[發(fā)明專利]用于水中航行體的氣泡減阻裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610071957.4
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN105730607A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;楊朔;張召明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B1/38
• 分類號(hào): B63B1/38;B63B1/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;吳庭祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減阻裝置，具體講是一種用于水中航行體的氣泡減阻裝置，屬于水中航行技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，環(huán)境的日益惡化，能源的肆意消耗，環(huán)保節(jié)能的觀念不斷引起人們的重視和支持。水中航行體，如水中航行的船只、水下發(fā)射的魚雷和導(dǎo)彈、水下航行的潛艇等受到的摩擦阻力是使得其能量損失的重要因素之一。通過在物體表面注入氣泡可以實(shí)現(xiàn)減阻，人們提出了通過電解水的方法來產(chǎn)生空氣附著在物體表面或是使用壓氣機(jī)配合多孔介質(zhì)來注入空氣，但由于空氣的制造和注入要消耗大量的能量，而氣泡減阻帶來的額外能耗與實(shí)際的減阻效果相比優(yōu)勢并不明顯。

針對(duì)傳統(tǒng)氣泡減阻的額外能耗問題，文獻(xiàn)1（KumagaiI,TakahashiY,MuraiY.Power-savingdeviceforairbubblegenerationusingahydrofoiltoreduceshipdrag:Theory,experiments,andapplicationtoships[J].OceanEngineering,2015,95:183-194.）發(fā)明了一種叫做WAIP(WingedAirInductionPipe)的氣泡減阻裝置用于船舶的減阻問題。該裝置通過在船體底部開孔并安裝橫截面類似翼型狀的水翼，利用水翼上翼面負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生的牽引力將位于水面上方的空氣吸入船體的底部。該氣泡減阻裝置雖然解決了傳統(tǒng)氣泡減阻在氣泡注入時(shí)的額外能耗問題，但仍存在以下缺點(diǎn)：首先，其需要在航行體表面開孔，影響航行體原有的力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性；其次，航行體當(dāng)吃水深度較大時(shí)，水翼上表面產(chǎn)生的牽引力不足，需要使用壓氣機(jī)配合吸氣，當(dāng)壓氣機(jī)控制不當(dāng)會(huì)對(duì)減阻產(chǎn)生副作用，導(dǎo)致減阻效率下降，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷提供一種可避免在水中航行體表面開孔并消除壓氣機(jī)控制不當(dāng)對(duì)氣泡減阻產(chǎn)生副作用的用于水中航行體的氣泡減阻裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于水中航行體的氣泡減阻裝置，包括水翼和連接件，所述水翼和連接件均為中空結(jié)構(gòu)，所述水翼的上翼面設(shè)有多個(gè)用于噴出氣體的開孔，所述水翼與連接件連通并密封，所述連接件與水中航行體連通。

本發(fā)明中，所述連接件的下端設(shè)有進(jìn)氣管道，上端設(shè)有出氣管道，所述進(jìn)氣管道與出氣管道相通，二者相垂直設(shè)置；所述水翼的兩端分別連接連接件，所述連接件的下端與水翼固定連接，出氣管道與水翼的內(nèi)腔連通。

本發(fā)明中，所述開孔的縱向截面為收縮型或擴(kuò)張型。

本發(fā)明中，所述收縮型為單側(cè)收縮型。

本發(fā)明中，所述擴(kuò)張型為單側(cè)擴(kuò)張型。

本發(fā)明中，所述開孔橫截面為圓形或縫形。

本發(fā)明中，所述水翼為長條形。

本發(fā)明的工作原理為：當(dāng)水中航行體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水翼上表面出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，利用水翼上表面和大氣壓形成的壓強(qiáng)差作為牽引力，空氣受到該牽引力的作用流過中空的連接件和水翼最終從水翼上表面的開孔中噴出到達(dá)水中，噴出的空氣不斷從水翼上表面脫落隨來流往后附著在航行體表面從而達(dá)到氣泡減阻的目的。

本發(fā)明的有益效果在于：(1)、利用中空的水翼和中空的連接件組成了空氣流通的通道，成功的將傳統(tǒng)WAIP減阻裝置中的開孔位置從物體表面移至水翼上表面，避免了在物體表面開孔，保持航行體原有的力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性；(2)、由于開孔位置轉(zhuǎn)移到了水翼上表面，氣體的流動(dòng)方向由原來的自上往下變成了自下往上，避免了傳統(tǒng)航行體表面開孔的WAIP中當(dāng)壓氣機(jī)流量過大導(dǎo)致氣體包裹住水翼使得減阻效率下降的情況；(3)、將進(jìn)氣管道與出氣管道相垂直設(shè)置，可便于連接件的安裝；(5)、水翼采用長條形在減少自身阻力的同時(shí)，可以提高開孔數(shù)量。

附圖說明

圖1是為本發(fā)明用于水中航行體的氣泡減阻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是為連接件結(jié)構(gòu)圖；

圖3是為圓形開孔水翼結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是為圓形開孔水翼的局部放大圖；

圖5是為開孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是為縫形開孔水翼三維結(jié)構(gòu)圖；

圖7是為縫形開孔水翼的局部放大圖；

圖8是本發(fā)明翼面開孔式氣泡減阻裝置的主視圖；

圖9是本發(fā)明翼面開孔式氣泡減阻裝置的俯視圖；

圖10是本發(fā)明翼面開孔式氣泡減阻裝置左視圖；

圖中：1-平板、2-連接件、3-水翼、4-翼面開孔、5-密封墊圈、6-螺釘、7-螺栓。

具體實(shí)施方式