中国指挥与控制学会会刊 
气垫登陆艇是一种利用垫升原理设计的,可装载登陆兵及其装备,可在岸滩直接登陆的登陆作战舰艇。气垫登陆艇具有速度快,两栖性能好等特点[1-2],但由于其体积吨位相对较小,适航性不高,航程较短,通常搭载于船坞登陆舰、两栖攻击舰等大型两栖作战舰艇上,执行由舰到岸的输送任务。
气垫登陆艇的航速较快,但其装载量较小,当需投送上岸的装备和人员数量较大时,不仅需要多艘气垫艇,往往还需要进行多次投送。但由于气垫登陆艇实施从舰到岸投送时,需由母舰转载和换乘,周期较长,气垫登陆艇首波突击时可提前实施换乘编波,对上陆时间的影响相对较小,但完成首波投送进行二次投送时,这种编波投送方式所需时间较长,效率相对较低,与登陆作战所需的投送要求不相适应。因此,如何缩短气垫登陆艇往返投送时间就成为船坞登陆舰和气垫登陆艇优化使用的重要内容。
1 气垫登陆艇编波投送周期
气垫登陆艇实施从舰到岸投送时,一艘船坞登陆舰一般搭载多艘气垫登陆艇,气垫登陆艇依次从坞舱驶出,驶出坞舱后通常要在特定区域内慢速机动,待所有气垫艇出坞后进行编波;之后编队向岸滩冲击,在距岸一定距离时开始减速、登滩,完成登滩后卸载人员和装备,然后,退出返航,进坞实施二次装载投送。
根据气垫登陆艇投送的流程,为便于说明多次投送的过程,可将上述流程重新进行组合,分为进出坞、向岸冲击、卸载和返航四个阶段,则一艘气垫艇一个完整投送周期所需的时间可表示为
T投送=t进出坞+t冲击+t卸载+t返航
式中:T投送为一艘气垫艇一个完整投送周期所需的时间;t进出坞为气垫艇进出坞时间,包括进坞时间、装载时间和出坞时间等,其大小受海况条件、装备性能、装载对象的性质和数量及相关人员训练水平等因素影响,其时间大致固定;t冲击为向岸冲击时间,其大小主要由气垫登陆艇到岸距离和冲击速度决定,即t冲击=S冲击/V冲击;t返航为返航时间,其计算方法与向岸冲击时间类似,但空载状态下气垫艇的航速通常稍快;t卸载为上岸卸载时间,由气垫艇减速上岸时间、陆上行驶时间、装备和人员卸载时间等决定。
如气垫登陆艇从距岸20 n mile处开始冲击,冲击上岸及返航速度为50 kn,进出坞时间为15 min,上岸卸载时间为10 min,则一艘气垫登陆艇完成一次投送的周期为70 min左右,若多艘气垫艇进出坞时间更长,还需编波,其周期更长。
2 气垫登陆艇二次装载优化
对多艘气垫艇多次投送的方案进行优化,首先要确定气垫登陆艇完成首波投送返回后,如何进行二次装载,这是优化气垫登陆艇多次使用的基础,而其核心问题是如何使多艘气垫艇进出坞舱所需总时间最短、效率最高。为比较各种二次装载方案的输送效率,下面以船坞登陆舰搭载两艘气垫艇为例进行分析。若船坞登陆舰搭载两艘气垫登陆艇,则进行二次装载时通常有以下两种典型方案可供选择:
方案一:单艇依次坞内装载,即坞舱内只保留一艘艇,前一艘艇装载出坞后,后一艘艇进坞装载;
方案二:两艇同时坞内装载,即坞舱内同时保留两艘艇,两艘艇进坞同时装载,装载完毕后依次出坞。
若采用方案一,两艘气垫艇进、出坞时间t进坞和t出坞基本相同,若装载相同数量装备,装载时间t装载也相同,则两艘艇完成装载所需的时间为
t1=2(t进坞+t装载+t出坞)+t间隔
式中,t间隔为两艘气垫艇先后进坞需间隔的时间。
若采用方案二,两艘气垫艇完成装载所需的时间为
t2=(t'进坞+t'装载+t'出坞)+t间隔+(t″进坞+t″装载+t″出坞)
式中,t'和t″分别代表方案二中前一艘气垫艇和后一艘气垫艇对应的时间。由于方案二中两艘气垫艇均要进入坞舱内,后一艘气垫艇的进出坞距离与方案一相同,因此,所需时间相同;而前一艘气垫艇进出坞舱移动的距离约为后一艘艇(即方案一)的2倍,因此,其进出坞时间也大于方案一的时间,即t'进坞>t进坞,t'出坞>t出坞;后一艘气垫艇装载时,装载对象须先驶过前一艘气垫艇,因此,行驶距离更长,时间也更长,即t″装载>t裁载。因此,t2>t1,即方案二所需时间要大于方案一。
设气垫艇从靠近舰尾到位于2号艇位需3 min,到1号艇位需4 min;从2号艇位出坞需2 min,从1号艇位出坞需3 min;两艘艇进坞最短间隔时间为5 min,装载装备需2 min,越过一艘气垫艇进行装备装载需4 min,若采用第一种模式,两艘艇完成装载和进出坞需t1=2×(3+2+2)+5=19 min;若采用第二种模式,两艘艇完成装载和进出坞需t2=4+5+3+2+2+2+5=23 min。
该结论同样适用于船坞登陆舰搭载3艘或4艘气垫登陆艇的情况。因此,在超视距登陆作战中,气垫艇多波次投送的情况下,单艇依次坞内装载,即坞舱内只保留一艘艇,前一艘艇装载出坞后,后一艘艇进坞装载的方式是最省时、最便捷的装载方式。
3 气垫登陆艇多次投送优化
针对气垫登陆艇“编波”投送存在的投送周期时间过长的问题,可根据多艘气垫登陆艇的投送阶段特点,使不同的气垫登陆艇处于不同的阶段,实现多艘艇“轮转”,尽量避免出现等待的现象,从而节省时间,使投送效率最大化。
3.1 两艘气垫艇轮转
两艘气垫艇轮转时,1号气垫艇进出坞过程中,2号艇在舰外慢速待机,当1号艇完成出坞,向岸冲击时,2号艇开始进坞装载、出坞、向岸冲击及卸载。对比可知,2号艇完成卸载时间与1号艇相比仅相差一个进出坞时间,因此,两艘艇全部完成卸载所需的时间为
t21=T投送+t进出坞-t返航
当第二次循环时,1号艇必须完成一个投送周期后才能再次进坞装载,如图1 所示,其完成卸载所需的时间为
以此类推,两艘艇完成n次投送循环时,完成卸载所需的时间为
t2n=n·T投送+t进出坞-t返航
3.2 三艘气垫艇轮转
当一艘船坞登陆舰搭载三艘气垫艇进行轮转投送时,各艇的先后衔接关系如图2 所示,三艘气垫艇完成第1次投送所需的时间为
完成第2次投送所需的时间为
t32=T投送+T投送+2t进出坞-t返航=2T投送+2t进出坞-t返航
以此类推,三艘艇完成n次投送循环时,完成卸载所需的时间为
t3n=n·T投送+2t进出坞-t返航
3.3 四艘气垫艇轮转
4 气垫登陆艇轮转投送效率
根据气垫登陆艇编波投送的流程及投送周期计算公式,即式(1),若有m艘气垫艇依次进坞装载、编波后编组上岸,在不考虑编波时间的情况下,完成n个循环所需时间为
t'mn=n(T投送+(m-1)t进出坞)-t返航
通过式(13)、(14)可知,与编波投送相比,轮转投送可节约的时间为
t节=
节约时间的百分比为
η=
为进一步分析轮转投送的效率,下面针对典型的气垫登陆艇使用情况,使用式(13)~式(16)进行仿真计算。
设气垫登陆艇进出坞时间为16 min,卸载时间为12 min,突击上陆和返航航渡时间相同,分别为12 min(距岸10 n mile,航速50 kn)和30 min(距岸25 n mile,航速50 kn),计算不同投送条件下轮转投送与编波投送的效率,结果如表1a) 和1b) 及图4 所示。
表1a) 不同条件下轮转投送与编波投送效率对比 |
| 投送 次数 | m=2,t冲击=t返航=12 min | m=3,t冲击=t返航=12 min | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 编波投 送时间 | 轮转投 送时间 | 节省 时间 | 节省 百分比 | 编波投 送时间 | 轮转投 送时间 | 节省 时间 | 节省 百分比 | |
| n=1 | 56 | 56 | 0 | 0.0% | 72 | 72 | 0 | 0.0% |
| n=2 | 124 | 108 | 16 | 12.9% | 156 | 124 | 32 | 20.5% |
| n=3 | 192 | 160 | 32 | 16.7% | 240 | 176 | 64 | 26.7% |
| n=4 | 260 | 212 | 48 | 18.4% | 324 | 228 | 96 | 29.6% |
| n=5 | 328 | 264 | 64 | 19.5% | 408 | 280 | 128 | 31.4% |
| n=6 | 396 | 316 | 80 | 20.2% | 492 | 332 | 160 | 32.5% |
表1b) 不同条件下轮转投送与编波投送效率对比 |
| 投送 次数 | m=4 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| t冲击=t返航=12 min(T投送≤4t进出坞) | t冲击=t返航=30 min(T投送>4t进出坞) | |||||||
| 编波投 送时间 | 轮转投 送时间 | 节省 时间 | 节省 百分比 | 编波投 送时间 | 轮转投 送时间 | 节省 时间 | 节省 百分比 | |
| n=1 | 88 | 88 | 0 | 0.0% | 106 | 106 | 0 | 0.0% |
| n=2 | 188 | 152 | 36 | 19.1% | 242 | 194 | 48 | 19.8% |
| n=3 | 288 | 216 | 72 | 25.0% | 378 | 282 | 96 | 25.4% |
| n=4 | 388 | 280 | 108 | 27.8% | 514 | 370 | 144 | 28.0% |
| n=5 | 488 | 344 | 144 | 29.5% | 650 | 458 | 192 | 29.5% |
| n=6 | 588 | 408 | 180 | 30.6% | 784 | 544 | 240 | 30.6% |
从仿真数据可以看出:
1)当只进行一次输送时,轮转投送与编波投送时间基本相同,但编波投送有利于在岸上快速形成更大的作战能力,因此,首波投送时,应采用编波投送方式。
2)周期越多,气垫艇数量越多,轮转投送节约的时间越多,因此,轮转投送法适应于多艘气垫艇多次投送的情况。若船坞登陆舰携带4艘气垫艇,使用气垫艇输送24辆坦克或装甲车上岸,每艇装载1~2辆计算,需要3~6次循环才能输送上岸,因此,轮转投送方法有相当的可用性。
3)由公式(12)及仿真数据可以看出,当其他条件一定时,节省时间的多少主要受t进出坞的影响,因此,进出坞时间越长,轮转投送效率越高。
以上计算没有考虑多次轮转时气垫登陆艇需加油的问题,考虑气垫艇通常只能在进坞时进行加油,因此,若考虑加油,则相当于增加了气垫艇在船坞中的时间,即增大了t进出坞,此时,采用轮转投送法效率更高。
5 结束语
使用气垫登陆艇向岸投送是船坞登陆舰的主要设计功能,也是其核心作战能力,因此,如何高效使用气垫登陆艇也成为提高船坞登陆舰作战效能的重要课题。本文提出的轮转投送法,可显著缩短多艇多次投送情况下的投送时间,提高作战效率,为气垫登陆艇从岸到舰使用提供了新的选项。