黄 焱，侯月阳，田育丰

（天津大学a.水利工程仿真与安全国家重点实验室；b.港口与海洋工程天津市重点实验室，天津 300350）

0 引 言

气垫船是一种在船体周边全部或部分用“围裙”封闭，利用大功率垫升风机将空气抽吸后吹入船底，在船底与水面之间形成空气气垫，进而将船体顶托垫升的高性能船舶[1]。气垫船以优异的全地形行进能力，被广泛应用于军事、工程建设和科学研究等领域[2-3]。在气垫船诞生几十年后，人们发现了将气垫船用于河流破冰的可能性，从而可为冬春交替季节的防汛工作提供帮助。这一工程应用设想最初源自加拿大工程人员的偶然发现，在结冰湖面低速拖曳气垫平台移位时，破坏了周围近1 m 厚的冰层[4-5]。据此，加拿大学者和工程技术人员在随后的几年间，使用该气垫平台在北极周边地区进行了多次破冰试验，如图1（a）所示[5-6]。1972年，英国海军为评估BH7气垫船在不同气候条件下的性能，分别在瑞典和博思尼亚湾等地进行了试验，成功实现了气垫船的破冰作业[7]。1977 年，美国海岸警卫队研发中心在密西西比河开展了LACV-30 气垫船的破冰试验，并对气垫破冰船的设计标准、操纵性和制造成本等内容进行了评估[8]。1979年，Muller[9]探讨了气垫船的尺寸和垫升压力对破冰能力的影响，并建立了简单的数学模型。1980 年，Mellor 提出了两种不同的气垫船破冰模式：低速模式与高速模式。在低速模式下，垫升压力将冰层下方的水体排开，诱发冰排的悬臂梁效应而断裂破环；……