[发明专利]一种水力自驱动式减阻粘液稀释释放装置

说明书

本发明公开了一种水力自驱动式减阻粘液稀释释放装置，由粘液喷嘴、稀释掺混腔体、搅拌棒、释放喷嘴组成。电磁流量计安装在进水管上，稀释掺混腔体位于进水管后部，稀释掺混腔体与释放喷嘴连接为一体结构，释放喷嘴为渐缩段，搅拌棒位于稀释掺混腔体内通过轴承连接在稀释掺混腔体上，粘液喷嘴固定在稀释掺混腔体前部通孔内并与该通孔过盈配合，粘液喷嘴用于喷射减阻浓粘液与来流水混合稀释。稀释掺混腔体利用来流水力自驱动实现均匀掺混，搅拌棒设计使搅拌掺混时不会发生减阻粘液高分子链断裂，减阻效果持久有效。减阻粘液稀释释放装置可实现减阻粘液的稀释、掺混、喷射共用一个稀释掺混腔体，结构简单，有较大的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及水下航行器减阻增速技术，具体地说，涉及一种水力自驱动式减阻粘液稀释释放装置。

背景技术

船舶及水下航行器的速度是衡量其性能的一个重要指标。在相同的输入功率下，速度的快慢与其所受阻力的大小密切相关。船舶及水下航行器所受的阻力由摩擦阻力、压差阻力和兴波阻力三部分组成，其中摩擦阻力占比最高。减小摩擦阻力是增速降耗的主要方法，目前主流的减阻方法有超疏水减阻、沟槽减阻、微气泡减阻、柔性壁减阻多种方式。以高聚物或表面活性剂作为减阻粘液具有良好的减阻特性已达到共识，也有研究者提出一些固体颗粒状悬浮粘液可以达到减阻效果。目前，减阻粘液在输油输气等工况已有应用。因此，有研究者提出使船舶及水下航行器外表面流动一层减阻粘液可产生减阻效果。

喷射是一种有效的减阻粘液释放方法，粘液浓度、喷射速率及角度对减阻效果影响很大。在发明专利CN201910168276.3“一种水下航行器粘液减阻装置”中，该减阻装置包括有储液箱、分流管，通过设计减阻粘液喷射装置，减少其减阻粘液消耗，但由于减阻粘液只有在低浓度下才能起到减阻作用，航行器由于功耗及空间有限不宜携带过多减阻粘液。发明专利CN201811053561.2“一种高聚物浓粘液快速均匀稀释装置”中，该稀释装置包括存储室、混合段、弯管段，可以使航行器在携带少量高浓度减阻粘液的情况下，通过混合段稀释、弯管段掺混来获得低浓度减阻粘液，但弯管段掺混一方面带来较大沿程损失，另一方面弯曲幅度大，减阻粘液释放困难，弯管处甚至会由于长时间释放粘液产生附壁堵塞。

空间有限及航程最大化使得船舶及航行器只能携带少量高浓度减阻粘液，而高浓度减阻粘液稀释并均匀喷射后才能达到最优减阻效果。基于此，减阻粘液在船舶及航行器上的应用需要保证高浓度少量携带和稀释后均匀释放，因此，需一种减阻粘液稀释释放装置，使得高浓度减阻粘液可以得到稀释，稀释后可得到均匀掺混释放。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种水力自驱动式减阻粘液稀释释放装置；该减阻粘液稀释释放装置，其使得高浓度减阻粘液可实现稀释，稀释后在水力驱动下得到均匀掺混释放，从而实现减阻增速。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括粘液喷嘴、稀释掺混腔体、搅拌棒、释放喷嘴、进水管、电磁流量计、粘液输送管道、粘液稀释装置、水力涡轮、支撑棒和搅拌圆棒，电磁流量计安装在进水管上，稀释掺混腔体位于进水管后部，其特征在于所述稀释掺混腔体为中空长方体，两端敞口，稀释掺混腔体后部与释放喷嘴连接为一体结构，释放喷嘴为渐缩段，搅拌棒位于稀释掺混腔体内通过轴承连接在稀释掺混腔体内壁上，稀释掺混腔体前端部壁面开有对称通孔，粘液喷嘴固定在稀释掺混腔体通孔内与稀释掺混腔体上通孔过盈配合，粘液喷嘴用于喷射减阻浓粘液与来流水混合稀释；

所述搅拌棒为涡轮圆棒结构，水力涡轮与搅拌圆棒交错分布，在支撑棒的支撑下，带动搅拌圆棒旋转，所述搅拌棒沿稀释掺混腔体轴线横向、竖向设置，每组有搅拌棒三个，平行排列；

所述释放喷嘴位于稀释掺混腔体后部水流方向下游，释放喷嘴渐缩段利于减阻粘液掺混均匀，根据流量公式q＝dv，当管径直径d渐变小时，通过的流量q不变，其流速v增加，从而产生喷射释放功能；所述释放喷嘴喷射端当量直径与稀释掺混腔体当量直径之比为1:3～1:2。

所述粘液喷嘴喷射端当量直径与入流端当量直径之比为1:3～1:2。