黄 焱 孙 策 田育丰

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300350)

(天津大学港口与海洋工程天津市重点实验室，天津 300350)

引言

气垫平台的基本原理是利用垫升风机将高压气流导入平台底部，进而形成动力气垫，将平台垫升脱离支撑面[1-2].自1948 年，英国科学家、气垫船之父克里斯托弗提出气垫船的设计思想以来，已发展出全垫升式气垫平台、侧壁式气垫船、双体式气垫船等各具特色、功能多样的结构型式[3-5]，广泛服务于军事、水利和航渡等诸多领域[6-8].

将气垫平台用于河流破冰的概念始于一次偶然事件.在1971—1972 年的冬季，研究人员在位于加拿大耶洛奈夫市的大奴湖(大斯雷夫湖)内，开展了一项将气垫平台ACT-100 改装为北极地区钻井平台的试验，但是在移动该气垫平台时意外发现其拥有不错的破冰能力，试验现场将0.76 m 厚的冰层破坏[9-10].为此，加拿大研究人员对气垫平台的破冰效果进行了多次尝试，先后在环北极的雷鸣湾、帕里湾、多伦多和蒙特利尔进行了气垫平台的破冰试验，均取得了较好的破冰效果.如图1(a)所示为ACT-100 气垫平台在图克托亚克图克进行绞车拖拽破冰试验的照片，该试验中冰层厚度为60 cm，可以观察到一条比平台更宽的航道被开辟出来.之后，加拿大海岸警卫队于1975—1976 年，在雷鸣湾以轻型破冰船亚历山大·亨利号顶推ACT-100 平台的方式，实现了以6.5 kn(1 kn=1.852 km/h)航速有效破坏40 cm 厚的平整冰[11]见图1(b).美国则利用CCGS Waban-Aki 气垫船在圣劳伦斯河，开展了气垫船在低航速条……