用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置

本发明涉及船舶与海洋工程气体减阻，更具体地说，涉及一种用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置。

背景技术：

1、气体减阻技术通过在水下释放气体，试图在船舶部分湿表面与水之间形成一层均匀稳定的气膜，主要通过改变边界层附近流体有效粘度和流动状态等，达到显著降低摩擦阻力的目的。当喷气口产生的气泡受到水流的冲击和重力的作用时，部分气泡会从船底逸出或者湮灭，导致船底气层质量远离理想状态。对船底气层状态的有效监测，是正确调控喷气装置、提高船底气层质量的先决条件。目前传统的视觉气层监控设备多用于实验室状态，安装于透明船底板或者水池底部。

2、在实船航行状态下，船底的光线较暗，船底流动复杂多变，采用传统的视觉监测设备观察挑战较大，再者肉眼的判断主观因素较多，缺少定量的标准，另外拍摄设备可能增加船体的附加阻力，影响减阻效果。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，其利用一定温度下水和空气的动力粘度差异明显的物理特性，测量船底气层厚度，将船底气层状态量化，提高气层质量监测准确性，同时避免船体附加阻力的增加。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，包括设置在船底板的多个特征点，所述特征点沿船长方向设置在船底板的中间和两侧，设置在船底首部的所述特征点呈逸散弧度分布，设置在船底尾部的所述特征点呈随型线收拢分布；

3、所述特征点包括粘度计、探针、自动升降杆、固定盖、固定底座、水密橡胶圈、数据处理模块和gui界面，所述固定底座设置在船底板上，所述自动升降杆底端固定设置在固定底座上，所述自动升降杆顶端通过卡扣固定设置在固定盖上，所述固定盖上固定设置粘度计，所述粘度计与数据处理模块连接，所述数据处理模块分别与自动升降杆、gui界面连接，所述固定底座中部粘度计安装处开口设置防止水流进入的水密橡胶圈，所述探针设置在粘度计底部且位于船底板。

4、按上述方案，所述特征点处设置两个或三个粘度计。

5、按上述方案，所述船底板沿船宽方向设置喷气口，所述喷气口设置两道分别位于船首和船中位置。

6、按上述方案，所述探针预设在船底最大边界层厚度δ处，所述边界层厚度公式为：

7、δ＝0.37l/(re)0.2

8、其中re＝ρvl/μ，

9、其中，l为船底板长度，v为船舶额定航速，ρ和μ分别为20℃时水的密度和动力粘度。

10、实施本发明的用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，具有以下有益效果：

11、1、本发明水和空气的粘度差异较大，现有的粘度测量技术较为成熟，本发明的准确性有较大保障；

12、2、本发明多个特征点的选取保证了对船底气层状态的整体把握，与此同时同时每个特征点处设置两个或三个粘度计的设置，保证了本发明的测量精度，并大大提高了容错率；

13、3、本发明船底气层厚度数值结果与船舶航速、航态、吃水等数据相结合，并考虑气层随时间的变化状态，更容易从根本上得出减阻规律和气层稳定性条件，有利于理论研究的发展，进而指导实船应用。

技术特征：

1.一种用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，其特征在于，包括设置在船底板的多个特征点，所述特征点沿船长方向设置在船底板的中间和两侧，设置在船底首部的所述特征点呈逸散弧度分布，设置在船底尾部的所述特征点呈随型线收拢分布；

2.根据权利要求1所述的用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，其特征在于，所述特征点处设置两个或三个粘度计。

3.根据权利要求1所述的用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，其特征在于，所述船底板沿船宽方向设置喷气口，所述喷气口设置两道分别位于船首和船中位置。

4.根据权利要求1所述的用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，其特征在于，所述探针预设在船底最大边界层厚度δ处，所述边界层厚度公式为：

技术总结
本发明涉及一种用于船舶气层减阻的气层分布状态监测装置，包括设置在船底板的多个特征点，所述特征点沿船长方向设置在船底板的中间和两侧，设置在船底首部的所述特征点呈逸散弧度分布，设置在船底尾部的所述特征点呈随型线收拢分布；所述固定底座设置在船底板上，所述自动升降杆底端固定设置在固定底座上，所述自动升降杆顶端通过卡扣固定设置在固定盖上，所述固定盖上固定设置粘度计，所述粘度计与数据处理模块连接，所述数据处理模块分别与自动升降杆、GUI界面连接，所述探针设置在粘度计底部且位于船底板。本发明测量船底气层厚度，将船底气层状态量化，提高气层质量监测准确性，同时避免船体附加阻力的增加。

技术研发人员：杨留名,柳仕成,裴志勇,吴卫国,孔祥韶
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14