第１５卷第１１期 ２０１ １年ｌ １月 文章编号：１００７—７２９４（２０ｌ１）１１—１２４０—０８ Ｖ０Ｉ．１５ ＮＯ．１１ ＮＯＶ．２０ｌｌ 人工气泡船水动力性能试验研究 程红霞，倪其军，邢圣德，何术龙 （中国船舶科学研究中心，江苏尢锡２１４０８２） 摘要：文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能，试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比 试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明，气泡船充气后阻力能大大下降；对于气泡船有一最 经济的充气流量；气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型，特别是阻力下降很多。恨据试验结果还 分析了气泡降阻的原理：具有一定压力的气泡腔，除ｒ减小船底的摩擦阻力之外，还支撑了艇的一部分重量，减 小了艇体的吃水，从而阻力也相应地减少。 ＴＪ 关键词：人工气泡船；模 试验；水动力性能；降阻原理 中图分类号：Ｕ６６１．７ 文献标识码：Ａ Ｏ ｌ Ｈ ａ 力Ｓ 白向船 ．ｈ 学Ｍ ｅ Ｃ ●Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ０ｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ● １ｎＶｄｒ０ｄＶｎａｍｌＣ Ｃｎａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ １ ● ● ‘ ・‘ ｎ ａ ｎ Ｃ Ｓ ＣＨＥＮＧ Ｈｏｎｇ－ｘｉａ，ＮＩ Ｑｉ－ｊｕｎ，ＸＩＮＧ Ｓｈｅｎｇ－ｄｅ，ＨＥ Ｓｈｕ—ｌｏｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｘｉ ２１４０８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｉｃｉａｌｆ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔｓ ｉｎｅｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｉｒ ｆｌｕｘ ｄｅｂｕｇ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｉｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｅｓｔ ｂｅ— ｔｗｅｅｎ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｓｈｉｐ ｂｏｔｈ ｉｎ ｃａｌｍ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｉｎ ｗａｖｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ ｗｈｅｎ ｗｉｔｈ ｂｕｂｂｌｅ ａｃｔｉｏｎ．ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｆ（】ｒ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ． ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｓｈｉｐ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｉｓ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ ｒｅｌｙｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅ— ｓｕｉｔｓ，ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ａｉｒ ｈｏｌｌｏｗ ｃａｎ ｓｕｐ— ｐｏｒｔ ｓｏｍｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ，ＳＯ ｔｈｅ ｄｒａｆｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ，ｔｏｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ；ｓｈｉｐ ｍｏｄｅｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｓｈｉｐ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ； ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｉ＝１ 高速气泡船是一种发展中的新颖高效高性能船型。它与水翼艇、侧壁式气垫船等其它高性能船相 比较，不仅经济性指标优良，且由于结构相对简单的优势，具有日常维护保养简单、靠离码头方便、吃 水较浅、保障要求及造价均较低等显著特点，因而该船型适用范围广，具有广阔的军用和民用市场前 景，其潜在的社会效益及经济效益十分显著，已成为当前国际造船界的研究开发热点。俄罗斯是目前 世界上歼发高速气泡船最成功的国家，已建有实船７０多艘，国内目前还处在理论和试验研究阶段，且 应用的多为微气泡，采用的喷气方式为孔喷或缝喷，气泡直径为１０ －１０ ｍ量级Ｉ Ｉ。 收稿日期：２０１ １—０８—１６ 作者简介：程红霞（１９８１一），女，中国船舶科学研究中心Ｔ程师；倪其军（１９７２一），男，研究员。 第７期 程红霞等：人工气泡船水动力性能试验研究 ｌ２４１ 中国船舶科学研究中心一直高度：关注高速气泡船国内外的发展动向，开展了大量研究及论证工作， 现阶段正在前期理论研究的基础上，把已批量生产的某深Ｖ形滑行艇船型改造成气泡船，在相同主尺 度和相同排水量情况下进行了模型试验，既达到了探索气泡船自身的特性的目的，又获取了气泡船与常 规船性能的直接对比结果，佐证了气泡船的综合航行性能优于常规的深Ｖ型滑行艇。该型气泡船采用 人工大气泡，通过一定压力和流量的气体在船底某一低压区引入，并在预期的区域内构筑气泡腔围壁， 达到一个稳定的气泡腔。这与微气泡降阻过程中的微气泡发生器和微气泡稳定性是两个完全不同的概 念。国内针对这种人工大气泡船的研究开展较少，以下是对这种船型的部分水动力性能进行初步探索。 ２模型试验 ２．１模型情况 本次试验对象为一人工气泡船和一常规折角船，模型缩尺比为Ａ＝５，两船模型横剖图见图１和图 ２，主尺度列于表１中。两船模型照片见图３及图４。根据对俄合作调研结果与文献资料［８ ，俄对气泡 船的试验研究方法与其原型艇相同。考虑到本次对比试验气泡船与其原型常规折角船具有基本相同 的线形，故本次试验采用适用常规滑行艇的拖曳试验方法；针对气泡船的特殊性，另配有一套特制的 气泡发生装置，两船模型和实船满足几何相似和傅如德数相似。 Ｊ ｜ Ｑ ｆ Ｉ… 圜 ｅ ｊ ／ ＢＬ Ｌ 图１人工气泡船线型图 Ｆｉｇ．１ Ｂｏｄｙ ｌｉｎｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ 图２折角船线形图 Ｆｉｇ．２ Ｂｏｄｙ ｌｉｎｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｉｎｇ ｓｈｉｐ 表１人工气泡船与折角船模型主尺度 Ｔａｂ．１ Ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐｌａｎｉｎｇ ｓｈｉｐ ｍｏｄｅｌ 图３人工气泡船试验模型 Ｆｉｇ．３ Ｔｅｓｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ 图４折角船试验模型 Ｆｉｇ．４ Ｔｅｓｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｉｎｇ ｓｈｉｐ ｌ２４２ 第ｌ５卷第７期 ２．２试验内容 （１）人 厂气泡船流量调试试验：在气泡船水平吃水状态下，不断改变通气的流量，对比试验所得的 阻力值，以选取后续试验所需的合理流量值。 （２）人Ｊ二气泡船充气前后对比试验：在水平吃水状态下，在某一船速，进行人＿Ｌ气泡船充气前后的 阻 Ｊ对比试验。 （３）人工气泡船与折角船静水阻力刘‘比试验：在同一静浮尾倾下，人丁气泡船和折角船以相同船速 在静水中前进时，两者性能对比试验。 （４）人 气泡船与折角船波浪中性能对比试验：在同一静浮尾倾下，人工气泡船和折角船以相同船 速住相 海况巾前进时，两者性能埘比试验。 ３试验结果及分析 ３．１人工气泡船流量调试试验 人工气泡船流鼍调试试验结果见图５，试验选取一典型速度 ＝５．０ ｍ／ｓ，从 巾可以看出：不通气 时，气泡船总阻力较大，通气后，总阻力下降较 。： 快，但在某一流量临界值Ｑ ＝２．５１／ｓ之后，总阻 力儿乎没什么变化。因为气流量达到该值之后， 泡住 腔内趋于稳定，试验过程中也观察到 泡 陔流量之后，气泡的长度基本不变 因 ～ 此，后续试验中，气泡船的通气流量均采取该 临界值，以节省风机功率。对应于实船所需气 ， ＼ ＼ 流量有Ｑ ＝Ｑ， × ‘，由此根据试验结果Ｑ棚也可０．１５ ＼ ＼ ＼ １ ２ ３ ４ ５ 确定实船所需的一个经济流量Ｑ ３．２人工气泡船充气对比试验 丧２为人工气泡船自身通气前后的静水 。 。 试验结果对比，模型速度 ＝５．Ｏｍ／ｓ，通气流最 ０ 就选取由流量测试试验所得的临界值，从表中 叮以看 ， 泡船在通气后阻力下降较大，降 的 腔不仅增加ｒ峰擦阻力，更多的是增加了 气 断阶后旋涡 Ｉ廿Ｉ向，减小了阻／，Ｊ。 ３．３模型阻力试验 （ｔ／ｓ） ５阻力随流量变化曲线 （ ＝５．０ ｍ／ｓ） Ｆｉｇ．５ ＴＩ１ｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｌｆｕｘ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｉｐ ｆ ＝５．０ ｉｎ／ｓ） 幅近达一半，这是由于不通气时，气泡船底部 表２人工气泡船充气前后试验结果对比 ｓｈｉｐ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｉｒ 。通 后气腔内形成了一 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｅ 个稳定的气泡，使船底线型义变成一个光顺的 项目 流量Ｑ （１／ｓ） 总阻力Ｒｔｍ／Ａ 在确定人工气泡船通气后气泡能稳定生 成的前提下，我们进行了人工气泡船在静水及 波浪中的性能试验。并与折角船进行了对比。 两船在相同尾倾状态下进行了静水中拖曳试验。气泡船的充气流量选取２．５１／ｓ。模型阻力试验结 果无量纲化后见图６。 由图６可见，低速时折角船阻力较小，因为低速时气泡生成长度较小，空气在船底形成的小拱形 还不及常规船型所构成的光滑船底，导致了阻力增加。中高速时气泡船阻力较小，特别是高速时气泡 船阻力下降较多， 、 为２．９５时，气泡船阻力下降就达２７％。分析其阻力下降的原因有： （１）从理沦研究的结果ｌ】叫及试验现象来看，人工气泡船在断阶后可形成一个稳定的，具有一定』玉 第７期 程红霞等：人工气泡船水动力性能试验研究 ｌ２４３ 力值的气泡腔，这是人工气泡船之所以能 。・２０广——————Ｔ－——————Ｔ————］ 降阻的最重要的、最本质的基础条件。 （２）从减小船底浸湿面积上看，当 ｏ．Ｉ １５ ｛，一～～ｌ Ｌ－一—————— ———７ ＿二二 ——— Ｉ ｝ 二二－———＋—＼；Ｄ口Ｆｎ ＝２．９５时，模型湿面积从０．６８２ ｍ 减少 到０．４７８ ｍ ，减少２９．９％，则相应摩擦阻 ｏ１０．一日 ＼ 苎 ＼ ｑ 口ｉｍ Ｈ ｍ ∞ ∞ Ｉ Ｉ １２ ０ ∞ ｝．＿—————— —— ＝＝＝＝匕＝＝———一 Ｉ ｌ——气泡船ｆ 力可减少２９．９％，经计算为０．８７ ｋｇ，总阻《 力相应减少１６．０％。 （３）从试验结果分析，当Ｆｎｖ＝２．９５ ｏ５ ｒ————７ －．＿——————－＿ｆ——————＿－１ 时，经过计算水动升力、气垫升力、静水浮 ｌ ｌｌ ｌ 力分别为１４．４７ ｋｇ、８．６３ ｋｇ和８．８９ ｋｇ，分别占总排水量的４５．２％、２７．０％和２７．８％。 ０．００ Ｌ— ———＿一—————— ——————＿＿Ｊ 。。 一 ＿。 。・。 ｌ １ｌ二二堑 船Ｉ Ｉ 气垫和滑行共同作用 结果些！ ：登 蔓。 可见该气泡毪 曼 。ｌｏ乙 ＯｌｎＤａｎｓｏｎ ＯＩ ｔＦｌｅ ｒｅＳｌＳｔａｎｌｅｅ ｏｉ Ｆｉｅ ｔｅ ｔｗｏ ｓｗｏ ｈｉｐ ｍ Ｐ ｍｏａｅｉｏ ｓ ｉｉｎ ｃａｌｍｒｒＩＩ Ｗａｔ．ｅｒ Ｆｉｇ．６ ｃ ． 图６两船静水中阻力比较曲线 ｜ｌＪ． ｔ…ｈ～… …。． 船是气垫与滑行艇复合的新船型，对于该 。 船型，滑行水动升力仍支撑了大部分的艇重，起主要作用。 （４）气腔垫升的艇重为８．６３ ｋｇ，相当于艇的排水量减少８．６３ ｋｇ，参考６２系列试验资料… ，可知当 艇的排水量下降８．６３ ｋｇ时，阻力可下降百分比约为１０．８％。也因此气泡船相对其原型折角船阻力高 速时下降的原因有两点：一是气泡的存在使得摩擦阻力减少，另一方面是气泡也垫升了艇体，起到卸 载作用，使得气泡船相当于一轻载的滑行艇，减小了湿面积，也使得总阻力下降。 ３．４模型在规则波下试验 波浪中试验也是在相同尾倾的初始状态下，船模以４ ｍ／ｓ的速度在二级浪（ 。 ＝０．２５ ｍ， ＝３．０ Ｓ）中 顶浪航行，进行了规则波试验，规则波试验结果无量纲化后见图７。 ＾ ／＼ ＿‘ ， ｜ｊ ‘ ｛ ７ Ｉ≯ ７ ＋折角船 ＋气泡船 — Ｌ ＼ ＼ 、、． 气泡船Ｉ ● ｊ． 。 ｝—●●一 折角船ｌ ‘ 、 （ａ）两船波浪巾增阻比较曲线 ０ ０６ （ｂ）两船波浪中纵摇比较曲线 ．１ 』—０．０５ ＾ ｆ＝：＝ 嚣ｌ ｒ。 ‘ ０ ０４ ＋－气泡船ｌ 苫 ０．０３ Ｊ－－Ｉ－ ｜ １＝— 嚣 一气泡舶；尾 加箍Ｉ速度ｌ ； ＼ 一 —— ． —、、一 、 ０．０２ ＼一 ／，．＼ ———●—～ ， —● 、Ｉ、 ：＝＝ ． ，ｔ 一 ｒ ‘ ”，—。 ｌｓ Ｊ ．” ‘ ０ ２ ４ ，一Ｉ、６ ｔｓ Ｊ ８ １０ （ｃ）两船波浪中重心处升沉比较曲线 （ｄ）两船波浪中加速度比较曲线 图７两船波浪中性能比较 Ｆｉｇ．７ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｈｉｐ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｗａｖｅｓ １２４４ 第１５卷第７期 由图７日 见，规则波中人工气泡船的波浪增阻响应幅值最大值、纵摇响应幅值最大值、尾部加速 度响应幅值最大值均明显小于常规折角船；规则波中人工气泡船的升沉响应幅值最大值、首部加速度 响应和重心处加速度响应的幅值最大值稍大于常规折角船旧。 ４实船换算 ４．１实船静水有效功率换算 由于气泡船的原型船是滑行艇，且气泡船主要仍是水动升力支撑大部分艇重，故气泡船和折角船 均采用滑行艇的换算方法进行换算。 采用二因次Ｆｒｏｕｄｅ法将模型试验结果换算到实船上，船的总阻力分成摩擦阻力和剩余阻力 ，用 下式来计算总阻力系数： Ｃ ＝ ｐｍｓｆ （１） 式中：尺 为模型总阻力，Ｓ 为模型湿面积， 为模型速度。 需要特别注意的是人工气泡船的湿面积与折角船不同，不仅与吃水有关，还与气泡的生成长度有 关，要扣除掉气泡覆盖的气层面积。 我们采用１９５７年ＩＴＦＣ公式ｃ，：— 来分别计算模型及实船的摩擦阻力系数ｃ 、Ｃ耶。 （１ｇＲｅ一２） 实船的剩余阻力系数与模型的相等，有Ｃ ＝Ｃ ＝Ｃ 一Ｃ 实船总阻力系数有Ｃ 。＝Ｃ ＋ＣＲ ＋ＡＣ （２） （３） 模型一实船相关补贴系数２ｘＣ 取０．０００ ４，有了总阻力系数，按下式计算实船总阻力尺 和有效功 率 ： 尺 ＝ｃ ０— ｓ ＝（４） 尺 Ｖ 【ｋＷ） （５） 对于气泡船，风机是生成气层的动力源，风机所耗功率约为船总功率的２％－３％，考虑到这个因 素，故换算时气泡船实船有效功率在（５）式基础上乘以１．０３。 ４．２实船耐波性运动预报 实船在长峰波中的运动能谱是用线性叠加的方法（假设船舶对于许多简谐波响应的和等于这些简 谐波和的响应），根据下式求得 Ｉ （∞ ）＝Ｉ Ｗ （ｉｏ２ Ｊ Ｉ。５ （∞ ） ５，（ ）为遭遇频率的波能谱。 （６） 其中：Ｓ （∞ １为船舶摇荡运动能谱； （ １为船舶某种运动对规则波的频率响应函数，取自船模试验； 试验波浪谱我们选用ＩＴＦＣ双参数谱进行模拟，其波浪谱密度函数定义为： ２ —４—５ 『 ６９１］ ． ｓ （（ｏ１＝ｍＨ ，， ∞ｅｘｐ｜－ ｌ ｓ） 其中： 为三分之一有义波高（ｉｎ），Ｔ。为特征周期（Ｓ），０９为波浪圆频率。 船舶航行时遭遇频率的波能谱为５ （ ）＝ （７） （８） 其中 为船的航向与波浪传播方向之间的夹角。 由（６）、（７）式及（８）式即可确定实船在不规则海浪下的运动响应谱密度曲线。 短期海况视作均值为零的平稳正态随机过程，其幅值服从雷利分布，因此实船的运动响应谱幅值 第７期 程红霞等：人工气泡船水动力性能试验研究 １２４５ 也服从雷利分布，则有以下一些统计特性： ０阶谱矩ｍ ： ∞ ２ ｍ。 Ｊ ｎ Ｓｘ（ＯＪｅ）ｄｏ￣＝ｏ－ 其中： 为船舶运动响应（或运动速度、加速度）的方差ｌ１５１。 有了这个运动方差，就可以计算任一保证率的运动幅值。 运动的最大幅值： ￣１／１０ ２．５５、／ｍｏ 运动的有义幅值： （１Ｏ） ｌ／３＝２．００、／ｍｏ 运动的平均幅值： ｘ＝１．２５、ｖ／ｍ０ （１２） ５实船结果 根据静水试验结果，换算到实船，比较两船所需的有效功率，见图８。 ８０ ７０ 一—一， ， ／ ６０ ——一， 气泡船 折角船 ， 妻 ５０ …／ ／ 一 —一 ， ／／． ４０ ／ ３０ ２０ １０ ０ Ｏ ５ ／ ，／ ／ ｌ０ １５ ２０ ２５ ｓ（ｋｎ） 图８实船所需有效功率对比曲线 Ｆｉｇ．８ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅａｌ ｓｈｉｐｓ 根据规则波试验的结果换算到实船对应二级海浪（ ∽＝０．２５ ｍ，Ｔｌ＝３．０ ｓ）中顶浪航行中运动，结果 见表３。 表３实船不规则波结果 Ｔａｂ．３ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅａｌ ｓｈｉｐｓ ｉｎ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｗａｖｅｓ １２４６ 第１５卷第７期 由实船换算结果可以看出，在同一初始尾倾状态，人工气泡船与常规船进行比较有： （１）当Ｖ ＝２２．６ ｋｎｓ（Ｆｎ ＝２．９５）时，气泡船所需有效功率可减少２４．８％，当实船有效功率同为５０ ｋＷ 时，航速能提高４．２８ｋｎｓ，增幅达２７．７％。 （２）气泡船在二级海浪中以１７ｋｎｓ航速航行时阻力增加平均值明显小于常规折角船，气泡船波浪 中总阻力比常规折角船的波浪中总阻力小２５．４％； （３）气泡船在波浪中纵摇角小于常规船； （４）在二级波浪中升沉值气泡船大于常规船； （５）在二级波浪中首部加速度和中部加速度气泡船与折角船相当，尾部加速度气泡船有明显优 势，有义值降幅达３９．１％。 ６结 论 通过这次较系统的模型试验，我们得到了以下结论： （１）历来国内外文献中ｌ７ 之 １普遍引用的关于气泡船的降阻原理为：在船底表面形成气泡腔，将船 底与水隔离，减小摩擦阻力，从而船舶总阻力减少。从本文试验结果分析可见因摩擦阻力减小而引起 的阻力减小量仅为１６．０％，显然小于气泡船的减阻总效果。本文明确地指出了气腔内压力抬升了部分 艇体，相当于减轻了船的重量，负荷系数的下降必然导致阻力减小。综合上述两个因素才是人工气泡 船降阻的原因 （２）气泡船在波浪中航行时，只要船底气泡腔不被破坏，则船底的气泡腔还相当于缓冲气垫，可 减缓船舶在风浪中的运动，提高气泡船的适航性。 （３）从气泡船气流量与总阻力的关系可以找到一个气泡船的最小流量，即最经济的气流量。 （４）静水中气泡船与相同尺度、相同排水量的折角线船型相比较，总阻力可下降２７％。 （５）波浪中气泡船与相同尺度、相同排水量的折角线船型相比较，总阻力也可下降２５．４％。尾部加 速度可下降３９．１％，其他运动总体相当。 综合来看，人工气泡船在静水和波浪中的综合水动力性能均优于常规折角船。将气泡降阻技术运 用到滑行艇上，可大大提高其运输经济性，人工大气泡降阻具有极大的推广意义。由于时间以上 只是对一型人Ｔ大气泡船的部分性能进行了初探，为了深入研究人工大气泡船的综合性能，还有待后 续开展更允分的试验研究和理论研究。 参考文献 ｌ１ｊ萤文才，熊 鹰，吴 梵，郭日修．气层埘滑行艇推进性能影响的试验研究【Ｊｌ＿船舶力学，２００２，６（６）：６２—６９． Ｊ２ Ｊ畅余吐，孙思诚，王增刚．做气泡降阻研究进展ＩＪＪ．南京理 Ｉ 大学学报，２００１，２５（２）：２２０—２２４． 【３ｌ董文才，郭¨修．气层作用下几何相似滑行艇的阻力换算方法研究Ｌｌ１．船舶力学，２００３，７（４）：９－１４． 【４ｊ专文才，欧勇鹏，郭日修．Ｂ．Ｈ．型气泡滑行艇阻力模型试验研究［Ｊ】．船舶力学，２０１０，ｌ４（７）：７０８—７１６． 【５】蔡红玲．高速气泡船流场数值模拟【Ｄ】．武汉：武汉理工大学，２００８． Ｉ６ Ｊ Ｅ家媚，郑晓伟，姜曼松．船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究ｆＪ］．船舶工程，２００４（９）：９－１２． 【７ｌ Ｋｉｍ Ｇ Ｈ，Ｌｅｅ Ｓ Ｈ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｉｒ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｅｍｉ－ｐｌａｎｉｎｇ ｈｕｌｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｒｏｓｐａｃｅ ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１ ９９６，２ｆ２）：４４—５６． 【８ｌ Ｊ『１５ 德，何术龙等．关于中际科技合作项目赴俄验收工作的总结报告［Ｒ］．无锡：中国船舶科学研究中心研究报 ，２０１０． 【９１ ｆｕ』术龙．气泡船模型阻力试验的相似律分析【Ｒ１．无锡：中国船舶科学研究中心科技报告，２００９． 第７期 程红霞等：人工气泡船水动力性能试验研究 １２４７ 【ｌＯ】何术龙．两维人工气泡绕流的数值模拟研究【Ｒ】．无锡：中国船舶科学研究中心科技报告，２０ｏ９． ［１ １】ＳＮＡＭＥ［Ｍ］．１９６３，７１：４９１－５７９． ［１２】程红霞，邢圣德，倪其军．气泡船耐波性试验报告【Ｒ】．无锡：中国船舶科学研究中心科技报告，２００９． 【１３】邵世明，赵连恩，朱念昌．船舶阻力【Ｍ】．北京：国防工业出版社，１９９５：３７—６９． 【１４］李积德．船舶耐波性【Ｍ】．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，１９９９． 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