气泡船(air cavity craft),又称空气润滑船(air-lubricated-hull caft)或气浮船(air ride express),是一种利用气泡技术实现高效、高速航行的新型船只。这种船通过将空气压入船底,在船底表面形成气水混合的两相流,从而降低液体粘性系数,减小艇体摩擦阻力。气泡船的发展显示出了广阔的军民两用前景。
气泡船的概念最早在19世纪30年代由
俄罗斯和
瑞典科学家提出,他们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,以大幅减少运动船舶的总阻力。然而,这一设计理念在工程技术实践中难以实现。直到20世纪,随着科学技术的进步,气泡船的研究逐渐取得了突破。1949年,瑞典
哥德堡市船模试验池的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,试验未能成功。此后,各国开始深入研究如何锁定气膜,形成了两种主要思路:一是通过在平底船上开设凹进船底的平面并通入压缩空气,二是将船底下的一层薄薄的气膜扩展成一个增压气室。这些研究成果为后来气泡船的实际应用打下了基础。
气泡船与
水翼艇和
侧壁式气垫船相比,具有日常维护保养简单、离码头方便、吃水较浅、造价相对较低等优点。对于发展我国
内河和遮蔽海域的客运货运事业,尤其是内河中上游浅水航道,气泡船具有独特的技术优势。此外,气泡船还能显著提高能源利用率,减少燃料消耗,从而降低运营成本。
中国的气泡船技术研发取得了显著成就。
海军工程大学董文才教授在该领域的研究中获得了两项国家专利,其成果达到了国际先进水平,并展现出优异的军民两用前景。董教授在国内首次完成了气层作用下的
高速艇强制自航模型试验研究,并建立了气层影响下高速艇模型和实艇阻力的计算方法,成功地掌握了实艇阻力减少25%的工程实现方法。
武汉理工大学教授
陈克强领衔的国家科技攻关“
国家高技术研究发展计划”项目——高速气泡船船型研究也已通过科技部验收,该项目对微气泡减阻的机理及相关问题进行了深入研究,并获得了气泡船船型和喷气装置两项实用新型专利。
日本也在积极研发气泡船技术。
三菱重工与
日本邮船株式会社(NYK)合作,致力于研发船底喷射气泡技术,希望通过“空气润滑系统”降低航行时的海水阻力,预计可减少10%的
二氧化碳排放量。
三菱集团将在日邮旗下日之出邮船公司的2艘石油供应船上进行实验,这两艘配备了喷射气泡技术的供应船将于2023年3月31日和11月底在三菱长崎船厂建成。
气泡船在军事领域具有重要的潜在价值。由于其吃水浅、能贴近海面航行的特点,气泡船在“濒海作战”中能够发挥关键的突击作用。此外,气泡船体积小,不易被雷达、红外光电等设备侦察发现,非常适合执行隐蔽作战任务。采用气泡技术后,主机消耗功率小,续航力和适航性得到提升,使其在军事行动中有更大的灵活性。
气泡船不仅在军事上有广泛应用前景,其在民用领域也有着广泛的发展空间。气泡船日常维护保养简单、离码头方便、造价低廉、噪音小等特点,使得其在
内河和遮蔽海域的客运货运事业中具有独特的优势。特别是在内河中上游浅水航道,气泡船更能体现出其技术优势。此外,气泡船在相同航速、相同吨位的情况下,可以节省20%的燃油,这使得其在经济效益方面具有很大的潜力。