国产气泡船亮相指日可待 收藏到和讯网摘
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[ 作者:朱勇;刘海洋;实习生何婷婷 |5 日期：2005-12-15 9:19:00 来源:中国水运报 编辑：罗兰 点击：0 ]
水密度是空气密度的800倍，如有气层分布在船底将大大降低船在水中形成的阻力……100多年来，通过气层减阻提高航速的研究一直是各国舰船专家攻关的重要方向。12月8日，海军工程大学董文才副教授告诉记者，他研究的高速艇（又称"气泡船"）气层减阻实施方法已成功，该项成果达到国际先进水平，具有重要的军事和民用应用前景
减小阻力，有效提高航速，一直是船舶优化研究的主攻方向，通过气层减阻提高航速，更是世界性难题。海军工程大学董文才副教授介绍说，他研究的高速艇（又称"气泡船"）气层减阻实施方法，即在运动船体和水面之间制造一层薄薄气泡（空气和水的混合体），如同在两个摩擦体之间涂抹上了一层润滑油，将使船艇阻力减少25％，实艇时速可望突破100公里，并能减少振动、降低噪声。
俄罗斯已技术成熟
早在19世纪80年代，俄国和瑞典科学家就提出了利用气幕降阻原理造船的设计思想，但在波浪中或在有外界干扰的情况下，把气层稳定地附着在船体表面有相当困难。后来人们为了增加艇的航速，在上世纪60-80年代相继造出航速达40至60节的气垫船、水翼艇，以后又创造出航速达100节以上的地效翼艇。由于制造复杂，造价高、维护困难、费用高，产品虽然已日趋成熟，但难以推广。
于是造船工程师又考虑研究制造以气泡润滑为原理的气泡船。目前，日本、挪威、美国等都在进行气泡船的研究，但大部分处于模型试验和中试艇过程。对于此型艇的研究，其难点不光是在实验室中单纯研究气幕减阻，更在于其在水中（尤其是波浪中）一系列综合工程技术问题的解决，如气幕在不同外界条件下的稳定生成（尤其在波浪中），气幕对推进器的影响及其吸气问题，气幕对艇的稳定性与耐波性影响等。
俄罗斯高速气泡船研究已进行了将近30年，不仅有大量的船模试验，而且在实船试验上也已证实了其研究成果，生产出了一系列批量产品。1993年俄罗斯建成了世界上第一艘实用高速气泡船"琳达"号，其排水量为24.6吨，载客70人，主机功率为735千瓦，航速为55千米／小时，续航力为400千米，以后又相继建成100吨级"赛加羚羊"号高速护卫艇等一批产品，由于其军事用途等原因，该项技术严密封锁，各国只能自行研究。
国内研究历时7年
从1997年开始，董文才就一直瞄准这一世界性难题，读博期间开展了平板微气泡减阻和高速艇气穴减阻研究。据董文才的导师、我国著名的船舶力学专家郭日修教授介绍，董文才研究的是船舶流体力学和船舶结构力学相结合的学科前沿课题，在没有资料和经验可供借鉴的情况下，他自主创新研究攻关，在国内首次完成了气层作用下，高速艇强制自航模型试验研究，建立了在气层影响下高速艇模型和实艇阻力的计算方法，提出了气层减阻率的影响因素和确定方法，建立了高速艇饱和气流量时的阻力计算方法，并且掌握了实艇阻力减少25％的工程实现方法。
"气泡船"制造气泡会不会消耗大量的主机功率？为解答记者的疑问，今年38岁的董文才作了一个对比。他说，目前应用的气垫船分两种，全垫升式气垫船最高航速接近每小时100公里，但形成船体和水面间厚厚的气垫要消耗船上主机功率的30－40％；侧壁式气垫船最高航速可达到每小时90公里，但要消耗船上主机10－15％的功率。而他研究的"气泡船"时速可达到100公里，只需消耗艇上主机功率的3％。这与俄罗斯高速气泡船气泡发生装置消耗的功率相等，因此，该项成果已经达到了国际先进水平。
正是经过了艰苦的理论研究和大量的模型试验，高速艇气层减阻理论研究终于取得重大突破。7年间，董文才撰写了20余篇论文，其中《滑行艇及平板气层减阻的研究》一文，入选2005年全国优秀博士学位论文。12月5日，海军工程大学隆重举行大会，表彰他在舰艇气层减阻技术研究中取得的突出成绩。
有市场应用前景
有关专家认为，该项研究成果在理论上首次提出了滑行艇模型和实艇间阻力换算的"计及气穴面积分布率修正的二因次阻力换算法"、临界气流量时滑行艇阻力数值计算方法、平板微气泡边界层摩擦阻力的近似计算方法。在试验技术上，首次在国内进行了气层作用下滑行艇强制自航模型试验研究；对激光多谱勒测速技术（LDV）在气液两相流场中的应用、高速艇底压力测量技术进行了有益的探讨。在工程应用上，提出了使滑行艇总阻力减少25％以上、平板局部摩擦阻力减少50-90％的措施，对指导船舶气层减阻设计有重要意义。
董文才打算在筹集到资金后，首先建造一条15－20米长的"气泡船"，进行实艇试验，进一步完善这一研究成果。目前，已有一家科研单位同意提供一艘同类型艇进行改装以做实艇试验研究。他希望自己的研究成果对我国海军现代化建设和航运事业发展起到一定的作用。
相关人士介绍，该成果可以广泛应用于导弹快艇、猎潜艇、边防巡逻艇、海关缉私艇、海事巡逻艇、高速交通艇等高速艇以及平底船的减阻设计。"气泡船"具有较强的续航能力，经济效益显著。如果有关国家也突破了这个技术，或者我国要抢占市场制高点，批量生产也许就为期不远了。届时，"气泡船"的市场竞争将随之而来，其前景将是非常诱人的。 |
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发表于 2006-5-31 23:46
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