[发明专利]超疏水表面微型多用途水下无人潜航器壳体平台

说明书

本发明公开了一种超疏水表面微型多用途水下无人潜航器壳体平台，包括壳体、壳底、尾翼，三部分外表面均经过激光加工，从而具备超疏水特性；壳体由前端的半球头部与位于所述半球头部后的圆柱段构成，半球头部最前端为一圆形平面；壳底固定连接在壳体后部，为圆台形状，圆台大圆一面与所述壳体连接，另在圆台小圆上，即所述壳底后部有个具有一定长度和厚度的圆环；尾翼固定连接在壳底上，其厚度从连接平面到外缘递减，垂直于所述壳体平台中心轴线的截面形状为等腰三角形，侧面为平整平面。该无人潜航器具有良好的减阻特性，使其在水中移动时所受阻力大大降低，从而具备更远的航程；且本发明制造简单，成本低廉，适合大范围使用。

技术领域

本发明属于水下无人潜航器技术领域，特别是一种超疏水表面微型多用途水下无人潜航器壳体平台。

背景技术

近几十年随着技术迅速发展，人类的活动范围从陆地拓展至太空和海洋。人类对海洋逐步深入的探索决定了对装备的更高需求。早期人类涉足海洋时携带的种种装备现在看来更多都像是简易替补产品，难以胜任日后大规模、更深入的探索工作。目前人类有越来越多的例如打捞沉船、探测矿物的水下工程展开，这更是要求水下装备需要成为一种规模化、标准化产品。水下探测和作业不同于潜水活动，潜入水下后还需要一定的照明、侦察、探测设备辅助才能完成。例如水下能见度低远处水域需要照明，水下状况复杂人难以前进的地方需要侦察，遇到鲨鱼等凶猛鱼类需要散布药剂驱赶掩护撤退等。从这些用途可以看出水下辅助装备载体都需要具备航程远、航速慢的特点，如此多种类的装备如果有一个通用载体更适合大规模使用。而具有表面超疏水特性的微型多用途水下无人潜航器壳体平台恰能符合这些要求，超疏水表面可以大大减小流动阻力，使航行速度衰减缓慢，壳体平台加装内部装置后即可用于各种用途。

超疏水表面物体与水接触时具备十分优异的减阻特性，因其表面与液体之间会出现固液界面滑移现象，所以不存在具有极大黏滞阻力的边界层。目前的研究结果表明，要使材料具备超疏水性能优异的表面，需要两个必备条件：一是材料的化学性质表现为拥有较低的表面能，二是微观下材料表面拥有特殊的复杂结构。因而使某种材料表面具有超疏水特性有两种主要途径：对于低表面能的材料，只需在其表面构造出微观粗糙结构；而当材料表面能较高时，除在其表面制作出粗糙结构外，还要用低表面能材料对其表面进行修饰覆盖。对于许多具有高表面能的金属材料第二种方法更为合适。

目前制造超疏水表面的方法主要有三种，分别为模板法、电化学方法和光刻方法，这些方法都有其不足之处。模板法需事先浇铸带有微观表面结构的模板，工序复杂，而且不同表面结构需要不同模板，成本较高；电化学方法需要苛刻的加工环境并涉及许多的化学品，导致其生产效率低且会引起环境污染；光刻方法需要精密的加工设备，成本高昂且效率低下。在水下作业领域，标准化的水下装置载体尚属空白，虽然已有一些用于照明和侦察的装备出现但大都是聊胜于无的替补产品，无法用于大规模装备和更多的探索需求，遑论成为一种标准化产品了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水表面微型多用途水下无人潜航器壳体平台，使用该壳体的无人潜航器在水下航行过程中具备航速低、航程远、航迹稳定的特点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种超疏水表面微型多用途水下无人潜航器壳体平台，包括壳体、壳底、尾翼，三部分外表面均经过激光加工，从而具备超疏水特性；所述壳体由前端的半球头部与位于所述半球头部后的圆柱段构成，所述半球头部最前端为一圆形平面；所述壳底固定连接在所述壳体后部，为圆台形状，圆台大圆一面与所述壳体连接，另在圆台小圆上，即所述壳底后部有个具有一定长度和厚度的圆环；所述尾翼固定连接在所述壳底上，其厚度从连接平面到外缘递减，垂直于所述壳体平台中心轴线的截面形状为等腰三角形，侧面为平整平面。

进一步的，所述壳体、壳底、尾翼经过激光加工，从而形成超疏水表面，加工所用激光束为脉冲宽度为1ns～100ns的纳秒激光，加工方法为用能量密度在1000～5000W/cm²范围内的激光束在所述壳体平台整体表面按从前到后的顺序，先壳体后尾翼将表面匀速扫描一遍，整个扫描过程中激光强度恒定不变。