1989年国家科委将大型气垫船的研制列为国家“火炬”计划首批重大项目。1991年天通高速船开发有限公司研制了我国第一艘HT901型油田钻井平台用气垫货船。该船总重21吨,载重量4吨,最大静水航速50千米/时,续航能力4小时,可收放的跳板供一辆车上下。之后该型又建造了HT901型客船。该船荣获国家火炬计划技术产品金奖。
1992年中国船舶及海洋工程设计研究院为大港油田研究设计的600吨人工岛钢模气垫垫升系统建成。该人工岛平台直径63米,安装7台道依兹风冷柴油机带动的鼓风机,大港油田称其为“中华第一岛”。此平台曾因围裙材料变形未能垫起,后查明原因,调整围裙连接点后即可正常垫升,巨大的人工岛气垫平台垫升牵引下海获得成功。
为加强香港地区与内地的交流,中国船舶及海洋工程研究院和广州黄埔造船厂研制了全焊接铝7211型双体气垫船“迎宾4”号。该船于1992年12月建成,并投入蛇口-香港地区航线客运。
该船在设计中充分消化吸收了国内外侧壁式气垫船的经验,解决了全焊接铝质客船的材料、设计、工艺等问题,采用了机舱进气过滤技术,首次进行了垫态稳性计算等,使该船实现了安全、舒适、快速地营运。在该航线上被旅客称为“珠江明珠”。荣获得国家科技进步奖三等奖。
1995年中华人民共和国船舶检验局正式公布《内河气垫船检验暂行规定》、现有《海上高速船入级与建造规范》《内河高速船入级与建造规范》包括了气垫船规范内容,使气垫船的设计、建造、检验有规可循、有法可依,促进了我国气垫船的发展。
1996年中国船舶及海洋工程设计研究院设计、杭州东风造船厂建造了7226型40客位系列气垫船。以往空气螺旋桨的变矩机构全在桨毂内,机构复杂且价格高,不适应气垫船多变的型号,限制了可变螺距螺旋桨的应用。该船对外伸油缸、外伸油路的变矩机构进行了技术攻关,采用桨壳外挂平衡块的方法大大降低变矩杆转接轴承的动载荷,减小了轴承受力。更重要的是螺旋桨和风机参数可选择范围增大、效率提高,该船可以悬停、前进、后退。该船将变矩液压油路及油缸置于桨毂之外方便了制造和维修,从根本上解决了变矩机构的可靠性,从此可变螺距螺旋桨得以广泛使用。
7226型系列气垫船应用于秦皇岛海滨、丹东鸭绿江口地区旅游航线及新唐港的建港工程勘测。经使用验证,该气垫船经济性和操纵性良好。1997年通过四川省交通厅鉴定,该型船获得中国船舶工业总公司科技进步奖二等奖。
大港油田根据滩海勘探开发的需要,1996年委托中国船舶及海洋工程设计研究院设计100吨被动式气垫运输平台,用于大型设备及燃料、淡水等物资器材的运输。该院经过对垫升性能、牵引力等方面研究及相应设备的研制,100吨气垫运输平台为钢质主船体,铝质上层建筑,采用平台上绞车自行绞滩或用其他运输工具牵引。1997年该平台建造完工,经过一年多的现场考核试验,1997年9月通过中国石油天然气总公司及中国船舶工业总公司的验收鉴定。
我国对破冰型气垫船研制积累了一些经验和技术储备。对气垫破冰机理进行了理论研究,中国船舶及海洋工程设计研究院开发了一型能用于极地等寒冷地区低温环境下使用的气垫船,可兼具破冰和运输功能,对我国极地地区科考、延长北极航道通航期、寒区低温环境物资及人员转运、应急救援等都具有重要的作用。还对边防气垫巡逻船在北方界江、界河流冰期的应急使用进行了试验研究。
我国气垫船的研制与发展的道路,充满了艰辛与曲折,众多科技工作者付出了艰辛的劳动,涌现出一批为此作出突出贡献的科技工作者和能工巧匠。
中国船舶及海洋工程设计研究院原院长李志侠,人称“气垫迷”,他在统筹策划、组织领导该院科研设计工作期间,十分重视我国气垫船的研制与发展,组织气垫船科研课题立项,确保经费落实,选调充实扩大研制队伍。并深入研制一线,选定试验场,解决研制过程中遇到的问题和困难。他身先士卒亲临一线,具体主持气垫船的研制,为研制人员传递满满的正能量。他在气垫船研制的各个阶段发挥了关键性的组织领导作用,我国气垫船的发展能有今天的成绩,李志侠功不可没。
我国气垫船研发的开拓者之一——恽良教授,多年来一直致力于我国气垫船技术和气垫船研究设计开发工作,他参与了我国第一艘全垫升气垫试验艇的研制与试验。参与研制了我国多型首创的全垫升气垫船和侧壁式气垫船,组织研发团队成功地解决了多项技术难题。他组建了我国首座气垫技术试验室,首次在燃气轮机应用到气垫船与响应围裙技术应用方面获得突破。他总结气垫船研究、设计、制造、试航所取得的经验,撰写了我国第一部气垫船原理和设计专著。在国内、外刊物及相关的会议上发表了40余篇学术论文,多次在国际会议报告中作主旨发言,享有国际声誉。
中国造船工程学会与英国皇家造船工程师学会合作,从1989年至2019年,先后举办中国国际高性能船舶国际学术会议20余届,恽良教授作为会议联合主席之一,为国内高性能船科研人员搭建与国外专家学者学术交流的学术舞台作出了贡献。
我国气垫船女专家华怡把有限的生命全部投入研制气垫船的事业中,她参加了我国当时吨位最大的一艘全垫升气垫艇的总体设计,承担了船舶性能计算。在模型试验阶段,她主动承担数据分析和撰写试验报告等任务。
她深知气垫船的围裙是设计中的关键。1979年,她与另一位同志大胆设想、周密论证,在国内首次建立了“二元囊指裙的静态成形计算方法”,这一方法具有重大的实用价值。她又将这一方法发展为“三元围裙计算方法”,为攻克围裙设计关键技术奠定了基础。
海上试验是检验气垫船“围裙”设计成败的重要环节。每次试验,华怡都争着上船,仔细观察、认真记录,并能迅速整理试验结果报告。气垫船在海上高速行驶,有时会出现险情,华怡从小晕车、晕船,在试航中只要遇到风浪就呕吐不止。尽管如此,每次出航华怡都坚持上艇。一次她吐得晕倒在大舱里,同志们把她扶进小舱,想让她休息,可当人们一转身,她又摇晃着身子出现在大舱里。她说:“我是设计人员,知道船摇摆的难受滋味,就会更加努力地去改善气垫船的适航性。”出航归来,她顾不上休息,和大家一起检修围裙。烈日暴晒,小虫叮咬,她全然不顾,在用竹竿撑起的“围裙”里面,半躺着身子观察和记录。大家劝她休息,她说:“我是研究围裙性能的,不了解围裙在使用中的损坏情况,怎么能设计好围裙呢!”
华怡主持完成的《气垫船静水阻力估算方法》,经全国船舶标准化技术委员会批准,成为我国气垫船设计中普遍采用的一个指导性文件。她参与研究并与他人合作完成的《侧壁式气垫船在波浪上运动的非线性理论》和《气垫船耐波性理论》两篇论文,为建立我国的气垫船耐波性理论打下了基础。她主编的《气垫船模适航性试验方法》对气垫船适航性的研究起了重要作用。她英年早逝,在气垫船研究岗位上战斗到生命的最后一刻。
中国船舶及海洋工程设计研究院早在20世纪60年代就进行气垫船研究,该院马涛研究员1985年在美国洛克维尔的国际气垫技术会议上,代表国内的几位科研人员宣读了有关围裙性能研究的三篇论文,受到与会各国气垫学者一致好评。英国气垫船公司的总工程师威勒在讨论时发言:“想不到在围裙性能研究方面中国同行已经走在前面。”会上,各国学者决定合著一本反映气垫船技术的书,名为《气垫船技术、经济和应用》,1989年12月出版发行。马涛因在围裙气弹和水弹动力学理论上的贡献,承担有关围裙性能章节的编写。国外某教授认为:“马涛等在该领域的进一步发展,不仅对于围裙性能的理解,而且对于围裙设计的改进都作出了重大贡献。”从此,国际上对围裙特性的研究中心转移到中国船舶及海洋工程设计研究院。
马涛与研发团队,应用第二代响应围裙与第三代新翼型导管空气螺旋桨,使流体动力性能获得飞跃。
他们不畏艰辛,冒着被导管桨强大气流吹倒的危险,反复进行调试和试验,突破了总体性能、船体平台、综合设计技术、主要系统及设备四大类型25项关键技术。他独创的气垫参数与推进垫升功率综合优化方法,以及建立的试验相似准则,结合在国际上首创的“响应围裙气弹水弹动力学理论”,对总体气垫参数及围裙组合形式与剖面型线进行了综合优化。
在研究过程中,马涛研究员由于工作压力过于繁重,两次生病住院,但仍坚持工作,解决了高密度艇高响应度围裙等设计难题,经过实船验证,该型艇总体性能达到国际先进水平,其中阻力、动稳性、耐波性及航行安全性等核心技术指标居同类艇国际领先水平,先后获得专利24项,相关系统及科研课题获得国防科学技术进步奖10余项。
中国气垫船发展过程中,失败与成功并存,经过无数次挫折失败,换来经验与成功,取得了来之不易的成果,如今站在世界气垫船研制的前列,为国民经济建设和交通运输事业的发展作出了贡献。
随着科学技术进步,交通工具的发展,桥梁隧道的建设和高速公路网络的形成,民用气垫船应用受到一定程度的影响,但气垫船的特殊功能,在加强国防装备现代化,交通运输,在滩涂、沼泽、浅海滩深淤泥等区域工程建设及旅游观光领域仍然大有用武之地。
进入21世纪,研发团队通过实验室、船模水池、风洞等实验设施,开展了一系列理论研究,逐步完善了涉及气垫船性能和围裙成型与变形相关设计、计算软件,逐步建立了有关气垫船总体性能设计、试验方法的行业标准和企业标准。我国气垫船的研制,对标世界先进水平,对大、中型气垫船一系列关键技术进行了系统的理论研究与实船应用。成功地研制了新型响应围裙系统、新型高密度导管空气螺旋桨,使新研制的气垫船的快速性、动稳性与耐波性等流体动力性能达到国际先进水平。随着我国船舶工业的发展,气垫船配套设备和材料越来越齐全,质量更好。新研制的气垫船总体性能优化,技术指标先进,减振降噪,注重节能环保,改善驾控提高航行安全性等方面都有较大的提高。