一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，屬于水面高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]依據(jù)2006美國(guó)理論和應(yīng)用力學(xué)的會(huì)議報(bào)告，當(dāng)摩擦阻力下降10%，僅僅海洋運(yùn)輸就能節(jié)約十億美元。所以水面運(yùn)動(dòng)體能夠降低摩擦阻力，可大量提高運(yùn)載效率和節(jié)約運(yùn)輸成本。由于水面運(yùn)動(dòng)體與大氣接觸，很容易獲得通氣所需的空氣。因此，采用通氣形成多相流條件，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)體減阻是一個(gè)主要的發(fā)展方向。
[0003]目前通過通氣形成氣泡來(lái)減低運(yùn)動(dòng)體阻力，主要通過壁面空泡技術(shù)，一是壁面超空泡多相流；另外是壁面空泡族多相流。由于壁面空泡多相流必須考慮邊界層和表面張力的影響，所以壁面空泡多相流的形成和維持機(jī)理是不同于無(wú)界流中的空泡多相流。同時(shí)壁面空泡多相流將會(huì)與氣墊船一樣存在氣體大量外泄的情況，如果采用類似氣墊船的圍裙系統(tǒng)將增加空泡多相流技術(shù)在運(yùn)動(dòng)體，特別是小型運(yùn)動(dòng)體上的應(yīng)用難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了利用通氣形成空泡，達(dá)到為水面運(yùn)動(dòng)體減阻實(shí)現(xiàn)高速航行而提供一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:運(yùn)動(dòng)體上表面設(shè)置有兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，每個(gè)空氣壓縮機(jī)的輸出端連接有通氣管路，運(yùn)動(dòng)體下端對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)錐柱組合體，每個(gè)所述錐柱組合體的頭部安裝有空化器和整流裝置，每個(gè)所述錐柱組合體的尾部安裝有尾部控制舵面，所述通氣管路的端部伸入至對(duì)應(yīng)的錐柱組合體內(nèi)部。
[0006]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0007]1.所述尾部控制舵面的剖面形狀是楔形。
[0008]2.所述通氣管路為L(zhǎng)型管路，且通氣管路的水平段的軸線與錐柱組合體的軸線片平行。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)由于空氣壓縮裝置安裝在運(yùn)動(dòng)體上表面，可以容易獲得氣源，供氣方便，極易實(shí)現(xiàn)減低摩擦阻力；(2)通過形成雙氣泡多相流界面實(shí)現(xiàn)減阻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣體泄漏很少，穩(wěn)定可靠；(3)借助雙氣泡多相流與錐柱組合體尾部控制舵面和空化器聯(lián)合作用可很好實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)體的控制。也即本發(fā)明提出一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)完全不同于壁面空泡多相流，它通過運(yùn)動(dòng)體表面的空氣壓縮機(jī)，見水表面的空氣壓縮，通過通氣管路輸送到運(yùn)動(dòng)體底面的兩個(gè)錐柱組合體頭部，通過空化器和整流裝置通出，最后形成兩個(gè)完整的氣泡多相流結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)水面運(yùn)動(dòng)體的高速航行。本發(fā)明在運(yùn)動(dòng)體底部形成橢圓形雙空泡多相流，來(lái)實(shí)現(xiàn)水面運(yùn)動(dòng)體的高速航行，能夠解決目前空泡多相流技術(shù)在水面運(yùn)動(dòng)體上應(yīng)用的技術(shù)困難，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)方案示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的受力示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的各部分連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]本發(fā)明提出了一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，方案圖見附圖1-3。圖中各編號(hào)具體名稱如下:I一空化器;2—整流裝置;3—維柱組合體;4一尾部控制航面;5—運(yùn)動(dòng)體上表面;6—壓縮氣體裝置;7—通氣管路;8—?dú)馀荻嘞嗔鹘缑妗?br>[0015]本發(fā)明的具體連接形式見圖3，在運(yùn)動(dòng)體底部由兩個(gè)錐柱組合體3支撐，平常情況只有這兩個(gè)錐柱組合體與水接觸。在錐柱組合體頭部(錐形體的端部)安裝有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的空化器I及通氣整流裝置2，空化器主要功能用于形成和控制空泡形狀，實(shí)現(xiàn)減阻。在錐柱組合體尾部(柱形體的端部)安裝有尾部控制舵面4，剖面形狀為楔形，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)體的穩(wěn)定和控制。運(yùn)動(dòng)體通過調(diào)節(jié)空化器和尾部控制舵面的姿態(tài)改變運(yùn)動(dòng)體的受力特性來(lái)穩(wěn)定和控制運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)錐柱組合體通過楔形剖面的翼結(jié)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)體本體。
[0016]憑借容易獲得壓縮氣體的優(yōu)勢(shì)，并通過空化器形成兩個(gè)橢球形的氣泡多相流界面8將錐柱組合體3完全包裹，這使得該種運(yùn)動(dòng)體與水接觸的部分大量的減少，極大的降低摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)高速航行的目標(biāo)。運(yùn)動(dòng)體形成的空泡界面示意圖及受力方案見附圖2。運(yùn)動(dòng)體的重力通過頭部空化阻力的升力分量Fny、尾部滑行升力Fsy及尾部操縱面的升力Fsy來(lái)平衡，空化阻力Fnx由發(fā)動(dòng)機(jī)的推力Fpr補(bǔ)償。
[0017]本發(fā)明的工作過程，運(yùn)動(dòng)體上表面上安裝空氣壓縮裝置5為形成通氣雙氣泡多相流界面8提供氣源。壓縮的氣體通過安裝在運(yùn)動(dòng)體及錐柱組合體3中的通氣管路7將壓縮氣體輸送到錐柱組合體3，通過整流裝置2向后噴出，形成氣泡多相流界面8。
[0018]首先通過在安裝在運(yùn)動(dòng)體上表面的空氣壓縮裝置將水表面的空氣不斷進(jìn)行壓縮；
[0019]壓縮的空氣通過管路輸送到錐柱組合結(jié)構(gòu)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)也開始工作；
[0020]在通氣裝置、整流裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)及空化器的共同作用下，形成一對(duì)包裹運(yùn)動(dòng)體底部一對(duì)錐柱組合體的氣泡多相流界面；
[0021]運(yùn)動(dòng)體穩(wěn)定和控制系統(tǒng)控制錐柱組合體尾部的控制舵面及空化器，聯(lián)合通氣流量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)體的穩(wěn)定航行。
[0022]憑借容易獲得壓縮氣體的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)這種氣泡多相流形式能夠避免像壁面超空泡多相流或壁面空泡族多相流存在大量氣體泄漏的問題，確保運(yùn)動(dòng)體有效的實(shí)現(xiàn)高速航行的目標(biāo)。
[0023]本發(fā)明屬于水面高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及如何利用通氣形成空泡，達(dá)到為水面運(yùn)動(dòng)體減阻實(shí)現(xiàn)高速航行。傳統(tǒng)上，為了通過通氣實(shí)現(xiàn)水面運(yùn)動(dòng)體減阻，主要依賴壁面空泡技術(shù)，一是壁面超空泡流;另外是壁面空泡族。本發(fā)明主要依靠水面運(yùn)動(dòng)體上面的空氣壓縮機(jī)，在運(yùn)動(dòng)體上形成兩個(gè)完整的氣泡實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定航行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，其特征在于:運(yùn)動(dòng)體上表面設(shè)置有兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，每個(gè)空氣壓縮機(jī)的輸出端連接有通氣管路，運(yùn)動(dòng)體下端對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)錐柱組合體，每個(gè)所述錐柱組合體的頭部安裝有空化器和整流裝置，每個(gè)所述錐柱組合體的尾部安裝有尾部控制舵面，所述通氣管路的端部伸入至對(duì)應(yīng)的錐柱組合體內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述尾部控制舵面的剖面形狀是楔形。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述通氣管路為L(zhǎng)型管路，且通氣管路的水平段的軸線與錐柱組合體的軸線片平行。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水面通氣雙氣泡高速航行運(yùn)動(dòng)體結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)體上表面設(shè)置有兩個(gè)空氣壓縮機(jī)，每個(gè)空氣壓縮機(jī)的輸出端連接有通氣管路，運(yùn)動(dòng)體下端對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)錐柱組合體，每個(gè)所述錐柱組合體的頭部安裝有空化器和整流裝置，每個(gè)所述錐柱組合體的尾部安裝有尾部控制舵面，所述通氣管路的端部伸入至對(duì)應(yīng)的錐柱組合體內(nèi)部。本發(fā)明在運(yùn)動(dòng)體底部形成橢圓形雙空泡多相流，來(lái)實(shí)現(xiàn)水面運(yùn)動(dòng)體的高速航行，能夠解決目前空泡多相流技術(shù)在水面運(yùn)動(dòng)體上應(yīng)用的技術(shù)困難，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且容易實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】B63B1/38
【公開號(hào)】CN105620653
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610115704
【發(fā)明人】蔣運(yùn)華, 賈林利, 劉喬林, 劉智侃
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日