[发明专利]一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法及应用

说明书

本发明公开了一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。

技术领域

本发明涉及减小流体阻力的技术领域，尤其是指一种减小流体对高速运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法及应用。

背景技术

船体表面气层(即气幕)减阻技术可以显著降低船舶阻力，减少燃料消耗，提高船舶航速，具有重要的经济性和环保价值。该技术的基本原理是在船体外表面和水之间，注入空气或主机废气，形成一层薄的均匀稳定的气液两相流，利用水与空气的密度、粘度的差别，改变船体表面流场的粘度、密度及湍流模式，减少船舶的实际浸湿面积，从而降低摩擦阻力。实验表明在适当喷气流量及适当水流速度下，平板及回转体的表面摩擦阻力可减少50％一80％。国内外研究经验表明：气层减阻技术可使船舶航行阻力降低15％～25％；应用在高速船上，可提高航速10％～20％左右，应用在低速船上，可节约主机功率6％～10％。它不象气垫船那样需要在船体和水面之间形成空气垫，因而不需要消耗大量的功率，就可有效地减少阻力。

武汉理工大学(参考文献：王家楣，郑晓伟，姜曼松.船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究[J].船舶工程，2004(9)：9-12；不同喷气形式下船舶微气泡减阻水池试验研究[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2004(12)：78-80)借助大比例尺平底型船模，就船舶吃水和喷气形式对气幕减阻效果的影响进行了试验研究。试验中，分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡，在大型拖曳水池中进行了不同拖曳速度、不同喷气量下，吃水对减阻率影响的对比性试验。试验结果表明，仅在首部喷气以及首、中部等量同时喷气且Fr≤0.646(Fr为船长傅氏数)时，浅吃水时的减阻效果好，总减阻率达32.8％。但由于采用多孔硅材料板以生成微气泡，多孔硅材料板难以加工，船底只能制造成平板形状，而且船底无法整体制造成透气结构，阻碍了该项技术的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种减小流体对高速运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，安全可靠，工程量较小，制造容易，总体成本低。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。

所述金属纤维丝编织形成编织体板坯，是首先将金属纤维丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠板坯体。

所述金属纤维丝编织形成编织体板坯，是将金属纤维丝束编织成编织板坯体。