[發明專利]一種仿生物表皮的表面參數可調減阻裝置

有效

• 申請號: 201810372796.1
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108454780B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 田桂中;許琛;李曉青;周宏根;李磊;李國超;劉金鋒;景旭文
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63B1/34
• 分類號: B63B1/34;B63B1/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許云花

本發明公開了一種仿生物表皮的表面參數可調減阻裝置，包括具有容納空間的基體，覆蓋于該基體上、以使其構成密閉型腔的高彈性薄膜，填充于密閉型腔內的介質和沿豎直方向設置的支撐件，基體內還設有可沿其壁上下移動、用于支撐介質和支撐件的基板，密閉型腔內介質壓力和基板位置可由液壓控制中心協調控制，進而調節減阻裝置的表面參數。本發明的顯著優點為該減阻裝置為剛柔耦合的整體式，不僅能夠有效防止結構間出現裂紋，提高減阻性能，避免流體對減阻元直接進行沖擊，且能夠根據流速、壓力等不同的工況條件，實現光滑、溝槽、凸起、凹坑等結構多樣化的減阻表面，并在不同減阻表面間自由變換，適應性強，減阻效果佳。

技術領域

本發明屬于減阻裝置領域，尤其涉及一種仿生物表皮的表面參數可調減阻裝置。

背景技術

船舶、潛艇等水中航行器航行過程中存在粘性摩擦阻力、興波阻力和壓差阻力，其中粘性摩擦阻力約占總阻力的75％。降低表面摩擦阻力能夠顯著降低船舶的航行阻力，從而能夠有效地做到減少能量消耗降低廢物排放。而水生物種在游動過程中具有良好的自適應減阻能力，這是與水生物種表皮的形貌、彈性、粘液等組織結構密切相關，并已成為仿生減阻技術研究的重要途徑。

現有的表面減阻技術已經存在多種仿生對象，包括仿鯊魚盾鱗溝槽的肋條非光滑表面(例如ZL201410061037.5、ZL201110270722.5等)、仿鯊魚表皮粘液的復合減阻表面(例如ZL201110261668.8、ZL201210120754.1等)或者仿河鲀表皮形貌的水下減阻表面(例如CN201710227922.X)等。其中，以專利CN201710227922.X為例，該仿河豚表皮形貌的水下減阻表面及制作方法中，公開了其仿河豚減阻結構，包括基底、硬質減阻元和柔性覆蓋層，其中基底上分布有若干個硬質減阻元，在硬直減阻元之間填充有柔性覆蓋層，硬質減阻元與基底和硬質減阻元的結合面緊密貼合。通過仿河豚表皮骨刺形貌和柔性覆蓋層形成剛柔耦合的減阻表面以實現減阻的功效，但是這種結構運用于實際中，會使得表面結構損壞，且適應的范圍較窄，減阻效果較差。

因此，現亟需一種能夠適用于多種工況的減阻效果佳、使用壽命長的減阻裝置。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種減阻效果優，且能夠適應不同流速或工況條件下減阻要求的仿生物表皮的表面參數可調減阻裝置。

技術方案：本發明的仿生物表皮的表面參數可調減阻裝置，包括具有容納空間的基體，覆蓋于該基體上、以使其構成密閉型腔的高彈性薄膜，填充于所述密閉型腔內的介質和沿豎直方向設置的支撐件；所述基體內還設有可沿其壁上下移動、用于驅動支撐件運動的基板。

進一步說，本發明的支撐件底端可分組固定于不同的基板或全部固定于同一基板上。高彈性薄膜通過壓板固定于基體上，且該壓板上設有與支撐件相對應的開孔。優選的，支撐件可為支撐桿，壓板上開設有與該支撐桿相對應的圓孔，且該圓孔的圓心與支撐桿的軸線共線；支撐件可為支撐板，壓板上開設有與該支撐板相對應的槽口，且該槽口的軸線與支撐板的軸線平行。

再進一步說，減阻裝置還包括為基板上下移動提供動力的液壓推桿。該液壓推桿一端與基板相連，另一端與液壓控制中心相連。

更進一步說，減阻裝置還包括調節密閉型腔內介質間壓力的調控裝置。調控裝置包括一端與介質相連通，另一端與液壓控制中心相連接的液壓管，該液壓管內設有液壓閥。

根據工作條件和要求，減阻裝置的液壓控制中心能夠實時協調控制基板的位置和密閉型腔內介質的壓力，進而調節減阻裝置的表面參數，包括光滑、溝槽、凸起、凹坑等形貌和高度、寬度等尺寸參數。