專(zhuān)利名稱：新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在流體中，例如空氣或水中，受流體粘性影響，高速飛行或運(yùn)動(dòng)的物體表面與周?chē)黧w存在很大的速度差，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)使物體表面流體形成很大的速度梯度，從而產(chǎn)生很高的流動(dòng)摩擦阻力和很大的能量耗散。例如，在大氣層中飛行的導(dǎo)彈由于這種氣體動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的動(dòng)能損失會(huì)使飛行器表面產(chǎn)生巨大的摩擦以致高溫嚴(yán)重?zé)g。因此，減小運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w的相對(duì)速度差，降低表面速度梯度，改善解決由相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生流動(dòng)阻力大、能耗聞的問(wèn)題十分有意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有應(yīng)用中由于運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w間大的速度差而導(dǎo)致的流動(dòng)阻力大與能耗高的技術(shù)問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，設(shè)置在物體表面，用以減少物體運(yùn)動(dòng)阻力，包括輪軸和轉(zhuǎn)動(dòng)體，輪軸設(shè)置在物體表面，與物體表面連接，轉(zhuǎn)動(dòng)體與輪軸套接連接。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動(dòng)體為圓柱形滾筒。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動(dòng)體為滾輪。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動(dòng)體為滾珠。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，該輪軸與物體表面一體成型制成。本發(fā)明的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)設(shè)置在運(yùn)動(dòng)物體表面，當(dāng)物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，周?chē)牧黧w在物體表面會(huì)產(chǎn)生很大的剪切力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)。由受力分析可知，轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)將使運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w的表面相對(duì)速度減小，從而降低流動(dòng)阻力。另外，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)體可以采用圓柱形滾筒，以及滾輪或滾珠等多種形狀，能夠滿足不同環(huán)境的使用需求，適用范圍廣泛。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明減小了運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度差，具有降低運(yùn)動(dòng)物體流動(dòng)阻力、減少能量消耗且適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)設(shè)置于物體表面一側(cè)的應(yīng)用示意圖；圖2為本發(fā)明新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)設(shè)置于物體表面兩側(cè)的應(yīng)用示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)體的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖I至圖3，一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)12，設(shè)置在物體表面11上，用以減少物體快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力，包括輪軸13和轉(zhuǎn)動(dòng)體14，輪軸13設(shè)置在物體表面11上，與物體表面11連接，轉(zhuǎn)動(dòng)體14與輪軸13套接連接。具體的，輪軸13與物體表面11采用螺接連接或一體成型制成等方式進(jìn)行固定，但是，本發(fā)明并不具體限定輪軸13與物體表面11的連接方式，例如，還可以采用鉚接、焊接等方式進(jìn)行固定，現(xiàn)有技術(shù)中任何能夠?qū)崿F(xiàn)將二者連接的方式均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。更為具體地，為了適應(yīng)多種環(huán)境的使用需求，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)體14可以設(shè)置為圓柱形滾筒、圓球形滾輪或滾珠等多種形狀。其中，滾珠結(jié)構(gòu)尤其適用于流場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的工況，對(duì)于該種工況能夠使物體更好地工作。另外，為了使轉(zhuǎn)動(dòng)體14更好地隨流體一起運(yùn)動(dòng)，可以適當(dāng)增加轉(zhuǎn)動(dòng)體14的表面粗糙度或采用其他結(jié)構(gòu),例如 凸凹或波紋表面等。如圖I、圖2所示，本發(fā)明的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)12通過(guò)輪軸13固定在運(yùn)動(dòng)物體表面11上。當(dāng)物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，周?chē)黧w15由于粘性將在物體表面11產(chǎn)生很大的剪切力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體14轉(zhuǎn)動(dòng)。由受力分析可知,轉(zhuǎn)動(dòng)體14的轉(zhuǎn)動(dòng)使運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w15的表面相對(duì)速度減小，從而降低流動(dòng)阻力并減少能量消耗。另外，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)體14可以采用圓柱形滾筒，以及滾輪或滾珠等多種形狀，能夠滿足不同環(huán)境的使用需求，適用范圍廣泛。再如圖I、圖2所示，本發(fā)明的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)12既可以設(shè)置在快速運(yùn)動(dòng)物體表面11單側(cè)，也可設(shè)置在快速運(yùn)動(dòng)物體表面11的兩側(cè)。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體的運(yùn)動(dòng)物體類(lèi)型及應(yīng)用環(huán)境選擇新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)12的設(shè)置方式，如安裝位置及數(shù)量等，本發(fā)明并不具體限定新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)12的設(shè)置方式。以下例舉具體應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例一 在輪船浸入水體的表面上可以設(shè)置本發(fā)明的新型表面減阻結(jié)構(gòu)。通常，輪船的速度并不是很高，但由于水的動(dòng)力粘性系數(shù)較空氣大很多，所以本發(fā)明減阻結(jié)構(gòu)的減阻效果十分明顯。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)體14在比較平滑的表面可以采用滾筒結(jié)構(gòu)，在部分比較彎曲的浸水表面部分則可以采用滾輪結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二在高速運(yùn)動(dòng)物體，例如高鐵，汽車(chē)等物體的部分表面可以設(shè)置本發(fā)明的新型表面減阻結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境是實(shí)施本發(fā)明減阻結(jié)構(gòu)的很理想的應(yīng)用環(huán)境。由于運(yùn)動(dòng)物體大部分表面平滑，并且，在大部分時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定(沒(méi)有頻繁的停車(chē)與啟動(dòng))，所以，轉(zhuǎn)動(dòng)體14可以采用滾筒結(jié)構(gòu)。實(shí)施例三對(duì)于高速飛行物體(例如飛機(jī)，彈體)等，可以對(duì)其部分表面增加本發(fā)明的新型表面減阻結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境中，由于物體運(yùn)動(dòng)速度極大，尤其對(duì)于受空氣摩擦而可能產(chǎn)生表面燒蝕的超高速飛行物體，本發(fā)明的減阻結(jié)構(gòu)能夠極大地提高其總體性能。本實(shí)施例中，由于物體表面較為彎曲，并且流體環(huán)境復(fù)雜多變，所以，優(yōu)選的轉(zhuǎn)動(dòng)體14采用滾輪結(jié)構(gòu)或滾珠結(jié)構(gòu)。例如對(duì)于流場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的工況，滾珠可以較為自由靈活地產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)向以減少摩擦阻力。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡(jiǎn) 單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，設(shè)置在物體表面，用以減少物體運(yùn)動(dòng)阻力，其特征在于，包括輪軸和轉(zhuǎn)動(dòng)體，所述輪軸設(shè)置在物體表面，與物體表面連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體與所述輪軸套接連接。
2.如權(quán)利要求I所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體為圓柱形滾筒。
3.如權(quán)利要求I所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體為滾輪。
4.如權(quán)利要求I所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體為滾珠。
5.如權(quán)利要求I所述的新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輪軸與物體表面一體成型制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型高速表面減阻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)置在物體表面，用以減少物體運(yùn)動(dòng)阻力，包括輪軸和轉(zhuǎn)動(dòng)體，輪軸設(shè)置在物體表面，與物體表面連接，轉(zhuǎn)動(dòng)體與輪軸套接連接。本發(fā)明減小了運(yùn)動(dòng)物體與周?chē)黧w之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度差，具有降低運(yùn)動(dòng)物體流動(dòng)阻力、減少能量消耗且適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F15D1/00GK102777450SQ20121026184
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者張強(qiáng), 王利坡 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)