快艇气泡减阻的原理研究与相似比分析
船舶气泡减阻技术专利分析
船舶气泡减阻技术专利分析摘要：本文通过对船舶领域中气泡减阻技术进行专利文献进行检索，从申请年度、专利技术组成以及本领域重要申请人等方面，进行了中国专利数据分析，并结合国内气泡减阻技术的发展模式、进度等提出有关知识产权方面的对策。
关键词：气泡减阻；专利分析；战略布局；技术定位1引言随着全球经济的快速发展，能源被过度的开发和利用，CO2等温室气体的排放量也是逐年增加，因而导致了如全球气候变暖等一系列环境问题，节能减排的理念逐渐引起了世界各国的广泛关注，船舶运输业正面临着前所未有的危机与挑战。
在航运业中，最直接最有效的就是通过减小船舶阻力来降低主机的能量消耗，降低主机的总功率，从而达到节能减排的目的。
近年来，在船舶减阻技术中气泡/气膜减阻技术得到快速发展，也逐渐引起行业内各大研究所以及船企的关注，因此，本文从专利数据的角度对船舶气泡减阻技术进行分析研究。
2 气泡减阻技术的发展2.1 专利检索策略船体摩擦阻力是船舶总阻力的主要组成部分，而其中气泡/气膜减阻技术可以有效减小船舶摩擦阻力，相较于其他传统减阻技术具有明显优势，长期以来受到国内外造船界的重点关注，本文针对“气泡/气膜减阻技术”技术开展专利分析。
根据现有气泡/气膜减阻技术的发展情况和趋势，确定主要检索关键词为：减阻、气泡、气膜、气层、气幕等，确定主要检索分类号为B63B1/32、B63B1/34、B63B1/36、B63B1/38、B63B1/40等，采用INCOPAT数据库进行检索，数据采集时间为1985年1月1日至2023年1月1日。
2.2 气泡减阻技术专利数据分析2.2.1 我国气泡减阻技术发展趋势从图1中的我国相关专利的申请数量可以得出，我国气泡减阻技术与其他减阻技术整体发展趋势基本一致，于2007年开始呈现出明显增长趋势，并且于2021年达到申请量顶峰，其中尤其是在2013年-2021年期间，气泡减阻技术申请量增长势头强劲，这表明气泡减阻技术已经引起我国各大科研院所以及企业的广泛关注，并且具备了一定的研发实力，并且从下图也可以得出，我国气泡减阻技术与其他减阻技术相比，在申请数量上占据了绝对优势。
国内外船舶气泡减阻技术的研究与应用
设计与研究
国内外船舶 气泡减 阻技术 的研究 与应用
胡 以怀 ， 李 慧 晶 ，何 浩
（ 上 海海 事 大学 商船 学院 ，上 海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ）
摘要 ：介 绍国 内外船舶气泡减阻技术的研究情况，包括微气 泡减 阻技术 、气幕减阻技术及气膜减 阻技术 的试验研
究和理论计算结果 ，特别是俄罗斯倾斜板气泡减阻技术 、日本微气泡减阻技术和我 国薄层气膜减 阻技术 的特 点。 同时 ，介 绍国内外微气 泡减 阻理论方面的力学模型、数值计 算方法和重要结论 。回顾 ２ ０ 世纪 ６ Ｏ年代 以来气泡减 阻技术在船舶上的应用情况 ，特 别是俄罗斯、 日本及丹麦等 国设 计的气泡减 阻船舶 的性 能和 节能效果。针对我 国 目前气泡 减阻节能技术在实船上的应用现状，分析存在 的问题和不足 ，探讨我 国船舶气泡减 阻技术 的应用前景 。 关键 词 ：微气泡减阻；气膜减阻 ；气幕减阻；船舶节能 中图分类号９ ５ ． ４ ０ ６ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ０ １ — ０ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｄ ｒ ａ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ， ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｄ ｒ ａ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｃ ｕ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｄ ｒ ａ ｇ
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种应用于船舶和潜艇等水下器材上的技术，其原理是利用在水下产生的气泡来减小水的阻力，从而提高水下器材的速度和效率。
气泡减阻系统的工作原理是通过在水下装置一些小孔，使得水流从小孔中进入器材内部，在内部形成气泡。
这些气泡可以减小水流的阻力，从而提高器材的速度。
此外，由于气泡的弹性，其可以对水流产生一定的反作用力，从而进一步减小水流的阻力。
气泡减阻系统的优点是可以显著提高水下器材的速度和效率，从而提高作业效率和降低能源消耗。
此外，气泡减阻系统还可以降低水下器材的噪声和振动，提高器材的稳定性和舒适性。
气泡减阻系统的应用范围很广，可以应用于各种类型的水下器材中，包括船舶、潜艇、水下滑翔机等。
随着技术的不断发展和改进，气泡减阻系统将会成为一种越来越重要的水下技术。
- 1 -。
利用空气形成膜来减少阻力的例子
利用空气形成膜来减少阻力的例子船舶气膜减阻节能技术的应用试验
当前国际上因对船舶低碳的要求，船舶利用空气减阻进一步引起人们的重视。
2013年设计建造船舶将行EEDI规则，为船舶低碳规定了指标规范。
早在1987年国外科学家提出了船舶空气润滑的概念，国际上许多国家都曾投人了大量人力物力研究船舶空气减阻，当前已取得了较大的进展。
目前世界上主要形成以下三种船舶空气减阻技术形式。
一种为船底倾斜板断级气泡减阻节能技术，该技术主要用于过渡型高速船型上，船底设置数道倾斜板借助于船速在船底倾斜板后面形成拱状气泡，气泡长度与船速的平方成正比。
二为船舶微气泡减阻节能技术。
利用船上风机向船底输入空气时通过船底微孔形成微气泡水气混合物从而实现船舶气泡减阻节能。
三为我国自主创新船舶气膜减阻节能技术。
作者于1982年研究得出了与水的表面张力有关与吃水深度无关的气泡膜常数,后谓之气膜定律,进而通过试验研究得出船底气膜形成规律，设计了船舶气膜减阻节能装置系统获国家发明专利，为上海市高新技术成果转化项目。
利用船上风机向船底输人空气时，通过船底安装的横向导流板装器能有效形成船底薄层空气膜，使船底与水的接触替代为与空气的接触，从而可实现船舶阻力显著降低，本发明使我国在国际上首先解决了船底有效形成薄层空气膜的技术难题。
试验研究和实船应用测试结果都说明，船舶利用气脑减阻节能技术可减少船体与水的接触面积
30-50%，可实现运输船和高速船节能15-20%左右。
本文主要介绍船舶气膜减阻节能技术的应用测试和分析，我国自主创新船舶气膜减阻节能技术经历了艰难的历程，克服了诸多技术难题，积累了可贵的研究和应用经验，为船舶节能低暖开发了一条经济实用的技术途径。
气泡减阻实验研究
气泡减阻实验研究
张木; 谭俊杰; 何快
【期刊名称】《《船海工程》》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】为研究气泡对航行体侧壁的减阻效果,设计一套试验装置。
利用该装置,采用壁面通气法研究不同通气量、不同来流速度和不同通气角度对气泡减阻效果的影响。
实验结果表明:在通气量和通气角度不变的条件下,减阻率随来流速度增加而增加;在来流速度和通气角度不变的条件下,随通气量增加,减阻率先增加然后变小;在来流速度和通气量不变的条件下,减阻率随通气角度的增大而减少;在一定的条件下,取得了20.34%的减阻率。
【总页数】4页(P13-16)
【作者】张木; 谭俊杰; 何快
【作者单位】南京理工大学动力学院南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.高速气泡艇阻力数值模拟及气泡减阻效果分析 [J], 唐桂林;倪其军;王丽艳;李胜忠
2.微孔阵列式绕回转体气泡减阻实验研究 [J], 黄磊;彭雪明;王生捷;何春涛;段磊
3.气泡粘度对水平槽道气泡减阻率影响的数值研究 [J], 张展;庞明军
4.供热管道减阻涂层减阻效果的实验研究 [J], 苗庆伟;张欢;王淮;赵惠中;常娅娜;刘
秀清;刘洋
5.旋风分离器减阻杆减阻的PIV实验研究 [J], 龚安龙;王连泽
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船用气泡减阻技术发展
船用气泡减阻技术发展船用气泡减阻技术发展早在十九世纪30年代俄国和瑞典科学家就提出设想：在运动船舶的船体外表面和水之间，引入空气和排气形成气幕，可以大幅减少运动船舶总阻力。
然而，这一设计思想在工程技术实践中却并不容易实现。
因此，目前真正用于实船的仅为俄罗斯等极少数国家。
气泡船（air cavity craft）也有称作空气润滑船（air-lubricated-hull craft）或气浮船（air ride express）的，它是高性能船型中的一种。
其工作原理是把空气引入船底，在船底表面形成气水混合的两相流，从降低液体粘性系数的角度来减小艇体的摩擦阻力，达到高速航运的目的。
1949年底，瑞典哥德堡船模试验池的Edstrand提出了气膜减阻原理，但由于空气会自由地飘离船体表面，无法形成气膜，试验没有取得成功。
60年代后，各国对怎样锁定气膜进行了深入研究，基本上形成了两种思路。
第一种思路是在平底船上开设一个凹进船底的平面，四周用板材围起来，在船底凹面内通以压缩空气，使大部分气体封存在船底，当然难免还有一小部分气体随船体的移动从船底边缘逃逸出去。
这类技术主要应用在低速运输船上，如驳船、货船和大型油船。
在我国黑龙江水运科学研究所研究的垫气驳就属于这一类，并于1982年在黑龙江航运的驳船上应用成功。
在正常运营航速（Vs=9km/h）下，阻力可比原船型减小30%，而消耗在压缩空气上的功率只占总功率的3%，节能效果十分显著。
第二种思路是将船底下的一层薄薄的气膜扩展成一个增压气室，最终将演变成侧壁式气垫船，成为另一类高性能船型。
80年代以来，前苏联、法国、美国、澳大利亚、荷兰等国把气幕减阻技术拓展到高速船上，建造了实艇并投入航运。
英国、日本、韩国等也相继开展了研究设计工作，但未见到实船下水的报导。
气幕减阻技术进入90年代，尤以俄罗斯的研究设计工作最为突出，他们将其作为继水翼艇之后的新一代高性能船型走俏国际航运市场。
气泡高速艇艇底气穴形态及减阻机理研究
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
网络出版地址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ／ ｋ ｃ ｍ ｓ ／ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ／ ２ ３ ． １ ３ ９ ０ ． Ｕ ． ２ ０ １ ２ １ ２ ２ ６ ． １ ６ ３ ０ ． ０ ０ ３ ． ｈ ｔ ｍｌ
中图分类号 ： Ｕ ６ ３ １ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ － ７ ０ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ － ０ ０ ５ １ － ０ ７
第３ ４卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 １ 月
哈
尔 滨
工
程
大
学
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ． １
ｏ ｆ Ｈａ ｒ ｂｉ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ３
气 泡 高 速 艇 艇 底 气 穴 形 态 及 减 阻 机 理 研 究
ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｆ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｂ ｉ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ａ ｉ ｒ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｗ ａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｉ ｒ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｔ ｒ ｉ ｉ ｆ —
气泡减阻技术研究进展
９ 年代以来 ， ０ 日本许多学者开始 了微气泡控 制湍流边界层减阻的试验研究 ， 其中比较有代表性
的是广 岛大学工学部和石川岛播磨重工业株 式会社
技术研究所所进行的平板及 回转体减阻的试验研
】９ ０
第 ６期
船
海
工
程
第４ ０卷
究， 试验结果 与苏 联及美 国大体一 致。近 １ ， ０来 日
１９ ９ ９年王 家 楣 教 授 在 试 验 中创 造 性 采 用 多
２ 大 气泡 减 阻技 术研 究概 况
高速 气泡 船是在 前苏联 列 宁格勒 的克雷 洛夫
研 究 院研 究成 功 的。他 们 自 １６ ９ １年 开 始 就研 究 人 工气泡 在滑 行艇上 的稳定 性 问 题 ，９ ５年 开始 １８
船 舶 的总 阻力 。微 气 泡减 阻 是通 过某 种 方 式在 船
上 首 次使用 空 气润 滑 ， 过艏部 的小 孔注 入空气 ， 通 最 终 未能在 船底 得 到一层 稳定 的气 泡层 。
最早 的试 验工 作 始 于 １ ７ ９ ３年 ， Ｍ Ｃ ｒ ｉｋ 由 ｃ ｏｍ ｃ
和 Ｂ ａａｈｒｙ 完成 ， 拖 曳 回转 体 上 环 绕 铜 导 ｈｔ ｃａ ａ ｔ ｙ 在 线 ， 以此 作为 阴极 通过 电解 而产生 氢气 泡 ， 低 并 在 速 时 阻力 降低 ５ ％ ， 由于 模 型形 状 和 表 面缠 绕 ０ 但 导 线 的影 响 ， 动很容 易 发生分 离 。 流 １７ ９５年前后 ， 联 的研 究 人员 研 究 了微 气 泡 苏 减 阻 的影 响因 素 ， 面摩 阻减 少高 达 ８ ％ 。气 泡 表 ０ 体 积浓 度 、 径 等 对 减 阻 影 响较 大 。微 气 泡 大 量 孔 集 中在 湍流 边界 层 中是 导 致阻力 减少 和湍 流改 善 的原 因 ， 孔径 为 １～ ｘ 的多 孔平 板 减 阻效 果最 ３Ｉ ｍ 佳 ，Ｏ～１０ ｍ时 阻力不 会减 少 。 ５ ０
低速船舶微气泡减阻数值研究
低速船舶微气泡减阻数值研究
赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2024(28)3
【摘要】为了研究船舶微气泡减阻规律,本文基于OpenFOAM中两相欧拉数值模型,对低速散货船进行微气泡减阻数值研究。
对气液两相分别建立控制方程,考虑五种相间作用力及气泡聚合和破碎,采用考虑气泡影响的改进k-ε湍流模型,忽略自由面影响,采用叠模模型研究喷气量、气泡直径、航速及吃水等因素对船舶微气泡减阻的影响,分析气体体积分数、湍流粘度和气泡直径分布等。
结果表明:微气泡可以同时减少船舶摩擦阻力、粘压阻力和总阻力;喷气量直接影响减阻率,喷气量越大,减阻率越高;较小气泡的平均气体体积分数较大且气体分布更均匀,同时湍流运动粘度较小,可以更有效减阻;气泡沿着流向会聚并,气泡越小聚并越剧烈;较高航速和小吃水更有利于减阻。
【总页数】11页(P368-378)
【作者】赵晓杰;宗智;王加夏;洪智超;胡俊明
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院;大连理工大学船舶工程学院;工业装备结构分析国家重点实验室;江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】U661.1
【相关文献】
1.船舶微气泡减阻数值试验研究
2.船舶微气泡润滑减阻的研究进展与数值模拟
3.不同喷气形式对船舶微气泡减阻效果的数值模拟研究
4.二维船舶微气泡减阻数值模拟
5.船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究
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基于水中气泡特性的舰船应用技术
基于水中气泡特性的舰船应用技术随着科学技术的发展，人们对水中运动的研究也日益深入。
其中，水中气泡特性的应用技术已经成为了舰船设计和制造领域的重要研究方向。
水中气泡的应用，不仅可以降低船体触水阻力、减少水面波浪和噪音，还可用于船舶装备和潜水器的推动及控制等方面。
本文将阐述水中气泡的特性及其应用技术。
首先，介绍水中气泡的特性。
水中气泡是指由空气或其它气体形成的在水中自由悬浮的小气泡。
水中气泡的存在可以有效地减小水的密度，从而降低水的阻力。
另外，水中气泡的密度较小、体积较小，使其不易被水流冲刷或消解，可以减少水波的反射和传播。
而水中气泡的运动也具有一定特点，例如大小不一、随机运动、容易聚集等，这些运动特性对水中气泡的应用技术有重要的影响。
其次，阐述水中气泡的应用技术。
舰船方面，利用水中气泡技术可以降低船体的阻力、提高航速、减少燃料消耗。
具体方法包括在船体底部喷射水中气泡，形成气泡层从而降低船体摩擦阻力；在船体周围喷射水中气泡，减小水线面积，减轻波浪影响；通过在推进装置后方加设水中气泡喷射装置，改善水流状况，提高水流速度，从而提高航速。
这些技术可以大幅降低船体运动时的阻力，提高船体的效能。
潜水器方面，利用水中气泡技术可以控制潜水器的深度和位置。
具体方法为在潜水器周围喷射气泡，在水中产生浮力，从而使潜水器浮升至指定深度。
此外，利用水中气泡控制的方法可以实现潜水器的移动、旋转和停止等操作。
在装备方面，利用水中气泡技术可以改善船舶装备的性能。
例如，在液压、气动等装置中注入水中气泡，可以改善装置的传动性能，降低传动噪声，减少装置故障。
总之，水中气泡特性的应用技术已经成为了舰船设计和制造领域的重要研究方向。
利用水中气泡技术，可以大幅降低船体的阻力、提高船体效能，控制潜水器的深度和位置，改善船舶装备的性能，推动船舶和潜水器的创新发展。
未来，水中气泡的应用技术将会得到更加广泛的应用和深入的研究。
水中气泡技术的应用涉及到船舶、潜水器、海洋工程等领域，其应用的具体效能和贡献也需要通过相关数据进行量化和分析。
微气泡减阻机理及其应用的基础研究
ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｃａｔａｍａｒａｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓ
Ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ Ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
Ｓｋｉｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ
Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ
Ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ
第…章绪论
第一章绪论
１．１前言
所有的运输工具中船舶是最节约能源的。例如：一艘载重吨为２８００００吨，
自重为４００００吨的超大型油轮在３００００ｋｗ的柴油机驱动下能以１５节的速度航行。
为了便于理解，我们将所有的数据除以１０００００。一艘自重０．４吨的油轮在载油
２．８吨时能以１５节的速度航行，换句话说，能用０．３ｋｗ的动力以２７公里／ｄ，时
的速度航行。与汽车等其它运输工具相比较，船舶消耗的能源要小的多。但由于
电解作用的试验使用的阴极是直径为６ｒａｉｌ的铜线，铜线的电阻大约为 ５．７Ｑ／ｆｔ；阳极引线连到拖车支架上，使池壁成为阳极。整个回路的电阻约为５０Ｑ 或更大一些。铜线（阴极）在模型上成螺旋状缠绕，通过阴极的电流在模型表面 的边界层下产生氢气泡。试验在美国海军军官学校的拖曳水池进行，水池长８５ 英尺，宽６英尺，水深４英尺，最大拖行速度２．５棚／Ｊ。在３英尺的模型（最优 外形）上测量得到的总阻力取决于拖行速度和电流（或者单位时间电解作用产生 的氢气量）。试验模型和结果如图２—１所示，速度变化作为参变量，给出了有 无气泡时阻力系数比随电流的变化的关系曲线。此研究的～个显著结论是：保持 其它参数固定不变，较高电流（产生较多气泡）意味着出现更大的减阻，产生最 大减阻为５０％。
国内外船舶气体减阻技术应用进展
船底部布置 3 个ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气释放单元，具体布置如图 7 所 示。由 3 个空气释放单元喷出微气泡在船底部形 成 微 气 泡 层［12］。2010 年 4 月，Mitsubishi 完 成 了 NYK-Hinode Line 公司的 YAMATAI 号模块运输船， 该船也是世界上首个新造船安装的 Mitsubishi 气泡 减阻系统。在实船试验中，气泡减阻系统实现了 大于 10% 的节能效果。同年 12 月，Mitsubishi 完 成了 YAMATAI 的姐妹船 YAMATO，同样采用了 Mitsubishi 气泡减阻系统［13］。4 年后，姐妹船保养 时， 气 泡 减 阻 系 统 能 够 正 常 运 行。2016 年 以 及 2017 年，Mitsubishi 将其气泡减阻系统安装到了 2 艘 AIDA 邮轮上，但目前尚未公布邮轮的减阻效率。
0 引 言
船舶阻力主要包括摩擦阻力、兴波阻力以及 黏压阻力，在肥大型船舶上，摩擦阻力通常占据 了主要部分。摩擦阻力产生于船舶行进时水与船 体表面之间的黏着作用，以货船估算，其占整体 阻力的 60%~70% ；以油轮估算，其占整体阻力的 80% 左右。因此，如何有效减阻始终是造船界的
关注重点。 减少船舶阻力的主要方法 ：一是船型优化设
徐天南：国内外船舶气体减阻技术应用进展
船舶动力装置
2021 年 · 第 6 期 · 总第 195 期
DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2021.06.069
国内外船舶气体减阻技术应用进展
徐天南
（中国水产科学研究院 渔业机械仪器研究所 上海 200092）
［摘 要］介绍船舶气体减阻的机理、气泡发生方式、形成机制以及影响因素，同时分别介绍气泡减阻与气层减阻的国内外 主流研究机构及其商业化实船应用现状。指出国内外气体减阻应用存在差距，气泡减阻较气层减阻更为成熟，并针对这一 应用现状，提出气泡减阻与气层减阻在应用中所应注意的问题。 ［关键词］气泡减阻 ；气层减阻 ；实船应用 ［中图分类号］U661.1 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2021）06-0069-06
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种通过在船舶、飞行器等结构表面产生气泡层，减少摩擦阻力，提高运动效率的技术。
其原理基于两个基本物理学原理：表面张力和吸附作用。
当水或空气流经一个平坦、水平的表面时，由于表面张力，液体与固体之间会形成一个细小的湿润区域，称为“表面水膜”，并形成
阻力。
气泡减阻系统通过在表面注入气泡，使其聚集在一起形成气泡层，覆盖在表面上，从而打破了表面张力，大大降低了液体与固体之间的接触面积，从而减少了摩擦阻力。
此外，气泡减阻系统还利用了吸附作用。
气泡层表面的气泡与水或空气之间会发生分子间吸引力，从而吸附在表面上。
这种吸附作用可以形成一个稳定的气泡层，保持气泡在表面上的位置，不易破裂或漏气。
综上所述，气泡减阻系统通过利用表面张力和吸附作用，形成稳定的气泡层，降低摩擦阻力，提高运动效率。
该技术已广泛应用于船舶、飞行器、水上运动器材等领域。
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气泡高速艇波浪中阻力及运动性能数值研究
气泡高速艇波浪中阻力及运动性能数值研究欧勇鹏;周广礼;吴浩【摘要】为探索气泡高速艇在波浪中的减阻效果及运动性能,基于RANS方法,应用Overset网格技术、数值造波、HRIC-VOF方法及6-DOF运动模型构建气泡高速艇静水及波浪中的数值水池,阻力计算与试验值的偏差小于4.59％,纵向运动计算值与试验值偏差小于6.4％.进而分析了气层对B.H.型高速艇波浪中阻力、纵向运动的影响规律,研究了艇体运动对气层面积与形态的影响规律,获得了波浪中气层-艇体相互作用的力学过程;气层对垂荡的影响甚微,对纵摇有改善效果;顶浪条件下纵向运动对气层面积的影响不大,波浪中的减阻率仍可达27.24％～30.62％.%To determine the resistance reduction rate of air cavity and its effect on hull motion performance in waves, an RANS-method-based numerical towing tank was established using an Overset mesh, numerical wave, HRIC-VOF scheme, and 6-DOF motion model.The difference in the resistance error obtained between the numeri-cal and experimental results was less than 4.59％, and the error of longitudinal motion was 6.4％.Furthermore, the effects of air cavity on the resistance and longitudinal motions of B.H.type hull in waves were investigated, and the effects of hull motion on the air cavity area and shapes were simultaneously studied.The mechanics interac-tion laws between air cavity and hull bottom were obtained.The effect of air cavity on heave was negligible;howev-er, it improved slightly on pitch.In head waves, longitudinal motion slightly affected air cavity area, and the re-sistance reduction rate by air layer in waves was up to 27.24％～30.62％.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2017(038)012【总页数】9页(P1849-1857)【关键词】气泡高速艇;纵向运动;气层稳定性;数值波浪水池;气层形态;气层面积;减阻率【作者】欧勇鹏;周广礼;吴浩【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.32目前，船舶气层减阻技术已在俄罗斯、乌克兰、日本、荷兰等国家获得了广泛应用，取得了显著的军事经济效益[1]。
气泡润滑减阻系统,船舶和控制方法
气泡润滑减阻系统,船舶和控制方法我跟你说啊，气泡润滑减阻系统这事儿，我一开始真是瞎摸索。
我就知道这玩意儿对船舶来说那可能是个挺牛的东西，能让船跑起来更轻松高效啊。
我最初的想法特别简单，我就想啊，气泡嘛，那把气往船底弄不就得了。
我就找了个小模型船，搞了个简单的装置，就像咱们吹泡泡那个小管子似的，往船底吹气。
结果你猜怎么着，完全不行啊。
一是气泡不均匀，二是那气量根本控制不好，船跑起来晃晃悠悠的，感觉阻力还更大了呢，这就是我犯的第一个错。
后来我就去查阅各种资料，发现人家的气泡得有一定的大小、分布还有产生的频率啥的都有讲究。
我又重新捣鼓我的小模型船。
我就想啊，这气泡的产生就好比给蛋糕里打奶油，得均匀又适量。
那怎么能做到呢？我就去研究那种能精密控制气体流量的小阀门，就像水龙头控制水流那样去控制气流。
我还试过很多种进气的位置，船头、船侧、船底不同的地方都试了。
有一次我在船底靠前的位置进气，发现气泡能往后延伸得好一点，但还是不够理想。
我不断调整进气角度，就像调整淋浴喷头的方向那样，看看从哪个角度进气能让气泡分布得最广最均匀。
对于船舶的话，大船可就更复杂了。
在小船上取得的经验用到大船上可不那么容易。
比如说，要想为大船配备气泡润滑减阻系统，那供气设备就得特别强大而且稳定。
我就去调研那些大型的空气压缩机，发现有些虽然气量很大，但噪音太大，对船上环境影响不好，而且也费电，这是个失败的尝试。
再说说控制方法吧。
我觉得就像开车一样，得根据船的速度、行驶的状态来调整气泡产生的量和频率。
比如说船要加速的时候，可能就需要更多小而密的气泡来减少阻力。
但这个调整可不好搞，我尝试过用传感器去监测船的行驶数据，比如速度、水的压力啥的，根据这些数据来自动控制气泡的产生。
但是传感器的数据有时候不准确，可能是受到水里杂物或者波浪的影响。
所以我又得想办法让传感器更精确，就好比给它戴上眼镜，只看它该看的东西。
这气泡润滑减阻系统啊，每一步都充满了挑战，成功之前不知道要失败多少次，但每次失败都是一次学习的机会。
提高气泡船减阻率的技术措施
提高气泡船减阻率的技术措施气泡船是一种采用气泡技术来减少阻力的船只。
气泡总是在水中提供了额外的浮力，从而减少船体的直接接触，使得船的运行更加流畅和高效。
同时，气泡技术还可以提高船只的操纵性、深度控制能力和减少燃油的消耗。
在这篇文章中，我们将研究如何提高气泡船的减阻率，并且减少船只的能量消耗。
1.改善气泡生成技术气泡生成技术直接影响气泡船减阻率的高低，因此改善气泡生成技术可以提高气泡船的性能。
目前气泡生成技术主要有机械式、流动式和超声波式等多种类型，其中超声波式可产生质量和稳定性最高的气泡。
2.优化气泡密度与深度气泡密度和深度都是影响气泡船减阻率的因素。
研究表明，气泡密度达到一定的阈值后，会引发微小涡流，从而起到进一步减阻的作用。
因此，通过优化气泡密度与深度，可以产生最佳的气泡船减阻效果。
3.设计最佳气泡引导结构在气泡船的设计阶段，需要特别考虑气泡的引导结构，以确保气泡能够被精确地引导到船体表面上。
此外，需要结合船只大小和形状等因素进行气泡引导结构的差异化设计，以提高气泡船的减阻率。
4.选用合适的新材料使用高性能降阻涂料、气动表面涂层等先进的新材料可以降低摩擦阻力和表面阻力，进一步提高气泡船的减阻效果。
5.优化船舶推进动力气泡船减阻率的高低与船舶推进动力的关系密不可分。
因此，设计船只推进系统时，需要结合气泡船特性选择合适的动力设备，以提高推进系统效率的同时，提高气泡船减阻率。
总之，气泡技术因为具有其独特的减阻优势，被广泛应用于气泡船领域。
然而，在现实应用中，如何进一步提高气泡船减阻率，仍然是研究重点。
以上措施不仅可以提高气泡船减阻率，还可以减少船只能量消耗，降低航行成本。
因此，我们可以通过不断的技术创新和优化来提高气泡船的性能，为海洋交通提供更安全、更高效的服务。
相关数据指的是与气泡船、减阻率、推进动力等相关的数据，包括但不限于气泡密度、气泡深度、船只推进功率、船舶速度等。
这些数据对于研究气泡船的性能和减阻效果具有重要的意义。
我高速艇气层减阻新技术问世
我高速艇气层减阻新技术问世
佚名
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】由海军工程大学博士董文才主持的高速艇气层减阻理论研究目前取得突破：采用气泡技术的高速艇,阻力减少25%,实艇时速可望突破100公里。
高速艇是时速在60公里以上的舰艇。
目前我国高速艇的时速最快只有90多公里,影响舰船航速的主要因素是水的阻力。
而空气密度只有水密度的八百分之
【总页数】1页(P25-25)
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31
【相关文献】
1.高速艇水翼减阻方案及翼滑艇阻力估算方法 [J], 唐建飞;杨帅
2.高速气泡艇阻力数值模拟及气泡减阻效果分析 [J], 唐桂林;倪其军;王丽艳;李胜忠
3.滑行艇气层减阻试验 [J], 董文才;郭日修;陈小玲;吕岩松
4.高速艇气层减阻新技术 [J], 多网
5.平底型高速交通运输艇加装尾插板减阻技术研究 [J], 王陆;欧勇鹏;叶青
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气泡减阻系统原理
气泡减阻系统原理
气泡减阻系统是一种能够减小流体阻力的技术。
其原理是向流体中注入气泡，通过气泡的存在，能够改变流体的流动状态，减小流体的粘滞阻力和湍流阻力，从而达到减小流体阻力的目的。
气泡减阻系统的工作原理基于以下两个方面：
1. 气泡的形成与扩散
气泡形成的原因是由于在流体中存在的微小气泡，在流动的过程中不断地合并，最终形成了大的气泡。
这些气泡在流体中不断地扩散，从而改变了流体的流动状态。
在气泡减阻系统中，通过控制气泡的形成和扩散，能够有效地减少流体的阻力。
2. 气泡的运动状态
气泡在流体中的运动状态也影响着气泡减阻系统的效果。
在一定的流速下，气泡的运动状态会受到流体的阻力和重力的影响，其运动状态可以分为四种：上浮、下沉、停留和漂移。
其中，上浮和下沉状态对于气泡减阻系统的效果最好，能够有效地减小流体阻力。
总的来说，气泡减阻系统的原理是通过控制气泡的形成和运动状态，改变流体的流动状态，从而减小流体的阻力。
这种技术在石油勘探、船舶运输等领域有着广泛的应用前景。
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气泡逸出控制措施对气泡船减阻效果影响的数值研究的开题报告
气泡逸出控制措施对气泡船减阻效果影响的数值研究的开
题报告
一、研究背景和意义：
气泡船是水上运输和海上救援中的一种新型船舶，其减阻效果显著，已经被广泛应用。
其中，气泡逸出控制措施被认为是影响气泡船减阻效果的重要因素，但目前对其影响机理的深入研究还比较缺乏，因此有必要进行数值研究。
二、研究目的和内容：
本研究旨在通过数值模拟的方法，探究气泡逸出控制措施对气泡船减阻效果的影响机理，并建立相应的数学模型。
本研究的具体内容包括：
1、利用数值模拟软件建立气泡船运动模型和气泡产生模型；
2、设计不同的气泡逸出控制措施，如气泡出口大小、气泡出口位置和出口数量等；
3、对比分析不同气泡逸出控制措施下的气泡分布、流速分布、压力分布及气泡船的减阻效果；
4、利用数学模型分析不同控制参数对气泡船减阻效果的影响规律。
三、研究方法：
本研究采用数值模拟的方法进行研究。
首先，利用CFD（Computational Fluid Dynamics）方法，建立气泡船运动模型和气泡生成模型；其次，设计不同的气泡逸出控制措施，对比分析其对气泡分布、流速分布、压力分布及气泡船减阻效果的影响；最后，建立数学模型，对不同的控制参数进行分析和优化。
四、研究预期成果：
本研究预期能够深入探究气泡逸出控制措施对气泡船减阻效果的影响机理，并建立相应的数学模型，为气泡船的工程应用提供可靠的理论基础。
同时，研究结果还能够为气泡船船型设计、气泡控制技术等领域提供新思路和参考。