，这造成了其空气动力特性的复杂性；在各种工况下转速波动比较大，尽管气垫船航速远没有飞机的高，但是却需要较大的推力才能越过阻力峰值。要使气垫船空气螺旋桨达到飞机负载螺旋桨同样大小的比推力，其需要的功率和强度要远比飞机螺旋桨大得多。在估算空气螺旋桨选用是否合理时，需要特别注意随着单位负荷的增大，空气螺旋桨的效率是急剧下降的（见图1.12）。在一定条件下，空气螺旋桨能够保证足够的推力与单位限制负荷有关。在计算所需推力时，不但要满足克服静水设计航速下的阻力所必需的推力，还必须考虑在阻力峰值处的推力越峰裕度是否足够。

气垫船船体结构强度偏弱且尺寸有限，除推进用的空气螺旋桨外，还有垫升风机，导致传动轴系必须做成紧凑型，且为高速传动，以节省重量与占用的空间。气垫船传动轴系设计必须考虑有较强的抵抗纵向、横向变形及角变形的能力，中间需要串以多个高弹性联轴节（见图1.13）。

小型全垫升气垫船所需的推进功率与垫升功率较小，但受布置空间和重量控制等因素制约，常选用前后输出的小型风冷柴油机作为主动力装置，同时驱动垫升风机及空气变矩螺旋桨，典型的动力传动系统布置如图1.14所示。其中推进系统由主机飞轮端连接的主动轴系、螺旋桨推进轴系、齿形同步传动皮带、空气变螺矩螺旋桨及液压变矩油缸组成（见图1.15）。螺旋桨推进轴系由主动轴系通过齿形同步皮带驱动，用于向空气变螺矩螺旋桨输出功率，并将螺旋桨旋转产生的推力传递给船体，同时内部套轴还兼作螺旋桨变螺矩的传动部件。

鉴于动力装置布置及螺旋桨变螺矩的要求，小型全垫升气垫船推进轴系设计的特点：

（1）由于推进轴线位置较高，受尺寸、空间、重量、减速比等因素的约束，无法采用齿轮箱等常规减速传动方式，选择简单可靠的同步齿形带，主动轴系和推进轴系的轴线偏移距离可大幅度增加、传动速比可通过改变皮带轮齿数灵活调整，避免了系统结构复杂、维护保养困难等问题。

（2）推力轴承需同时承受较大的正、负推力和径向反力，选用可以承受径向和轴向联合负荷的单列角接触球轴承，并成对使用，通过计算分析确定接触角合理分配承载能力；气垫船的铝合金船体变形量较大，选用具有自动调芯功能的调芯滚子轴承作为支撑轴承，用以消除因安装误差及船体变形等因素造成的不良影响。

（3）与常规的可变螺距螺旋桨通过固定式油管给变矩机构供油方式不同，小型气垫船空气螺旋桨通过变矩推杆驱动变矩机构，设置移动式变矩转换轴承，确保变矩推杆除跟随桨毂旋转外，同时跟随变矩油缸进行往复直线运动驱动变矩推杆。

（4）气垫船由于采用铝质船体以及受围裙气垫的影响，尤其是推进轴系位置较高，其轴承支承刚度难以准确确定，可通过扩大轴承支撑刚度的选择范围，针对不同参数进行组合式计算，并对其振动特性进行综合评估。