我国研制气垫船始末

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气垫船是利用大功率风机将高压空气压入船底形成气垫,将船体托离水面从而高速航行的船只。40多年来,我国依靠自己的技术力量,通过原理研究、模型试验和试用,已基本掌握了全垫升式和侧壁式气垫船技术,进入实用化船型研制和应用阶段。


1959年,英国研制出全球第一艘气垫船,两小时横渡了英吉利海峡,一时间轰动世界。几乎与此同时,我国即着手气垫船开发,可谓起了个早床。气垫技术的开发和应用,为船舶在特定环境(如浅水急流、江河险滩、沼泽滩涂地区)航行及两栖登陆等创造了条件。由于气垫技术的军事敏感性,国际上实行技术封锁,我国不得不自力更生——


艰难起步,摸着石头过河


20世纪50年代后期,全国数十家单位开始气垫技术研究,呈遍地开花之势。有些单位用航空发动机作动力,用空气螺旋桨推进或喷气推进;有些单位则研制地面效应器或气垫车。当时试验船均未装围裙,操纵性不佳。1960年,国防科委主持召开全国气垫技术会议,明确以气垫船为主要研究方向,并缩短战线,集中力量对关键技术组织协作攻关。1962年,国家科委船舶专业组制订了船舶科技发展十年(1963~1972年)规划,将气垫技术开发列入规划。


1963年到1967年,沈阳松陵机械厂研制成全垫升式试验艇“松陵”l、2、3号。初期采用单层围裙,继而改用射流火腿形柔性围裙,在松花江、旅顺近海以及辽河进行了试航。上海708研究所于1963年后五年间相继试制4吨级全垫升式气垫试验艇711-1号和711-2号,采用囊指形围裙,在淀山湖和黄浦江反复试验。711-2号艇采用了可变螺距空气螺旋桨,使艇的回转半径显著减小,操纵性大为改善,具有飞越稻田、上岸、逾越沟渠等能力,试航航速达98千米/小时。708研究所又于1966年设计、试制侧壁式气垫试验艇711-3号,至金沙江、澜沧江及舟山等地进行试验。通过上述多项试验,我国开始掌握气垫技术应用于船舶的基本规律,为试用创造了条件。1965年冬,国家科委召开船舶技术政策讨论会,决定——


解决军民急需,开展试用艇研制


此后,共有全垫升式试用艇2型、侧壁式试用艇4型,由内河推向沿海深入试验。


为适应岛屿交通需要,1978年708所设计建成全垫升气垫交通艇716型,总重16吨,载重2吨,航速达100千米/小时。1975年,海军委托708所设计中型全垫升式气垫登陆试验艇722型。该艇于1979年建成,总重65吨,载重15吨,可装l辆辎重车或1个步兵加强连登陆,艇体为铝质,配用退役航空活塞式发动机4台,总功率为4×1100千瓦,航速89.8千米/小时。1980年,该艇两次长航程试验,稳性、垫升性、操纵性和快速性良好,但主机故障率高,噪音大,尤其是以汽油为燃料不符合实战要求。1981~1982年,组织了两次3级海情下的耐波性和快速性试验,进行艇体振动、围裙应力以及噪音测试,为实用型号研制提供了实验数据。


为适应川江快速客运需要,由708所设计,沪东造船厂建造出侧壁式气垫艇713型,并于1971年交重庆轮船公司试用。该艇为铝结构,用国产12V135型高速柴油机作动力,载客80多名,但由于主机故障多,经济效益差,故未正式营运。1977年,该艇经改装,与其它气垫船一起编队远程试航,由重庆航行至宜宾,又上溯金沙江到新市镇,上溯泯江到乐山,全程1500余千米,经受了急流、浅滩、大漩涡的考验。1973年,708所设计喷水推进侧壁式气垫艇717型。该艇总重12吨,载重2吨,用国产12V150ZC柴油机作主机,功率220千瓦,航速42.8千米/小时。该艇改进后命名为717-A型,其操纵性良好,航速达48.5千米/小时。


上世纪70年代开始,上海船舶运输科研所致力于玻璃钢船体的水网地区气垫客艇开发工作。针对内河水浅、弯多、船多、航速不宜过快等特点,研制了5吨全玻璃钢侧壁式试验艇,1975年试航成功。1970年,708研究所设计出钢质艇体、玻璃钢上层建筑的侧壁式气垫试验艇719型,采用3台12V180Z型高速柴油机,每台功率880千瓦,航速64.8千米/小时。1983年该艇经改进命名为719-1型,艇长增加6.5米,总重增至96吨,客位增加到180名,航速为57千米/小时,经济性有所改善。


通过上述大量试验,我们基本上掌握了气垫技术应用于船舶的垫升性、推进性、快速性、稳定性和操纵性等诸多问题的规律,并开始对气垫船耐波性进行研究,为实用化打下了基础。


利剑出鞘,跨入实用化阶段


1980年5月,国务院、国防工办主持召开了第二次全国气垫技术专业会议。会议认为,中国的气垫技术所以长期停留在试用阶段,主要原因是缺乏适用的动力设备以及围裙材料不配套。1982年10月又召开了第三次气垫技术专业会议,提出向实用化过渡的措施。在改革开放政策指引下,引进国外技术和设备,经过五年努力,主要关键设备基本解决,气垫船开发终于进入实用化阶段。


1.内河用侧壁式喷水推进气垫客艇


20世纪80年代初,上海船舶运输科研所与安徽水运科研所合作设计WD401内河侧壁式喷水推进气垫艇,由巢湖船厂小批量生产。该艇总重16吨,40个客位,航速32千米/小时,经济性良好。1981年,708研究所以717-C型艇为原型,为重庆轮船公司设计、建造了载客54名的717-2型艇“岷江”号,为重庆轮渡公司设计、建造了载客70名的717-3型艇。两艇航速分别为 46.9千米/小时和44千米/小时,客舱噪声75分贝左右,建成后均在重庆营运,由重庆到泸州、宜宾单程只需6小时到8小时30分。


2.港湾河口用侧壁式气垫客艇


1980年,天津市委托708所设计侧壁式气垫旅游艇“津翔”号。该艇用耐蚀铝合金建造,采用3台12V150ZC型柴油机。试营运表明,机械设备可靠,围裙寿命达600小时,但耐波性欠佳。708所设计了719-2型“鸿翔”号侧壁式气垫渡船,1987年冬交付使用。该船总重123.5吨,采用3台进口TBD234V16高速柴油机作为主机,航速44~50千米/小时,载客258名,用于上海到崇明短途客运,使航渡时间从原来两小时缩短至45分钟。


3.小型全垫升式“气垫吉普”


为了在沼泽、滩涂、淤泥等一般车船难以到达的地区使用,大港油田委托708研究所研制小型全垫升式“气垫吉普”。该艇用耐蚀铝合金做艇体,配用2台汽车汽油机,功率为2×44千瓦,采用导管螺旋桨和囊指型围裙,总重2.6吨,可载客8名。用户使用后续订4艘。该艇后改用道依茨风冷高速柴油机,由杭州东风船厂和芜湖船厂先后建造17艘。1987年,河南省旅游局委托708所设计用于黄河旅游的7212型全垫升式气垫船“郑州”号。该船于1989年建成,总重10.3吨,载客33名,采用3台道依茨BF6L913C风冷柴油机,另配2只导管空气螺旋桨于尾部左右。


4.沿海全垫升式气垫交通艇和登陆艇


1983年,708所与沪东造船厂共同改装716型全垫升式气垫交通艇。其主机改用3台道依茨高速柴油机,总功率950千瓦,改用导管螺旋桨,重新设计了垫升、推进系统和围裙。经反复调试、试航后,各项技术性能均达到实用要求。


1983年,409型燃气轮机研制成功,每台功率2205千瓦,使用轻柴油,满足实用要求。708所在722原型艇的基础上,设计了沿海中型气垫登陆艇722-2型。该艇改用低阻响应围裙,采用镁铝合金以提高船体耐腐蚀能力,配备2台409型燃气轮机,同轴分支驱动风扇和导管空气螺旋桨,攻克了机桨联合控制、进气过滤、排气引射和低工况航行等技术关键。1986年,陆上各项试验成功。1988年开始海上试航;1989年,两栖登陆试验获得成功。


5.气垫技术在其它方面的应用


1981年黑龙江省水运研究所与上海船舶运输科研所运用气垫原理共同设计的200吨级气膜减阻分节驳船,将低压空气压入船底,有一定减阻节能效果。708所设计了低速气垫平台,总重 80吨,有效载荷35吨,装2台轻12V180柴油机,1985年由杭州东风船厂建成并交大港油田使用,可运送石油勘探、开采所需的重型设备通过滩涂、沼泽等地区。上海船舶修造厂利用气垫平台将重型船用柴油机整机运至码头装船。



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