一种船舶航行减阻装置

1.本发明涉及船舶设计、制造技术领域，尤其是一种船舶航行减阻装置。


背景技术：

2.早在十九世纪30年代，俄国和瑞典科学家就提出了利用气泡以降低船舶航行阻力的设计构想，简单来说：在船舶底板处设置气泡生成装置，进而在运动船舶的船体外表面和水之间引入气泡以形成减阻气泡层，以降低船舶的摩擦阻力。
3.气泡减阻这一设计思想在工程技术实践中并不容易实现，例如：中国发明专利公开了一种舶艏部气泡减阻装置，其包括两组气泡发生板组件，两组气泡发生板组件相对船体对称设置在舶艏两侧，且相对水平面呈倾斜向下设置，所述气泡发生板组件沿所述船体的流线走向排布；气泡发生板组件包括沿所述船体的流线走向间隔设置的第一气泡发生板、第二气泡发生板、第三气泡发生板以及第四气泡发生板，所述第一气泡发生板相对水平面的距离、所述第二气泡发生板相对水平面的距离、所述第三气泡发生板相对水平面的距离以及第四气泡发生板相对水平面的距离逐渐增大；第一气泡发生板与水平面的夹角、第二气泡发生板与水平面的夹角、第三气泡发生板与水平面的夹角以及第四气泡发生板与水平面的夹角的角度逐渐增大。在实际航行中，气泡发生板组件沿船体的流线走向间隔排布，气泡发生板组件利用通过空泡生成理论即当有较大负压时，会将空气吸入水下生成气泡，通过沿船体的流线走向间隔排布的气泡发生板组件将气泡贴合船体顺着水流，从船体尾部排出，这层空气就起到了润滑的作用，从而达到减小船舶航行阻力的设计目的。又如，中国发明专利cn110758633a公开了一种用于船体气泡减阻的文丘里系统，其包括船身结构和文丘里列管。文丘里列管由若干个文丘里管构成，文丘里管的结构主要包括文丘里引入段、文丘里渐缩段、文丘里喉口段、文丘里渐扩段和文丘里延长段。通过将文丘里结构加入至船身内部，利用文丘里管的气泡引射机理，使船体向前行进时，将空气引入至文丘里管内形成气泡群，然后将气泡群送至船体底部，包覆船体底部表面，改变了船底流体的流动模式。上述技术方案虽说均可有效地在船体的临水界面处形成气泡减阻层。然而，亦存在有以下不足，从而势必会影响船舶航行时的减阻效果，具体为：1）在气泡的产生的进程中，未有能量被主动地输入，单纯地依靠船体结构的改型设计来实现，因受到水质条件和航行速度的影响，从而导致在一些极端情形下所生成的气泡难以协同形成符合预期要求的减阻气泡层；2）因气泡为自然态生成，不可对形成进程做到精细控制，气泡的细腻度不足，即所形成气泡的尺寸和分布密度难以满足设计要求；3）气泡产生装置（例如上文所提及的气泡发生板组件和文丘里结构）被杂物所阻塞现象时有发生，导致气泡生成进程的中断，后期需要频繁地投入的大量的人力、物力对其执行维护操作。因而，为本课题组提供了新的研究方向。


技术实现要素：

4.故，本发明课题组鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过课题组人员不断实验以及修改，最终导致该船舶航行减阻装置的出现。
5.为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种船舶航行减阻装置，用来在船舶的正下方、临近其底板区域形成减阻气泡层。船舶航行减阻装置包括进气通道、进液通道、一级混合腔、二级混合腔、三级混合腔、分流盘以及排出通道。二级混合腔由左置二级混合子腔和右置二级混合子腔构成。分流盘内置于二级混合腔中，其位于一级混合腔的正下方，且同时横跨左置二级混合子腔和右置二级混合子腔。经由进气通道泵入的气体和经由进液通道泵入的水体在一级混合腔中进行初步混合以共同形成一次液泡混合体。一次液泡混合体被分流盘碰撞，且被分流至左置二级混合子腔和右置二级混合子腔中，且被再次混合以分别形成左置二次液泡混合体、右置二次液泡混合体。左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体被共同导入至三级混合腔中，经过混合以形成经由排出通道进行外排、且直达船舶底板区域的三次液泡混合体。
6.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，在一级混合腔内设有一次混合单元。一次混合单元包括有分气管和扰流板。分气管和扰流板均内置于一级混合腔中，且沿着上下方向依序相间而置。分气管与进气通道直接相连通。扰流板因受到经由进液通道泵入的水体的冲击力作用而持续地执行周向旋转运动。
7.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，在二级混合腔中设有二次混合单元。二次混合单元由内置于左置二级混合子腔中的左置二次混合子单元和内置于右置二级混合子腔中的右置二次混合子单元构成。左置二次混合子单元包括有左置气泡发生部以及左置容积压缩装置。左置气泡发生部由多件横亘于左置二级混合子腔中的，且沿着上下方向依序排列的左置气泡发生板构成。左置容积压缩装置布置于左置气泡发生部的正下方，且与左置气泡发生部相配套应用。右置二次混合子单元包括有右置气泡发生部以及右置容积压缩装置。右置气泡发生部由多件横亘于右置二级混合子腔中的，且沿着上下方向依序排列的右置气泡发生板构成。右置容积压缩装置布置于右置气泡发生部的正下方，且与右置气泡发生部相配套应用。左置气泡发生板上均布有多个左置透流孔。右置气泡发生板上均布有多个右置透流孔。在工作状态下，当左置气泡发生板和右置气泡发生板被分流盘所分流后的一次液泡混合体完全浸没后，左置容积压缩装置和右置容积压缩装置同时启动，左置气泡发生板和右置气泡发生板因受到冲击动能作用而保持于高频激振态，留存于左置二级混合子腔的一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由左置透流孔溢出以形成左置二次液泡混合体，与此同时，留存于右置二级混合子腔的一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由右置透流孔溢出以形成所述右置二次液泡混合体。
8.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，左置容积压缩装置包括有左置推顶板和左置激振生成元件。左置推顶板横置于左置二级混合子腔中，且附带地在其正下方形成用来容纳左置激振生成元件的左置密封分腔。右置容积压缩装置包括有右置推顶板和右置激振生成元件。右置推顶板横置于右置二级混合子腔中，且附带地在其正下方形成用来容纳右置激振生成元件的右置密封分腔。工作状态下，当左置气泡发生板和右置气泡发生板被一次液泡混合体所完全浸没后，左置激振生成元件和右置激振生成元件同时启动，左置推顶板和右置推顶板在激振力的作用下沿着上下方向执行高频小距离位移运动。
9.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，左置激振生成元件和所述右置激振生成元件均可优选为振动电机。
10.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，三级混合腔中设有三次混合单元。三
次混合单元由多个固定于三级混合腔侧壁上的、且沿着上下方向依序错位而置的弧形碰撞板构成。
11.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，进液通道的数目设为1。进气通道的数目设为2，且对称地分布于进液通道的左、右侧。
12.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，在单位时间内，假定经由进液通道所泵入的液体量为a，假定经由进气通道所泵入的气体量为b，则a/b≥5。
13.作为本发明所公开技术方案的进一步改进，船舶航行减阻装置还包括有增泡件。增泡件贴附于分流盘上，且对其顶面进行全覆盖。
14.作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，增泡件优选为聚氨酯气泡体或透水海绵体。
15.在船舶航行进程中，被泵入的气体和水体首先被共同导流至一级混合腔中，经历一次初步混合以生成一次液泡混合体，而后一次液泡混合体向着分流盘进行喷射，且经历碰撞后被分流至左置二级混合子腔和右置二级混合子腔中，经历二次混合以生成左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体，而后被导流至三级混合腔中，经历三次混合以生成三次液泡混合体，最后，其经由排出通道进行外排、且直达船舶底板区域。
16.在实际实施应用中，本船舶航行减阻装置可至少取得以下几方面的有益技术效果，具体为：1）在高压气体和高压水体的混合进程中，因受到湍流效应的影响，气泡被大量地生成，而非单纯地依靠船体设计结构的改型来实现，从而解除了气泡形成进程对水质条件和航行速度的依赖，且利于在船舶的底部形成符合预期要求的减阻气泡层；2）可对气泡的形成进程做到精细控制，具体表现为：高压气体和高压水体依序被导入一级混合腔、二级混合腔、三级混合腔中，经历多次混合，从而利于所形成的气泡更为细腻（三次液泡混合体所包含气泡的尺寸极小，且分布致密性较好）。如此，临近船舶底板的水域被注入微气泡，在船舶的快速航行进程中，微气泡和湍流之间可形成良好的交互，航行边界层的湍流模型得到了优化，湍流脉动量得以大幅度地抑制，最终有利于船舶航行阻力的下降；3）受到超高喷射压力的作用，排出通道极难被杂物所阻塞，如此，不但保证在船舶航行期间气泡的生成进程得以始终维持于正常状态，确保船舶始终保持于低阻力航行状态，利于降低航行能耗，而且船舶的后期维护频率、成本均得以大幅度地降低。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明中船舶航行减阻装置第一种实施方式的结构示意图。
19.图2是图1的i局部放大图。
20.图3是图1的ii局部放大图。
21.图4是图1的iii局部放大图。
22.图5是本发明中船舶航行减阻装置第二种实施方式的结构示意图。
23.图6是本发明中船舶航行减阻装置第三种实施方式的结构示意图。
24.1-进气通道；2-进液通道；3-一级混合腔；31-一次混合单元；311-分气管；312-扰流板；4-二级混合腔；41-左置二级混合子腔；411-左置密封分腔；42-右置二级混合子腔；421-右置密封分腔；43-二次混合单元；431-左置二次混合子单元；4311-左置气泡发生部；43111-左置气泡发生板；4312-左置容积压缩装置；43121-左置推顶板；43122-左置振动电机；43123-左置可拉伸橡胶连接体；432-右置二次混合子单元；4321-右置气泡发生部；43211-右置气泡发生板；4322-右置容积压缩装置；43221-右置推顶板；43222-右置振动电机；43223-右置可拉伸橡胶连接体；5-三级混合腔；51-三次混合单元；511-弧形碰撞板；6-分流盘；7-排出通道；8-透水海绵体。
实施方式
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.在实际应用中，单艘船舶需同时配套多套船舶航行减阻装置，以在其正下方、临近底板区域形成减阻气泡层，以降低航行阻力，节约能耗。
27.下面结合具体实施例，对本发明所公开的内容作进一步详细说明，图1、图2、图3、图4共同示出了本发明中船舶航行减阻装置第一种实施方式的结构示意图，可知，其主要由进气通道1、进液通道2、一级混合腔3、二级混合腔4、三级混合腔5、分流盘6以及排出通道7等几部分构成。其中，进气通道1和进液通道2均直接与一级混合腔3相连通。进液通道1的数目设为1。进气通道的数目设为2，且对称地分布于进液通道3的左、右侧。二级混合腔位于一级混合腔3的正下方，且其由左置二级混合子腔41和右置二级混合子腔42构成。分流盘6内置于二级混合腔4中，且被可靠固定；分流盘6同时横跨左置二级混合子腔41和右置二级混合子腔42。经由进气通道1泵入的气体和经由进液通道2泵入的水体在一级混合腔3中进行初步混合以共同形成一次液泡混合体。在后续的流转进程中，一次液泡混合体被分流盘6碰撞，且被分流至左置二级混合子腔41和右置二级混合子腔42中，且被再次混合以分别形成左置二次液泡混合体、右置二次液泡混合体。左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体被共同导入至三级混合腔5中，经过混合以形成经由排出通道7进行外排、且直达船舶底板区域的三次液泡混合体。
28.在实际实施应用中，本船舶航行减阻装置可至少取得以下几方面的有益技术效果，具体为：1）在高压气体和高压水体的混合进程中，因受到湍流效应的影响，气泡被大量地生成，而非单纯地依靠船体设计结构的改型来实现，从而解除了气泡形成进程对水质条件和航行速度的依赖，且利于在船舶的底部形成符合预期要求的减阻气泡层；2）可对气泡的形成进程做到精细控制，具体表现为：高压气体和高压水体依序被导入一级混合腔3、二级混合腔4、三级混合腔5中，经历多次混合，从而利于所形成的气泡更为细腻（三次液泡混合体所包含气泡的尺寸极小，且分布致密性较好）。如此，临近船舶底板
的水域被注入微气泡，在船舶的快速航行进程中，微气泡和湍流之间可形成良好的交互，航行边界层的湍流模型得到了优化，湍流脉动量得以大幅度地抑制，最终有利于船舶航行阻力的下降；3）受到超高喷射压力的作用，排出通道7极难被杂物所阻塞，如此，不但保证在船舶航行期间气泡的生成进程得以始终维持于正常状态，确保船舶始终保持于低阻力航行状态，利于降低航行能耗，而且船舶的后期维护频率、成本均得以大幅度地降低。
29.已知，根据设计常识，一级混合腔3可以采取多种设计结构以实现对高压气体和高压水体的混合，以生成一次液泡混合体。不过，在此推荐一种设计结构简单，易于制造成型，且所生成一次液泡混合体中气泡含量极为丰富的实施方案，具体如下：如图1所示，在一级混合腔3内设有一次混合单元31。如图2所示，一次混合单元31包括有分气管311和扰流板312。分气管311和扰流板312均内置于一级混合腔3中，且沿着上下方向依序相间而置。分气管311与进气通道1直接相连通。分气管311的主体结构为圆管，且围绕其周向侧壁均布有多个通气孔（通气孔直径控制在0.2～0.5mm）。扰流板312因受到经由进液通道2泵入的水体的冲击力作用而持续地执行周向旋转运动。
30.出于相同设计目的考虑，同理，如图1中所示，可在在二级混合腔4中设有二次混合单元43。二次混合单元43由内置于左置二级混合子腔41中的左置二次混合子单元431和内置于右置二级混合子腔42中的右置二次混合子单元432构成。如图3中所示，左置二次混合子单元431包括有左置气泡发生部4311以及左置容积压缩装置4312。左置气泡发生部4311由多件横亘于左置二级混合子腔41中的，且沿着上下方向依序排列的左置气泡发生板43111构成。左置容积压缩装置4312布置于左置气泡发生部4311的正下方，且与左置气泡发生部4311相配套应用。左置气泡发生板43211上均布有多个左置透流孔。如图4中所示，右置二次混合子单元432包括有右置气泡发生部4321以及右置容积压缩装置4322。右置气泡发生部4321由多件横亘于右置二级混合子腔42中的，且沿着上下方向依序排列的右置气泡发生板43211构成。右置容积压缩装置4322布置于右置气泡发生部4321的正下方，且与右置气泡发生部4321相配套应用。右置气泡发生板43211上均布有多个右置透流孔。实际应用中，最初始状态下，被分流盘6所分流后的一次液泡混合体流入左置二级混合子腔41和右置二级混合子腔42中，直至左置气泡发生板43111和右置气泡发生板43211被逐渐地浸没。正式工作状态下，左置容积压缩装置4312和右置容积压缩装置4322启动，左置气泡发生板43211和右置气泡发生板43211因受到冲击动能作用而保持于高频激振态，由此导致留存于左置二级混合子腔41的一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由左置透流孔溢出以形成左置二次液泡混合体，与此同时，留存于右置二级混合子腔42的一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由右置透流孔溢出以形成右置二次液泡混合体。一次液泡混合体无论是经由左置透流孔溢出，抑或是经由右置透流孔溢出，气体均可更为充分地融入水体中，且因受到高频激振能作用更倾向于生成尺寸更小的气泡。需要说明的是，在正式生成气泡的进程中，左置气泡发生板43111和右置气泡发生板43211均处于被一次液泡混合体所浸没状态。
31.在此需要说明的是，经过长期实验论证，当左置透流孔和右置透流孔的直径控制在0.1～0.15mm条件下，后续所生成的左置二次液泡混合体以及右置二次液泡混合体其所包含的气泡更为丰富、细腻，径向尺寸相对较小，致密性更加。
32.作为上述技术方案的进一步细化，如图3中所示，左置容积压缩装置4312主要由左
置推顶板43121和左置振动电机43122等构成。左置推顶板43121横置于左置二级混合子腔41中，且附带地在其正下方形成用来容纳左置振动电机43122的左置密封分腔411。如图4中所示，右置容积压缩装置4322主要由右置推顶板43221和右置振动电机43222等构成。右置推顶板横43221置于右置二级混合子腔42中，且附带地在其正下方形成用来容纳右置振动电机43222的右置密封分腔421。初始阶段，一次液泡混合体分别经由左置透流孔、右置透流孔而流通至左置二级混合子腔41、右置二级混合子腔42中，直至左置气泡发生板43111和右置气泡发生板43211被一次液泡混合体所完全浸没。工作状态下，左置振动电机43122和右置振动电机43222同时启动，左置推顶板43121和右置推顶板43221在激振力的作用下而沿着上下方向执行高频小距离往复位移运动，如此，留存于左置推顶板43121和右置推顶板43221正上方的一次液泡混合体在往复挤压力的作用下分别经由左置透流孔和右置透流孔而外溢。循环以上动作，富含细腻气泡的左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体得以持续地生成。且经过多次实验论证，当左置振动电机43122和右置振动电机43222的振次均控制在120～180 r/min，且双振幅控制在6～12mm时，最终所生成三次液泡混合体所富含的气泡更为细腻、致密。
33.正如图1、3、4中所示，在三级混合腔5中设有三次混合单元51。三次混合单元51由多个固定于三级混合腔5侧壁上的、且沿着上下方向依序错位而置的弧形碰撞板511构成。如此，一方面，在实际运行中，当左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体流经三级混合腔5中时，因受到来自于多个弧形碰撞板511多层次碰撞力的作用，其内所含气泡得以二次分裂、细化，确保最终所生成的三次液泡混合体所富含的气泡数量更为丰富，且整体外形更为细腻（具体表现为气泡的尺寸值较小）；另一方面，三次液泡混合体被生成后，在未经由排出通道7被外排前，大量的三次液泡混合体势必被留存于三级混合腔5中，且部分在多个弧形碰撞板511所形成的空隙中高速地流动，利于湍流现象的发生，从而不但为气体和水体的充分融合作为良好的铺垫，而且利于使得三次液泡混合体所富含的气泡更为细腻、致密。
34.在船舶航行进程中，被泵入的气体和水体首先被共同导流至一级混合腔3中，在分气管311和扰流板312的协同作用下，经历一次初步混合以生成一次液泡混合体，此情形下，气泡的外形尺寸较大，且数目较少，而后一次液泡混合体向着分流盘6进行喷射，且经历碰撞后被分流至左置二级混合子腔41和右置二级混合子腔42中，在左置二次混合子单元431和右置二次混合子单元432的共同作用下，一次液泡混合体经历二次混合以生成左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体，此情形下，气泡的外形尺寸得以变小，且数目急剧增多，而后被导流至三级混合腔5中，在多个弧形碰撞板511的协同作用下，经历三次混合以生成三次液泡混合体，最后，其经由排出通道7进行外排、且直达船舶底板区域。
35.在此需要说明一点，最终所生成三次液泡混合体中所包含气泡的丰富度以及细腻度除了受到进气压力、进水压力以及混合手法的影响，因会受到水气混合比的影响。鉴于此，在单位时间内，假定经由进液通道2所泵入的液体量为a，假定经由进气通道1所泵入的气体量为b，经过多次实验论证，当a/b≥5时，最终所生成三次液泡混合体的形态最优，利于后续在船舶的临近底板区域形成高质量的减阻气泡层。
36.图5示出了本发明中船舶航行减阻装置第二种实施方式的结构示意图，其相较于上述第一种实施方式的区别点在于：在分流盘6上还贴附有透水海绵体8，且优选将其顶壁全面覆盖。如此一来，在不影响分流盘6基础分流功能的前提下，当高压水体和高压气体经
历一级混合腔3而被混合完成后，在继续向下喷射的进程中，其最先与透水海绵体8相遇，因透水海绵体8自身含有大量的、且相互贯通的空穴，利于气泡在多个空穴之间流通时进行分裂、细化。且透水海绵体8自身具有极为优良的亲水性，利于降低气、液混合时的界面势能，从而为气体更为充分地融入水体作了良好的铺垫。
37.当然，除了可以选用上述透水海绵体8以分裂、细化气泡，亦可以根据实际应用场景的不同择优选取聚氨酯气泡体等其他富含气穴的材料。
38.当实施例一被应用时，在实际运行中，左置推顶板43121在激振力作用下需要频繁地沿着左置二级混合子腔41的内侧壁往复地执行高频小距离位移运动，右置推顶板43221在激振力的作用下需要频繁地沿着右置二级混合子腔42的内侧壁往复地执行高频小距离位移运动，出于密封性考虑，需要为左置推顶板43121和右置推顶板43221配套设计结构极为复杂的密封部，不但使得制造成本显著升高，且左置振动电机43122和右置振动电机43222的能耗居高不下，更为紧要的是，随着时间的延续，密封部所用到的密封元件极易发生老化，从而导致密封失效，进而导致左置密封分腔411中所内置的左置振动电机43122以及右置密封分腔421中所内置的右置振动电机43222被水所入侵，不但会降低其工作性能，而且还会极大地增加防护困难度，不利于其使用寿命的正常维持。鉴于此，图6示出了本发明中船舶航行减阻装置第三种实施方式的结构示意图，可知，其相较于上述第一种实施方式的区别点在于：左置容积压缩装置4312在原有左置推顶板43121和左置振动电机43122的基础上，增设了左置可拉伸橡胶连接体43123。左置可拉伸橡胶连接体43123的两端分别连接于左置二级混合子腔41的内侧壁、左置推顶板43121的外缘。右置容积压缩装置4322在原有的右置推顶板43221和右置振动电机43222的基础上，增设了右置可拉伸橡胶连接体43223。右置可拉伸橡胶连接体43223的两端分别连接于右置二级混合子腔42的内侧壁、右置推顶板43221的外缘。在实际运行中，当左置振动电机43122和右置振动电机43222启动，左置推顶板43121和右置推顶板43221因受到激振力作用而沿着上下方向往复地执行小距离位移运动的进程中，左置可拉伸橡胶连接体43123和右置可拉伸橡胶连接体43223得以自适应地发生伸展、收缩形变，左置二级混合子腔41（位于左置推顶板43121上方的部分）以及右置二级混合子腔42的容积（位于右置推顶板43221上方的部分）得以发生改变，为后续一次液泡混合体顺利地经由左置透流孔和右置透流孔外溢作了良好的铺垫。
39.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种船舶航行减阻装置，用来在船舶的正下方、临近其底板区域形成减阻气泡层，其特征在于，包括进气通道、进液通道、一级混合腔、二级混合腔、三级混合腔、分流盘以及排出通道；所述二级混合腔由左置二级混合子腔和右置二级混合子腔构成；所述分流盘内置于所述二级混合腔中，其位于所述一级混合腔的正下方，且同时横跨所述左置二级混合子腔和所述右置二级混合子腔；经由所述进气通道泵入的气体和经由所述进液通道泵入的水体在所述一级混合腔中进行初步混合以共同形成一次液泡混合体；所述一次液泡混合体被所述分流盘碰撞，且被分流至所述左置二级混合子腔和所述右置二级混合子腔中，且被再次混合以分别形成左置二次液泡混合体、右置二次液泡混合体；所述左置二次液泡混合体和所述右置二次液泡混合体被共同导入至所述三级混合腔中，经过混合以形成经由所述排出通道进行外排、且直达船舶底板区域的三次液泡混合体。2.根据权利要求1所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，在所述一级混合腔内设有一次混合单元；所述一次混合单元包括有分气管和扰流板；所述分气管和所述扰流板均内置于所述一级混合腔中，且沿着上下方向依序相间而置；所述分气管与所述进气通道直接相连通；所述扰流板因受到经由所述进液通道泵入的水体的冲击力作用而持续地执行周向旋转运动。3.根据权利要求1所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，在所述二级混合腔中设有二次混合单元；所述二次混合单元由内置于所述左置二级混合子腔中的左置二次混合子单元和内置于所述右置二级混合子腔中的右置二次混合子单元构成；所述左置二次混合子单元包括有左置气泡发生部以及左置容积压缩装置；所述左置气泡发生部由多件横亘于所述左置二级混合子腔中的，且沿着上下方向依序排列的左置气泡发生板构成；所述左置容积压缩装置布置于所述左置气泡发生部的正下方，且与所述左置气泡发生部相配套应用；所述右置二次混合子单元包括有右置气泡发生部以及右置容积压缩装置；所述右置气泡发生部由多件横亘于所述右置二级混合子腔中的，且沿着上下方向依序排列的右置气泡发生板构成；所述右置容积压缩装置布置于所述右置气泡发生部的正下方，且与所述右置气泡发生部相配套应用；所述左置气泡发生板上均布有多个左置透流孔；所述右置气泡发生板上均布有多个右置透流孔；在工作状态下，当所述左置气泡发生板和所述右置气泡发生板被所述分流盘所分流后的一次液泡混合体完全浸没后，所述左置容积压缩装置和所述右置容积压缩装置同时启动，所述左置气泡发生板和所述右置气泡发生板因受到冲击动能作用而保持于高频激振态，留存于所述左置二级混合子腔的所述一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由左置透流孔溢出以形成所述左置二次液泡混合体，与此同时，留存于所述右置二级混合子腔的所述一次液泡混合体因受到在压强的作用下经由右置透流孔溢出以形成所述右置二次液泡混合体。4.根据权利要求3所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，所述左置容积压缩装置包括有左置推顶板和左置激振生成元件；所述左置推顶板横置于所述左置二级混合子腔中，且附带地在其正下方形成用来容纳所述左置激振生成元件的左置密封分腔；所述右置容积压缩装置包括有右置推顶板和右置激振生成元件；所述右置推顶板横置于所述右置二级混合子腔中，且附带地在其正下方形成用来容纳所述右置激振生成元件的右置密封分腔；工作状态下，当所述左置气泡发生板和所述右置气泡发生板被所述一次液泡混合体所完全浸没后，所述左置激振生成元件和所述右置激振生成元件同时启动，所述左置推顶板和所述右
置推顶板在激振力的作用下沿着上下方向执行高频小距离位移运动。5.根据权利要求4所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，所述左置激振生成元件和所述右置激振生成元件均选取为振动电机。6.根据权利要求1所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，在所述三级混合腔中设有三次混合单元；所述三次混合单元由多个固定于所述三级混合腔侧壁上的、且沿着上下方向依序错位而置的弧形碰撞板构成。7.根据权利要求1所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，所述进液通道的数目设为1；所述进气通道的数目设为2，且对称地分布于所述进液通道的左、右侧。8.根据权利要求7所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，在单位时间内，假定经由所述进液通道所泵入的液体量为a，假定经由所述进气通道所泵入的气体量为b，则a/b≥5。9.根据权利要求1-8中任一项所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，还包括有增泡件；所述增泡件贴附于所述分流盘上，且对其顶面进行全覆盖。10.根据权利要求9所述的船舶航行减阻装置，其特征在于，所述增泡件为聚氨酯气泡体或透水海绵体。

技术总结
本发明涉及船舶设计、制造技术领域，尤其是一种船舶航行减阻装置。在船舶航行进程中，被泵入的气体和水体首先被导流至一级混合腔中，经历一次初步混合以生成一次液泡混合体，而后向着分流盘进行喷射，且经历碰撞后被分流至左置二级混合子腔和右置二级混合子腔中，经历混合以生成左置二次液泡混合体和右置二次液泡混合体，而后共同被导流至三级混合腔中，经历混合以生成三次液泡混合体。因经历多次混合，三次液泡混合体中所包含气泡的形态更为细腻，且分布更为致密。且在高压气体和高压水体的混合进程中，气泡的生成进程主要受到湍流效应的影响，而非单纯地依靠船体设计结构的改型来实现，从而解除了对水质条件和航行速度的依赖。赖。赖。


技术研发人员：罗嘉鑫 沈中祥 张雨婷 乔辛乐 马雨静 汪燕妮 王文庆 李欣阳 李泓傧 陆志祥
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/6/3