拿一个塑料盘子，底部打一个洞，接上一根柔软的管子，向管子里吹气，盘子就会离开桌面。吹气力量越大，盘子飘离桌面就越高。如果用一台风量很大，本身又很轻的电扇代替人向管子里吹气，盘子就会悬空而起。气垫船就是根据这个道理设计的。它通过强大的风扇般的风机向下鼓风，在船底与水面(地面)之间形成一个空气垫，把船体托起，减少了船行驶时所遇到的阻力，因而航速大大提高。气垫船主要有两种形式：全浮式和侧壁式。全浮式气垫船船底四周用柔性围裙围封，防止气垫里的空气大量外逸。一般采用空气螺旋桨推进，也有采用喷气推进的。这种气垫船能完全离开水面行驶，也可以在陆地上、沼泽地行驶，具有良好的两栖性能。侧壁式气垫船的两边有刚性侧壁伸入水中，首尾用柔性幕封闭，阻止气垫里的空气逸出。这种气垫船同全浮式的相比，逸出的空气少，消耗的动力也小，一般采用水动力螺旋桨或喷气推进，但不能在陆地上行驶。1960年，中国西北一所大学试制成功了全浮式气垫船。它的外形像一辆装甲汽车，所以也叫气垫车。气垫船的航速很大，全浮式的可达每小时200千米，侧壁式的也可达每小时150千米。英国最大的全浮式气垫船可载客416人，汽车55辆。速度最大的美国侧壁式气垫船，每小时达167千米。气垫船也有些缺点，如在高速航行时气垫压力不均匀，容易发生事故；在恶劣的气候条件下，难以保持完全气垫状态航行；特别是全浮式气垫船，容易受风的影响等。
高速船舶有哪几种类型
有人预言，21世纪的航运事业将是高速船舶的世纪。自20世纪90年代以来，世界主要造船工业发达国家都相继采用高速船舶新技术，以加强高速船舶的开发应用。目前世界上开发这一技术的主要途径有两个方面：一是采用适宜于水中水面等高速航行的船舶形状，获得优于传统排水形式的船舶的综合性能；二是采用新颖的推进方式，提高航速和航行平稳性。概括起来说，国外目前研制的21世纪新型高速船舶，有半浸型双体船、单体(或双体)型滑行艇、四周围裙式气垫船、侧壁型气垫船、水面贯通型水翼船、全浸型水翼船等。这类船的支持方式主要分为3种：浮力支持方式，即利用水的动压力支撑船体以滑行或半滑行状态航行的方式，这类船有单体型或双体型船；空气压力支持方式，即利用来自船底的空气压力支撑船体航行的方式，这类船有气垫船等；水翼升力支持方式，即利用船舶水翼升力支持船体航行的方式，分为翼浮出水面的水面贯通型和翼浸在水面下的全浸型水翼船。其推进方式大量采用喷水推进，以取代传统的螺旋桨推进，使航速大大提高。有的还采用了更先进的超导电磁推进方式，大幅度地提高航速及平稳性。当前，世界上第一艘超导电磁推进方式的高速船舶已经诞生，船舶总重为280吨，航速可达100节，平稳性极好，几乎无噪声与振动。该船有2台主推进器，每台有6个超导磁体设置在船底，由于能与在水中垂直方向上产生的磁场直交，通以电流，因此获得推动力。
高速货船。高速货船的发展也是21世纪航运事业的重要支柱。随着高速船舶新技术的出现和运用，各国正致力于开发21世纪新型高速货船。新型高速货船将是有效地利用各具特色的支持方式，取长补短组合成的船舶，主要分为空气压力支持型和升力复合支持型。空气压力支持型是在船体下部密封空气，船体制成流线型。船在停泊状态时，利用船体的浮力支持全部船重；航行时，利用浮升送风机提高气压室的气压使船体浮升，减少船体与水的接触面积(航行阻力)，再利用喷水推进器高速航行。浮升送风机和喷水推进器均由燃气涡轮机驱动。另外，为了控制船体摇晃，利用气势压力和水下尾翼控制船体姿态。升力复合支持型则由上部船体、全浸下部船体、全浸水翼及支柱构成。船在停泊状态时，上部船体着水，利用上部与下部船体的浮力支撑全部船重；航行时，随着航速增加，全浸水翼产生升力，上部船体在中心支柱与两侧支柱支撑下离开水而悬空，成为翼行状态，而全浸水翼及下部船体仍浸沉于波浪谷底，在燃气涡轮机驱动的喷水推进器的推动下高速航行。整个动力装置安装在上部船体，喷水推进器的用水通过支柱吸入。船体姿态的控制，通过操纵安装在全浸水翼后缘的襟翼实现。
高速客船。21世纪的高速客船将在技术上不断改进，日臻完善。未来的半浸型双体高速客船，完美地组合了浮力支持方式与水翼升力支持方式，减小了船体的摇晃及噪声，提高了舒适性。全浸型水翼船、浮力与升力复合支持型客船和浮力与压力复合支持型客船，也很少摇晃，平稳舒适。有的高速客船还采用缓冲装置及液压控制装置支撑客船，以吸收船体的晃动。目前建造的半浸型双体高速客船，在波高35米的海面上航行几乎不摇晃，其最高航速达306节，定员410人。在多年的航行中，乘客晕船率仅为066％。对高速客船的噪声标准，现定为不超过70~80分贝。从发展趋势来看，未来的高速客船航速一般都超过30节，小型高速客艇可达50节；噪声的标准也将比现定标准降低10~15分贝。其主要方法为：将主机与发电机等噪声源安装在隔振装置上，或将油泵及多种运转设备安装在隔音箱内；同时在客舱地板上贴附防振材、隔音材，或者在地板与机舱天花板之间隔出空隙，形成浮床结构。
高速渡船。高速渡船也是21世纪热门的课题。目前，高速渡船(载客载车)已成为横渡海峡的新型交通工具。具有代表性的高速渡船有：在地中海上往返于意大利半岛与撒丁岛之间的单体船，其航速超过40节，可容纳120辆小轿车和450名乘客，由1台燃气涡轮机和2台柴油机驱动；还有在连接瑞典和丹麦的航线上驰骋的双体船，其航速达到40节。载客450人，载小轿车80辆，用4台柴油机驱动。最近，芬兰正建造将在英吉利海峡和爱尔兰海峡摆渡的大型高速渡船，可运载1 500名乘客和450辆重型卡车。展望21世纪，将在现有高速渡船的基础上，进一步开拓高速、平稳、大型的高速渡船，以适应新世纪的需要。
地效翼船。在日益增多的高速船的大家族中，速度最快的当属掠海地效翼船了。这种高速船也叫做“飞船”，实际上是一种地效飞行器。它可以在距水面05~5米的高度掠飞，时速可达几百千米，可以和小飞机的速度媲美。在遇到障碍时，它像飞机一样能爬升到15米高，其特点是航速快、消耗能源少、安全可靠和不需要建造专用机场、码头等，使用相当方便。国产新一代掠海地效翼船DXF—100型，重约4吨，时速200千米，航程400千米，船上设16座，1997年已完成试飞。这标志着中国高速船的研制已经跻身于世界先进行列。1995年4月，中国台湾研制成大型掠海地效翼船。这艘船长11米，可乘8人，可距海面高度05米飞行，航行时速达200千米。目前，掠海地效翼高速船发展最快的国家当属俄罗斯。它已建造了重达百吨级的大型地效翼船，并投入使用。中国于70年代末开始研制掠海地效翼船，并在80年代制成了双座气翼艇。这种气翼艇可在05米波高上凌波飞航，时速达110千米。它可在水面上起降，沿斜坡可由水面上岸或由岸上下水。
超高速船舶会带来一场海上和水路运输的革命吗
现在，人们对高速船已不满足了，船舶设计师们已设计出各种超高速船。美国海军研究所于1995年研制成一种类似潜艇的超高速船，并已在大西洋进行了试航。这种超高速船的水中部分有两个很大的“翅膀”，而在大“翅膀”旁又有两个小“翅膀”，以便于掌握船体的重心。它重约12吨，长8米，虽然个头不大，但当时创下了航行速度37节的纪录。日本7家造船厂共同投巨资，要研制出载重量1 000吨、航速50节、最大航程500海里的超高速船。目前来看，这些超高速船的航速还不算很高，真正称得上超高速船的是俄罗斯制成的秘密船WIG。这种船平时漂浮在水中，行驶时几乎是贴着水面“飞”，时速高达500~600千米，简直和普通小型飞机飞得一样快，而且还可水陆两用。
由于超高速船适用于集装箱船等一些货船，因而受到各国的重视，对它进行不断地改进。例如，美国已为超高速船配置了利用人造卫星和电子海图的自动导航装置，使超高速船在性能上更加先进，自动化程度进一步提高。人们预计，未来的超高速船将会带动一场21世纪海上和水路运输的革命。形成研制高速船的热潮。日本在半潜式双体船的开发与建造方面处于领先地位，而澳大利亚建造的高速双体船则主要用于出口，约占全球出口份额的1/3。美国大西洋快速船公司研制开发的快速货船，采用波音747飞机的航空发动机作主动力，船长约263米，设计要求这种船在72小时内能横渡大西洋，可见其速度之快了。1998年，他们所建造的4艘快速货船已经投入营运。
高速水翼气垫船也是21世纪上叶引人注目的超高速船舶。新型高速水翼船是一种将飞机与船艇相结合的水上飞船。这种水上飞船外形如同飞机，航速接近200节，载重20吨。目前正在加紧研制开发的超高速飞船是一种航速达560节、载重25吨或载客400人的大型水上飞船，用于海峡运输。另外，一些航空技术发达的工业国家，还利用航天航空的新技术开发出喷气机翼型的水上飞船，可在波高2米的海面上以43节航速作波浪形前进，其形犹如海上喷气式飞机。纵观当今高速渡船的研制开发态势，未来水上飞船的形式将是多种多样的，但其超高速的内涵却始终是人们所追求的目标。
为何说电磁推进船代表着船舶未来的发展方向
超导电磁推进船就是用超导体电磁铁制成的推进系统驱动的船。日本在20世纪80年代制成的世界上第一艘超导电磁推进船，船全长30米，宽18米，高8米，排水量135吨，航速每小时15千米(理论上时速可达100千米以上)。使人惊奇的是，它既没有普通船所必须装备的发动机，又无船上用的螺旋桨，但行驶速度却很快，而且噪声和振动都很小。由于超导体的电阻几乎为零，因而这种船的能量损失很小，约比同样吨位的其他船节省一半以上的能源，而且不污染环境。因此，这种新型船的出现，是对有着悠久历史的船舶一次划时代的革新，也代表着船舶未来发展的方向。超导电磁推进船内装有超导磁体，它能在船体底部海水中形成磁场。当由电极向海水通电时，海水中的电流与磁场相互交割而产生排斥力(即电磁力)，将海水压向船体后方，从而产生推动船前进的驱动力。实际上，它类似于电动机的原理，海水相当于转子，而电极起着电刷的作用。然而，由于海水的电阻较大，船体要获得必要的推力就必须加大电流。为了防止耗电过大，还必须加强磁场的强度，而这种磁场强度需要达到20万高斯，船体才能获得必要的推力。目前，通常使用的铁芯电磁铁仅能达到2万高斯的磁场强度，根本无法推动船舶前进。随着超导体材料特别是常温超导材料的出现，使采用超导体电磁铁装备的船舶推进系统，获得强大的磁场和必要的推力成为现实。这样，电磁推进船便从幻想变成了现实。
超导体是指在一定温度下电阻为零的导体。如果采用这种电阻为零的超导体电磁铁，用很少的电力使强大的电流从磁铁内通过，就会产生强大的磁场，从而获得强大的驱动力。这种电磁推进船，是用具有超导电性的金属制成线圈作为超导磁铁，使其在船底附近形成磁场。在船底两侧安装有两个电极板。当电极板上加上电压后，就有电流通过海水在两个电极板之间流过。
这种电流与超导磁铁产生的磁场相互作用，就会凭借产生的电磁力将船底吸入的海水向后喷出，按照反作用原理就形成一股强大的推力，驱动船体向前行驶。因此，人们将电磁推进船也叫做“直线电动船”。超导电磁推进船与一般轮船相比，其优势是很明显的：首先，它耗能少、速度快和效率高；二是由于没有电动机和螺旋桨等转动部分，因而噪声和振动都很微弱；三是因为不用螺旋桨，所以不需要采用海水密封装置，这对于大吨位运输船、深水航行船等尤为重要。目前，日本、美国等都在积极研究超导电磁推进船。可以预见，不久的将来这种性能优异的新型船将会在海洋中大显身手，施展其独特的本领。
核动力船有哪些特点
当今世界随着船舶速度不断提高，要求机器动力也越来越大。在动力很大的情况下，要保持相当的续航力，那就得在船上携带多到几千吨的燃油。有时，燃油的重量几乎占到船舶载货量的一半以上，这样，剩下来可以装载货物或者旅客的吨位就不多了。使用核动力装置，只要带少量的燃料，就可以做高速度的远程航行。有人做过这样的比较：一艘3万吨的油船在赤道上绕地球一周，大约要消耗4 000吨燃油。但是，一艘同样吨位的核动力船舶，却只需要消耗2~3千克的铀-235同位素。2~3千克，这只相当于一只普通热水瓶里水的重量!
核动力船的一个最大优点就是需要的燃料少。核动力船的成本较高。在吨位同样大小的情况下，如果不算动力装置本身，核动力的成本要比普通船贵10％~12％。至于动力装置，同样的马力、核动力装置的造价要贵2~3倍!事实上，核动力装置所以比较贵，完全是反应堆生物防护层的缘故，它要占建造成本。要知道，核能动力的装置的功率是15万马力的时候，生物防护层大约有25米厚，450吨重!
尽管生物防护层的重量和体积较大，如果把动力装置和全部燃料重量加起来，那么核动力船这部分的重量，仍旧要比普通船轻一半左右，也就是说可以多装些货。譬如，一艘载重量3万吨的油船，就可以多装2 000吨石油。何况现在正在研究，用重量轻的新材料代替铅、水泥，来做生物防护层的材料。目前，核动力船主要用于军事，尤其是潜艇，核动力使其续航能力大大提高。因为费用高，所以核动力船转为民用有一定的难度。又因为担心核泄漏，一些环保人士不主张使用这种船舶。这是造船业留给21世纪的课题。
世界上最大的原子破冰船是“北极号”吗
