氣墊登陸艇由艦到岸多艇多次投送方案優(yōu)化研究

尹成義

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018)

氣墊登陸艇是一種利用墊升原理設(shè)計(jì)的，可裝載登陸兵及其裝備，可在岸灘直接登陸的登陸作戰(zhàn)艦艇。氣墊登陸艇具有速度快，兩棲性能好等特點(diǎn),但由于其體積噸位相對(duì)較小,適航性不高,航程較短,通常搭載于船塢登陸艦、兩棲攻擊艦等大型兩棲作戰(zhàn)艦艇上,執(zhí)行由艦到岸的輸送任務(wù)。

氣墊登陸艇的航速較快,但其裝載量較小,當(dāng)需投送上岸的裝備和人員數(shù)量較大時(shí),不僅需要多艘氣墊艇,往往還需要進(jìn)行多次投送。但由于氣墊登陸艇實(shí)施從艦到岸投送時(shí),需由母艦轉(zhuǎn)載和換乘,周期較長(zhǎng)，氣墊登陸艇首波突擊時(shí)可提前實(shí)施換乘編波,對(duì)上陸時(shí)間的影響相對(duì)較小,但完成首波投送進(jìn)行二次投送時(shí),這種編波投送方式所需時(shí)間較長(zhǎng)，效率相對(duì)較低,與登陸作戰(zhàn)所需的投送要求不相適應(yīng)。因此,如何縮短氣墊登陸艇往返投送時(shí)間就成為船塢登陸艦和氣墊登陸艇優(yōu)化使用的重要內(nèi)容。

1 氣墊登陸艇編波投送周期

氣墊登陸艇實(shí)施從艦到岸投送時(shí),一艘船塢登陸艦一般搭載多艘氣墊登陸艇,氣墊登陸艇依次從塢艙駛出,駛出塢艙后通常要在特定區(qū)域內(nèi)慢速機(jī)動(dòng),待所有氣墊艇出塢后進(jìn)行編波;之后編隊(duì)向岸灘沖擊,在距岸一定距離時(shí)開始減速、登灘,完成登灘后卸載人員和裝備,然后，退出返航,進(jìn)塢實(shí)施二次裝載投送。

根據(jù)氣墊登陸艇投送的流程,為便于說(shuō)明多次投送的過(guò)程,可將上述流程重新進(jìn)行組合,分為進(jìn)出塢、向岸沖擊、卸載和返航四個(gè)階段,則一艘氣墊艇一個(gè)完整投送周期所需的時(shí)間可表示為

=+++

(1)

式中:為一艘氣墊艇一個(gè)完整投送周期所需的時(shí)間;為氣墊艇進(jìn)出塢時(shí)間，包括進(jìn)塢時(shí)間、裝載時(shí)間和出塢時(shí)間等,其大小受海況條件、裝備性能、裝載對(duì)象的性質(zhì)和數(shù)量及相關(guān)人員訓(xùn)練水平等因素影響,其時(shí)間大致固定;為向岸沖擊時(shí)間,其大小主要由氣墊登陸艇到岸距離和沖擊速度決定,即=;為返航時(shí)間,其計(jì)算方法與向岸沖擊時(shí)間類似,但空載狀態(tài)下氣墊艇的航速通常稍快;為上岸卸載時(shí)間,由氣墊艇減速上岸時(shí)間、陸上行駛時(shí)間、裝備和人員卸載時(shí)間等決定。

如氣墊登陸艇從距岸20 n mile處開始沖擊,沖擊上岸及返航速度為50 kn,進(jìn)出塢時(shí)間為15 min,上岸卸載時(shí)間為10 min,則一艘氣墊登陸艇完成一次投送的周期為70 min左右,若多艘氣墊艇進(jìn)出塢時(shí)間更長(zhǎng),還需編波,其周期更長(zhǎng)。

2 氣墊登陸艇二次裝載優(yōu)化

對(duì)多艘氣墊艇多次投送的方案進(jìn)行優(yōu)化,首先要確定氣墊登陸艇完成首波投送返回后,如何進(jìn)行二次裝載,這是優(yōu)化氣墊登陸艇多次使用的基礎(chǔ),而其核心問題是如何使多艘氣墊艇進(jìn)出塢艙所需總時(shí)間最短、效率最高。為比較各種二次裝載方案的輸送效率,下面以船塢登陸艦搭載兩艘氣墊艇為例進(jìn)行分析。若船塢登陸艦搭載兩艘氣墊登陸艇,則進(jìn)行二次裝載時(shí)通常有以下兩種典型方案可供選擇:

方案一:單艇依次塢內(nèi)裝載,即塢艙內(nèi)只保留一艘艇,前一艘艇裝載出塢后,后一艘艇進(jìn)塢裝載;

方案二:兩艇同時(shí)塢內(nèi)裝載,即塢艙內(nèi)同時(shí)保留兩艘艇,兩艘艇進(jìn)塢同時(shí)裝載,裝載完畢后依次出塢。

若采用方案一,兩艘氣墊艇進(jìn)、出塢時(shí)間和基本相同,若裝載相同數(shù)量裝備,裝載時(shí)間也相同,則兩艘艇完成裝載所需的時(shí)間為

=2(++)+

(2)

式中,為兩艘氣墊艇先后進(jìn)塢需間隔的時(shí)間。

若采用方案二,兩艘氣墊艇完成裝載所需的時(shí)間為

=(′+′+′)++(″+″+″)

(3)

式中,′和″分別代表方案二中前一艘氣墊艇和后一艘氣墊艇對(duì)應(yīng)的時(shí)間。由于方案二中兩艘氣墊艇均要進(jìn)入塢艙內(nèi),后一艘氣墊艇的進(jìn)出塢距離與方案一相同,因此，所需時(shí)間相同;而前一艘氣墊艇進(jìn)出塢艙移動(dòng)的距離約為后一艘艇(即方案一)的2倍,因此，其進(jìn)出塢時(shí)間也大于方案一的時(shí)間,即′,′;后一艘氣墊艇裝載時(shí),裝載對(duì)象須先駛過(guò)前一艘氣墊艇,因此，行駛距離更長(zhǎng),時(shí)間也更長(zhǎng),即″。因此，,即方案二所需時(shí)間要大于方案一。

設(shè)氣墊艇從靠近艦尾到位于2號(hào)艇位需3 min,到1號(hào)艇位需4 min;從2號(hào)艇位出塢需2 min,從1號(hào)艇位出塢需3 min;兩艘艇進(jìn)塢最短間隔時(shí)間為5 min,裝載裝備需2 min,越過(guò)一艘氣墊艇進(jìn)行裝備裝載需4 min,若采用第一種模式,兩艘艇完成裝載和進(jìn)出塢需=2×(3+2+2)+5=19 min;若采用第二種模式,兩艘艇完成裝載和進(jìn)出塢需=4+5+3+2+2+2+5=23 min。

該結(jié)論同樣適用于船塢登陸艦搭載3艘或4艘氣墊登陸艇的情況。因此,在超視距登陸作戰(zhàn)中,氣墊艇多波次投送的情況下,單艇依次塢內(nèi)裝載,即塢艙內(nèi)只保留一艘艇,前一艘艇裝載出塢后,后一艘艇進(jìn)塢裝載的方式是最省時(shí)、最便捷的裝載方式。

3 氣墊登陸艇多次投送優(yōu)化

針對(duì)氣墊登陸艇“編波”投送存在的投送周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問題,可根據(jù)多艘氣墊登陸艇的投送階段特點(diǎn),使不同的氣墊登陸艇處于不同的階段,實(shí)現(xiàn)多艘艇“輪轉(zhuǎn)”,盡量避免出現(xiàn)等待的現(xiàn)象,從而節(jié)省時(shí)間,使投送效率最大化。

目前，世界各國(guó)裝備的船塢登陸艦或兩棲攻擊艦通常可搭載2～4艘氣墊登陸艇,因此,氣墊登陸艇的輪轉(zhuǎn)使用可分為以下三種情況。

3.1 兩艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)

兩艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)時(shí),1號(hào)氣墊艇進(jìn)出塢過(guò)程中,2號(hào)艇在艦外慢速待機(jī),當(dāng)1號(hào)艇完成出塢,向岸沖擊時(shí),2號(hào)艇開始進(jìn)塢裝載、出塢、向岸沖擊及卸載。對(duì)比可知,2號(hào)艇完成卸載時(shí)間與1號(hào)艇相比僅相差一個(gè)進(jìn)出塢時(shí)間,因此,兩艘艇全部完成卸載所需的時(shí)間為

=+-

(4)

當(dāng)?shù)诙窝h(huán)時(shí),1號(hào)艇必須完成一個(gè)投送周期后才能再次進(jìn)塢裝載,如圖1所示,其完成卸載所需的時(shí)間為

=++-=2+-

(5)

以此類推,兩艘艇完成次投送循環(huán)時(shí),完成卸載所需的時(shí)間為

2=·+-

(6)

圖1 兩艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)周期示意圖

3.2 三艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)

當(dāng)一艘船塢登陸艦搭載三艘氣墊艇進(jìn)行輪轉(zhuǎn)投送時(shí),各艇的先后銜接關(guān)系如圖2所示,三艘氣墊艇完成第1次投送所需的時(shí)間為

=+2-

(7)

完成第2次投送所需的時(shí)間為

=++2-=2+2-

(8)

以此類推,三艘艇完成次投送循環(huán)時(shí),完成卸載所需的時(shí)間為

3=·+2-

(9)

圖2 三艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)周期示意圖

3.3 四艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)

根據(jù)以上分析,四艘艇完成次投送循環(huán)時(shí),完成卸載所需的時(shí)間為

4=·+3-

(10)

但四艇輪轉(zhuǎn)時(shí),由于每艘艇進(jìn)出塢時(shí)間較長(zhǎng),可能出現(xiàn)4號(hào)艇還未完成進(jìn)出塢而1號(hào)艇已返航準(zhǔn)備進(jìn)塢的情況,即兩艇的進(jìn)程出現(xiàn)時(shí)間沖突,1號(hào)艇不得不等待。根據(jù)圖3可知,此時(shí),四艘艇完成次投送循環(huán)時(shí),完成卸載所需的時(shí)間為

4=(4-1)+-

(11)

綜合式(10)、(11)可得

(12)

圖3 四艘氣墊艇輪轉(zhuǎn)周期示意圖(T投送<4t進(jìn)出塢)

根據(jù)以上公式,若氣墊艇的數(shù)量為,則采用輪轉(zhuǎn)輸送個(gè)循環(huán),完成投送所需的時(shí)間為

(13)

4 氣墊登陸艇輪轉(zhuǎn)投送效率

根據(jù)氣墊登陸艇編波投送的流程及投送周期計(jì)算公式,即式(1),若有艘氣墊艇依次進(jìn)塢裝載、編波后編組上岸,在不考慮編波時(shí)間的情況下,完成個(gè)循環(huán)所需時(shí)間為

′=(+(-1))-

(14)

通過(guò)式(13)、(14)可知,與編波投送相比,輪轉(zhuǎn)投送可節(jié)約的時(shí)間為

(15)

節(jié)約時(shí)間的百分比為

(16)

為進(jìn)一步分析輪轉(zhuǎn)投送的效率,下面針對(duì)典型的氣墊登陸艇使用情況,使用式(13)～式(16)進(jìn)行仿真計(jì)算。

設(shè)氣墊登陸艇進(jìn)出塢時(shí)間為16 min，卸載時(shí)間為12 min，突擊上陸和返航航渡時(shí)間相同,分別為12 min(距岸10 n mile,航速50 kn)和30 min(距岸25 n mile,航速50 kn),計(jì)算不同投送條件下輪轉(zhuǎn)投送與編波投送的效率,結(jié)果如表1a)和1b)及圖4所示。

表1a) 不同條件下輪轉(zhuǎn)投送與編波投送效率對(duì)比

表1b) 不同條件下輪轉(zhuǎn)投送與編波投送效率對(duì)比

圖4 不同條件下輪轉(zhuǎn)投送相對(duì)編波投送縮短時(shí)間的比率

從仿真數(shù)據(jù)可以看出:

1)當(dāng)只進(jìn)行一次輸送時(shí),輪轉(zhuǎn)投送與編波投送時(shí)間基本相同,但編波投送有利于在岸上快速形成更大的作戰(zhàn)能力，因此,首波投送時(shí),應(yīng)采用編波投送方式。

2)周期越多,氣墊艇數(shù)量越多,輪轉(zhuǎn)投送節(jié)約的時(shí)間越多,因此,輪轉(zhuǎn)投送法適應(yīng)于多艘氣墊艇多次投送的情況。若船塢登陸艦攜帶4艘氣墊艇,使用氣墊艇輸送24輛坦克或裝甲車上岸,每艇裝載1～2輛計(jì)算,需要3～6次循環(huán)才能輸送上岸,因此，輪轉(zhuǎn)投送方法有相當(dāng)?shù)目捎眯浴?/p>

3)由公式(12)及仿真數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)其他條件一定時(shí),節(jié)省時(shí)間的多少主要受的影響,因此，進(jìn)出塢時(shí)間越長(zhǎng)，輪轉(zhuǎn)投送效率越高。

以上計(jì)算沒有考慮多次輪轉(zhuǎn)時(shí)氣墊登陸艇需加油的問題,考慮氣墊艇通常只能在進(jìn)塢時(shí)進(jìn)行加油,因此,若考慮加油,則相當(dāng)于增加了氣墊艇在船塢中的時(shí)間,即增大了,此時(shí),采用輪轉(zhuǎn)投送法效率更高。

5 結(jié)束語(yǔ)

使用氣墊登陸艇向岸投送是船塢登陸艦的主要設(shè)計(jì)功能,也是其核心作戰(zhàn)能力,因此,如何高效使用氣墊登陸艇也成為提高船塢登陸艦作戰(zhàn)效能的重要課題。本文提出的輪轉(zhuǎn)投送法,可顯著縮短多艇多次投送情況下的投送時(shí)間,提高作戰(zhàn)效率,為氣墊登陸艇從岸到艦使用提供了新的選項(xiàng)。