阻力一直是船舶提高航速的“拦路虎”，因为排水型船所受的水阻力与其速度的平方成正比，而船舶主机所需的马力与航速的立方成正比。如速度增加到原来的2倍，水阻力就增加到原来的4倍(即2的平方)，主机的马力就要增加到原来的8倍（即2的立方）。假设一艘设计航速为16节的万吨轮，它的主机功率是1万马力，那么一艘32节的万吨轮（同型船）主机的功率就会急剧增长到8万马力以上了。
阻力极大的限制了船舶的航速
为了突破“拦路虎”的限制，工程师们发明了许多减阻技术。比如大家广为熟知的球鼻艏，它是用于减少兴波阻力的有效方法。据有关资料统计，采用的球鼻艏的船舶，在满载时可降低船的主机功率10%～20%。这个收益可以说是非常大的。不过从船舶阻力的角度看，船舶航行时所受到的阻力可分为：摩擦阻力、粘压阻力、兴波阻力、突出体阻力和空气阻力等。在这其中，摩擦阻力和兴波阻力占比最大。既然在减少兴波阻力上有有效的技术手段，那么在减少摩擦阻力上是否也有有效的技术手段呢？今天笔者就来盘点排水型船的三种减阻技术。
球鼻艏
气幕减阻技术
气幕减阻本质上就是将船体表面流体性质改变，通过技术手段让船体表面形成气层，以便降低船舶航行时的阻力。该技术原理主要是通过船体水线下的气孔，把空气和船舶主机运行的废气导到船体表面以及船底面，来改变船舶周围的流体，形成新的流动循环体系，将船体表面与水面的粘流度分离，减少摩擦阻力对船舶的影响。这种利用水面与空气密度差的隔离式空气膜将船体整个包裹形成“隔离罩”，根据大量实验数据表明，通过改变船体流体和密度并进行适当的流量水速控制，可以有效地减阻、减少能耗。
超空泡鱼雷
气泡减阻技术
气泡减阻技术的应用主要分为两种情况：微气泡减阻和大气泡减阻，前者适用于对速度要求不高的船只使用；后者则适用于小型高速舰艇。两者的共同点都是将气体引入船底，在船底形成气泡流，利用气泡减小摩擦阻力降低流体粘流性，以达到减少船舶航行的阻力的目的。同时，因为气泡减阻技术主要是把气体引入船底，因此它和气幕减阻技术还是有很大的区别。
微气泡减阻技术是船舶在航行过程中在船底和水面之间形成一层保护层，通过改变摩擦减少摩擦力来实现船舶减阻。不过由于气层边界内层气泡在船舶行驶中容易产生形变，因此必须将其产生的预应力当作流体能量进行储存。这样既能达到减少能源消耗又能实现减少船舶阻力的预设，已经是当前船舶减阻设想实施过程最为成功的方法之一。大气泡的减阻原理则是利用船底底仓空间将空气储存在空腔中，形成一个大型密闭气仓，达到减少摩擦成功减阻的目的。
气泡减阻船
高分子聚合物添加剂减阻技术
高分子聚合物添加剂减阻技术是目前较成熟的船舶减阻技术，且公认效果较好。这种减阻技术的原理是在影响船舶阻力的流体内添加高分子聚合物，通过改变流体与船舶的摩擦力减低船舶表面的摩擦系数达到减小船舶阻力的目的。这种技术虽好，但也面临很多困难：其一是因为高分子聚合物添加剂成本较高，当前科研人员虽然为降低成本进行了大量研究和资金投入，却效果甚微；其二是大量使用高分子聚合物添加剂会给江海环境造成影响，长期大量使用必定会带来严重后果。
鱼体表面的粘液可以减少阻力
作者：小船人的梦想 2019年12月29号
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