阻力一直是船舶提高航速的“攔路虎”，因為排水型船所受的水阻力與其速度的平方成正比，而船舶主機所需的馬力與航速的立方成正比。如速度增加到原來的2倍，水阻力就增加到原來的4倍(即2的平方)，主機的馬力就要增加到原來的8倍（即2的立方）。假設一艘設計航速為16節的萬噸輪，它的主機功率是1萬馬力，那麼一艘32節的萬噸輪（同型船）主機的功率就會急劇增長到8萬馬力以上了。

阻力極大的限制了船舶的航速

為了突破“攔路虎”的限制，工程師們發明了許多減阻技術。比如大家廣為熟知的球鼻艏，它是用於減少興波阻力的有效方法。據有關資料統計，採用的球鼻艏的船舶，在滿載時可降低船的主機功率10%～20%。這個收益可以說是非常大的。不過從船舶阻力的角度看，船舶航行時所受到的阻力可分為：摩擦阻力、粘壓阻力、興波阻力、突出體阻力和空氣阻力等。在這其中，摩擦阻力和興波阻力佔比最大。既然在減少興波阻力上有有效的技術手段，那麼在減少摩擦阻力上是否也有有效的技術手段呢？今天筆者就來盤點排水型船的三種減阻技術。

球鼻艏

氣幕減阻技術

氣幕減阻本質上就是將船體表面流體性質改變，通過技術手段讓船體表面形成氣層，以便降低船舶航行時的阻力。該技術原理主要是通過船體水線下的氣孔，把空氣和船舶主機運行的廢氣導到船體表面以及船底面，來改變船舶周圍的流體，形成新的流動循環體系，將船體表面與水面的粘流度分離，減少摩擦阻力對船舶的影響。這種利用水面與空氣密度差的隔離式空氣膜將船體整個包裹形成“隔離罩”，根據大量實驗數據表明，通過改變船體流體和密度並進行適當的流量水速控制，可以有效地減阻、減少能耗。

超空泡魚雷

氣泡減阻技術

氣泡減阻技術的應用主要分為兩種情況：微氣泡減阻和大氣泡減阻，前者適用於對速度要求不高的船隻使用；後者則適用於小型高速艦艇。兩者的共同點都是將氣體引入船底，在船底形成氣泡流，利用氣泡減小摩擦阻力降低流體粘流性，以達到減少船舶航行的阻力的目的。同時，因為氣泡減阻技術主要是把氣體引入船底，因此它和氣幕減阻技術還是有很大的區別。

微氣泡減阻技術是船舶在航行過程中在船底和水面之間形成一層保護層，通過改變摩擦減少摩擦力來實現船舶減阻。不過由於氣層邊界內層氣泡在船舶行駛中容易產生形變，因此必須將其產生的預應力當作流體能量進行儲存。這樣既能達到減少能源消耗又能實現減少船舶阻力的預設，已經是當前船舶減阻設想實施過程最為成功的方法之一。大氣泡的減阻原理則是利用船底底倉空間將空氣儲存在空腔中，形成一個大型密閉氣倉，達到減少摩擦成功減阻的目的。

氣泡減阻船

高分子聚合物添加劑減阻技術

高分子聚合物添加劑減阻技術是目前較成熟的船舶減阻技術，且公認效果較好。這種減阻技術的原理是在影響船舶阻力的流體內添加高分子聚合物，通過改變流體與船舶的摩擦力減低船舶表面的摩擦係數達到減小船舶阻力的目的。這種技術雖好，但也面臨很多困難：其一是因為高分子聚合物添加劑成本較高，當前科研人員雖然為降低成本進行了大量研究和資金投入，卻效果甚微；其二是大量使用高分子聚合物添加劑會給江海環境造成影響，長期大量使用必定會帶來嚴重後果。