[发明专利]一种仿生物表皮的表面参数可调减阻装置

说明书

本发明公开了一种仿生物表皮的表面参数可调减阻装置，包括具有容纳空间的基体，覆盖于该基体上、以使其构成密闭型腔的高弹性薄膜，填充于密闭型腔内的介质和沿竖直方向设置的支撑件，基体内还设有可沿其壁上下移动、用于支撑介质和支撑件的基板，密闭型腔内介质压力和基板位置可由液压控制中心协调控制，进而调节减阻装置的表面参数。本发明的显著优点为该减阻装置为刚柔耦合的整体式，不仅能够有效防止结构间出现裂纹，提高减阻性能，避免流体对减阻元直接进行冲击，且能够根据流速、压力等不同的工况条件，实现光滑、沟槽、凸起、凹坑等结构多样化的减阻表面，并在不同减阻表面间自由变换，适应性强，减阻效果佳。

技术领域

本发明属于减阻装置领域，尤其涉及一种仿生物表皮的表面参数可调减阻装置。

背景技术

船舶、潜艇等水中航行器航行过程中存在粘性摩擦阻力、兴波阻力和压差阻力，其中粘性摩擦阻力约占总阻力的75％。降低表面摩擦阻力能够显著降低船舶的航行阻力，从而能够有效地做到减少能量消耗降低废物排放。而水生物种在游动过程中具有良好的自适应减阻能力，这是与水生物种表皮的形貌、弹性、粘液等组织结构密切相关，并已成为仿生减阻技术研究的重要途径。

现有的表面减阻技术已经存在多种仿生对象，包括仿鲨鱼盾鳞沟槽的肋条非光滑表面(例如ZL201410061037.5、ZL201110270722.5等)、仿鲨鱼表皮粘液的复合减阻表面(例如ZL201110261668.8、ZL201210120754.1等)或者仿河鲀表皮形貌的水下减阻表面(例如CN201710227922.X)等。其中，以专利CN201710227922.X为例，该仿河豚表皮形貌的水下减阻表面及制作方法中，公开了其仿河豚减阻结构，包括基底、硬质减阻元和柔性覆盖层，其中基底上分布有若干个硬质减阻元，在硬直减阻元之间填充有柔性覆盖层，硬质减阻元与基底和硬质减阻元的结合面紧密贴合。通过仿河豚表皮骨刺形貌和柔性覆盖层形成刚柔耦合的减阻表面以实现减阻的功效，但是这种结构运用于实际中，会使得表面结构损坏，且适应的范围较窄，减阻效果较差。

因此，现亟需一种能够适用于多种工况的减阻效果佳、使用寿命长的减阻装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种减阻效果优，且能够适应不同流速或工况条件下减阻要求的仿生物表皮的表面参数可调减阻装置。

技术方案：本发明的仿生物表皮的表面参数可调减阻装置，包括具有容纳空间的基体，覆盖于该基体上、以使其构成密闭型腔的高弹性薄膜，填充于所述密闭型腔内的介质和沿竖直方向设置的支撑件；所述基体内还设有可沿其壁上下移动、用于驱动支撑件运动的基板。

进一步说，本发明的支撑件底端可分组固定于不同的基板或全部固定于同一基板上。高弹性薄膜通过压板固定于基体上，且该压板上设有与支撑件相对应的开孔。优选的，支撑件可为支撑杆，压板上开设有与该支撑杆相对应的圆孔，且该圆孔的圆心与支撑杆的轴线共线；支撑件可为支撑板，压板上开设有与该支撑板相对应的槽口，且该槽口的轴线与支撑板的轴线平行。

再进一步说，减阻装置还包括为基板上下移动提供动力的液压推杆。该液压推杆一端与基板相连，另一端与液压控制中心相连。

更进一步说，减阻装置还包括调节密闭型腔内介质间压力的调控装置。调控装置包括一端与介质相连通，另一端与液压控制中心相连接的液压管，该液压管内设有液压阀。

根据工作条件和要求，减阻装置的液压控制中心能够实时协调控制基板的位置和密闭型腔内介质的压力，进而调节减阻装置的表面参数，包括光滑、沟槽、凸起、凹坑等形貌和高度、宽度等尺寸参数。