[发明专利]一种仿生减阻船体表面结构

说明书

本发明公开了一种仿生减阻船体表面结构，包括船体，所述船体表面设有密布的微腔体，微腔体在船体表面呈羽毛型分布，所述微腔体的内表面设有针对液体的单向抑流结构，所述单向抑流结构为分布于微腔体内表面的若干列U型槽，每列的U型槽首尾相接排列，所述U型槽的U型槽口朝向微腔体内侧，且每个U型槽的U型槽口在微腔体表面位置高于其相邻U型槽的U型底部，使得相邻U型槽的U型槽口和U型底部形成部分叠加的鱼鳞状，羽毛型阵列的羽轴沿着船舶前进的方向取向，通过密布的微腔体减少水与船体表面接触摩擦力，本发明有效降低船体表面与水的摩擦阻力和粘滞阻力，显著减小航行阻力，达到节能减排的有益效果和提高舰船航行的平稳性。

技术领域

本发明属于流体力学领域，涉及一种表面减阻结构，具体涉及一种仿生减阻船体表面结构。

背景技术

船舶，各种船只的总称，是一种主要在水中运行的人造交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。

船舶是由许多部分构成的，按各部分的作用和用途，可综合归纳为船体、船舶动力装置、船舶舾装等三大部分。船体是船舶的基本部分，可分为主体部分和上层建筑部分。主体部分一般指上甲板以下的部分，它是由船体(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形状的空心体，是保证船舶具有所需船体强度、浮力和航行性能的关键部分。

目前，为了减小水流阻力，船底一般采用尖底，也叫V形底，虽然，整体式的尖底结构可以显著减小水流阻力，提高船舶行驶的航行速度，但由于受到侧向风浪，船舶的行驶平稳性受到严重影响。因此，如何提供一种既能显著减小航行水流阻力又能维持船体在水平行进状态稳定性的船体结构，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明专利的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过修饰船体表面用来增强船体疏水性的技术，具体为一种仿生减阻船体表面结构，利用微腔体中的阵列具有的使液体单向流动的特性使液体不易进入微腔体，使微腔体中保有空气，有效减小航行阻力，提高船体的稳定性。

为实现上述功能，本发明专利提供技术方案如下：

一种仿生减阻船体表面结构，包括船体，其特征在于：所述船体表面设有密布的微腔体，微腔体在船体表面呈羽毛型分布，所述微腔体的内表面设有针对液体的单向抑流结构，所述单向抑流结构为分布于微腔体内表面的若干列U型槽，每列的U型槽首尾相接排列，所述U型槽的U型槽口朝向微腔体内侧，且每个U型槽的U型槽口在微腔体表面位置高于其相邻U型槽的U型底部，使得相邻U型槽的U型槽口和U型底部形成部分叠加的鱼鳞状。

作为改进，所述U型槽的U型槽口宽度大于U型底部宽度。

作为改进，所述微腔体的内表面设有若干条由内至外的凹槽，所述U型槽首尾相接设于凹槽内。

作为改进，所述U型槽的U型边缘高于凹槽的底面，U型槽的U型边缘向内侧延伸形成凹角结构。

作为改进，所述U型槽的U型边缘所在平面与微腔体内表面夹角为0～30°。

作为改进，所述微腔体在船体表面羽毛型阵列的羽轴沿着船舶前进的方向取向，微腔体阵列沿着羽片方向排列并逆着船舶前进的方向偏转，与羽轴成一定夹角，羽片方向与羽轴方向的夹角为锐角。

作为改进，所述微腔体的开口形状可为圆形，椭圆形，多边形，不规则形状中的一种或多种组合；所述微腔体开口的有效直径为100～500微米，腔体深度不低于100微米。

作为改进，所述微腔体的轴线是弧线、曲线、不规则折线、直线中的一种或多种组合，等效轴线在腔体表面开口的延长趋势线与船体表面流体流向呈锐角夹角。

作为改进，所述微腔体沿着羽轴及羽片方向的排列方式可为整齐排列、交错排列和不规则排列中的一种或者几种组合，在船体吃水线以下，微腔体结构呈均匀分布或者随着深度的增加，单位面积上的微腔体数量增加，尺寸减小；微腔体在吃水线以下船体上的孔隙率为40％～85％。