[其他]船舶氣膜減阻節能裝置系統

無效

• 申請號: 85101991
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101991B
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發明（設計）人: 蔡金琦
• 申請（專利權）人: 交通部上海船舶運輸科學研究所
• 主分類號: B63B1/38
• 分類號: B63B1/38
• 代理公司: 交通部專利服務中心
• 代理人: 辛立序,姜浩

本發明屬船舶減阻節能領域。

我國和美國、英國等國家的墊氣船是指在船底設 置鋼性圍裙而成氣室，墊氣船航行時由專用鼓風機向 氣室充氣而形成氣室空氣層，從而實現船舶空氣潤滑 減阻。墊氣船在航行時將導致氣室空氣層的興波，所 以要求墊氣船氣室有足夠的深度才能保證氣室空氣 層在興波狀態時仍能覆蓋船底。但是氣室空氣層的 興波現象在內河淺水狀態時導致形狀阻力增大，在水 深吃水比比較小時，墊氣船減阻效果將明顯降低，甚 至阻力可大于原常規船型。另外墊氣船在縱傾初態 時，對氣室充氣使船墊升有一定的困難。墊氣船在裝 卸貨物時，由于氣室充滿程度不定，因此難以從墊氣 船吃水狀態來估計裝卸貨物多少，使用戶感到不便。 對一艘舊船作墊氣改型時，在船底加設一定深度的鋼 性圍裙、氣室縱橫隔板以及氣箱等，耗用鋼材較多。 墊氣船在風機故障或不充氣時，阻力較大。某墊氣駁 不充氣狀態阻力試驗說明比原常規船型阻力增加 70％左右。

蘇聯根據傾斜噴嘴平板空泡流理論，在內河駁船 底安裝縱向側壁和傾斜噴嘴裝置，利用該傾斜噴嘴在 船底產生氣泡波，根據該理論和實驗證明，平底船上 氣泡波的長度與速度平方成正比，所以必須在每一個 氣泡波末端建立一個傾斜噴嘴才能使氣膜覆蓋船 底。實際上該技術所利用的傾斜噴嘴一方面能形成 斷續的氣泡膜，另一方面傾斜噴嘴本身也造成了氣膜 的興波和不穩定的因素。

為了改進以墊氣船和傾斜噴嘴方式的空氣潤滑 方法的不足之處，本系統采用縱向側壁和導流板裝置 就可利用風源在船底直接形成平穩連續的氣泡膜，將 船底與水分離，實現船舶減阻節能的目的。

輸入到水下平底板上的空氣泡，可以形成平穩的 氣泡膜，對該氣泡膜進行理論分析和實驗證實，發現 平穩狀態的氣泡膜厚度與水的表面張力有關，氣泡膜 的厚度是一個與吃水深度無關的確定的值，它的大小 為(這里的α為水的表面張力，ρ為水的質量密 度)，在常溫下約等于4毫米。

氣膜減阻節能裝置系統是在研究上述規律的基 礎上提出的。經過反復的深淺水模型阻力比較試驗 和循環水槽研究試驗證實，在該節能裝置系統中，采 用縱向側壁和導流板裝置就能在船底有效地形成平 穩的氣泡薄膜，實現船舶減阻。

圖1是船體主視圖，圖2是導流板的局部剖視 圖，圖3是船體仰視圖。

空氣潤滑節能系統主要由小功率鼓風機④，空氣 輸送管路⑧以及船底縱向側壁①和導流板裝置③⑤ 等部分組成。

對于有一定平底面積的江河船舶加設薄層空氣 潤滑裝置時，可在船底安置尺度不大的縱向側壁①和 在船底進氣孔處安裝導流板③⑤。縱向側壁①能防 止氣泡膜沿船側漫流，導流板③能將由風機輸入船底 的壓縮空氣有效地擴散成平穩的氣泡膜，從而降低船 舶航行中的摩擦阻力。人字形尾部導流板⑤能避免 尾部空氣泡單邊分離，所以當空氣泡從船尾滑離船體 時、改善了船體尾流狀態，降低了船舶航行時的粘壓 阻力。所以本裝置實現空氣潤滑效果明顯。模型試 驗減阻效果實現40％左右。

通過試驗和理論分析說明，導流板出氣口高度⑩ 的尺度對船底氣膜形成影響很大。一般情況下，導流 板出氣口高度⑩宜小于?10毫米，并且以4毫米左右 為最佳。導流板③的剖面力求平順，導流板③最好安 裝在船底出氣口②處，導流板③的尺度以覆蓋出氣口 ②為度，導流板③的數量根據實際情況選定。

利用船舶氣膜減阻裝置系統在船底可直接形成 平穩的氣膜薄層，而且可以使氣膜無限擴散延長，所 以在技術上比較便利。船底氣膜形成后，由于比較平 穩，所以在淺水中形狀阻力也不大，并且不存在像墊 氣船那樣的墊升作用。氣泡膜對船體的排水量影響 不大，所以容易從船吃水狀態估計裝卸貨物的情況。 對一艘船舶加設氣膜減阻裝置時，主要加設尺度不大 的縱向側壁和導流板，所以需用鋼材很少，工程簡單， 投資低，收效大。

個實例：