CN102381435A - 即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及仿生技术领域,具体涉及一种仿鲨鱼减阻结构及制作方法。即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,包括仿鲨鱼皮层,仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面,仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽,至少两个凹槽相互联通,凹槽内设有联通上表面与下表面的通孔。还包括缓释电液控制系统。由于采用上述技术方案,本发明不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌,而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制,从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。

Description

即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及仿生技术领域,具体涉及一种仿鲨鱼减阻结构及制作方法。
背景技术
鲨鱼是海洋中的游泳健将,其在水中的巡游速度约为5kph,在追捕猎物时可瞬时爆发到70kph。鲨鱼的高游速除了与其标准的流线型形体有关外,还与其特殊的微米级鳞片沟槽结构以及它体表分泌的粘液关系密切。一方面,鲨鱼只在需要高速机动时(比如捕食)才由鳞下表皮瞬时分泌出粘液,其他时间基本不会分泌粘液以避免浪费体能。是一种根据游速需要即时释放的机制;另一方面,鲨鱼鱼体粘液含有可轻微溶于水的粘性多糖类和纤维物质,溶于水时能有效衰减微湍流区边界层的振动,从而大大减少机动时的阻力,使其可以在短时间内达到一个相当高的瞬时加速度;再一方面,为了节省能量鲨鱼每次所分泌的粘液量通常很少,只在鳞片表面形成一层高分子薄膜,且该薄膜随消耗随补充,是一种缓慢释放的过程。鲨鱼表皮沟槽微形貌与粘液微缓释共同构成了“鲨鱼皮效应”,当前,模仿鲨鱼皮减阻机理、制造高逼真仿鲨鱼减阻结构已成为国内外研究的热点,在水下航行器特别是微小型水下航行器减阻领域具有重要应用价值。
目前在水下航行器仿鲨鱼减阻领域,主要是用仿形沟槽(如V形、U形、L形等)替代鲨鱼鳞片沟槽,用水溶性减阻剂(如聚丙烯酰胺和水性环氧树脂)替代鲨鱼鱼体粘液,并将后者直接合成或涂覆于前者表面而展开,减阻效率通常在15%以上。但该种仿鲨鱼减阻结构存在鳞片沟槽不逼真、减阻剂释放无法根据速度自动控制、减阻剂释放量大不易补充等问题,不仅减阻效率仍有待提高,而且使用维护成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,以解决上述技术问题。
本发明的另一目的在于,提供一种即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,以解决上述技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,包括一仿鲨鱼皮层,所述仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面,其特征在于,所述仿鲨鱼皮层为一有鳞蒙皮,所述仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽,至少两个所述凹槽相互联通,至少两个所述凹槽作为减阻剂输送通道,所述凹槽内设有联通所述上表面与所述下表面的通孔;
还包括一缓释电液控制系统,所述缓释电液控制系统包括一速度继电器,所述速度继电器连接一控制模块,所述控制模块连接一液压泵的控制端;
还包括一用于存放减阻剂的储液罐,所述储液罐连接所述液压泵,所述液压泵通过输液管道连接所述减阻剂输送通道;
所述速度继电器用以检测转速信息,当转速信息达到一设定值时,所述速度继电器动作,触发所述控制模块控制所述液压泵工作,所述液压泵把存放在所述储液罐内的减阻剂抽到所述减阻剂输送通道内,减阻剂进而在压力的作用下经由所述通孔缓慢流到有鳞面外表面,在所述仿鲨鱼皮层表面形成自润滑膜,进一步实现减阻效能。
本发明的减阻结构应用到减阻领域,不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌,而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制,从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。本发明应用到水下航行器等领域时,速度继电器的转速设定值为航行器在一定航速下所对应的动力转速。上述设计能够有效提高减阻剂利用效率、提高水下航行器的高速机动性、减少航行阻力并增大其航程。
所述凹槽采用长条形凹槽,所述仿鲨鱼皮层的下表面设有至少四条所述凹槽,至少四条所述凹槽中的至少两条凹槽相互平行,与另外至少两条凹槽交叉设置,在下表面形成纵横交错的凹槽,并在所述下表面形成复数个凸起。
所述凹槽内设有至少两个所述通孔,相互平行的所述凹槽内的所述通孔前后交错排列,在所述仿鲨鱼皮层上形成通孔阵列。减阻剂流经凹槽,通过通孔释放到上表面,通过上述设计后,减阻剂的释放面积大大增加,能在上表面上形成一层减阻剂,以便形成高逼真仿鲨鱼释放减阻剂的目的。
至少两个所述凹槽水平倾斜设置在所述仿鲨鱼皮层的下表面,所述凸起呈菱形凸起。
所述凹槽的长度为4mm~6mm,宽度为4mm~6mm,深度为1mm~2mm,菱形凸起的其中一个夹角为30°~60°。
所述通孔阵列的行间距为6mm~12mm,列间距为6mm~12mm,所述通孔阵列中的通孔的直径为0.6mm~1.0mm。优选直径为0.4mm~0.8mm。
所述仿鲨鱼皮层的厚度为3mm~5mm。上述各规格设计,可以使仿鲨鱼皮层在使用过程中,即具有一定强度,又不至于过重。
所述缓释电液控制系统还包括一压力继电器,所述压力继电器与所述减阻剂输送通道联通,所述压力继电器连接所述控制模块;
所述压力继电器检测所述减阻剂输送通道内的压力信息,当压力继电器检测到的压力信息高于一设定值时,所述压力继电器动作,触发所述控制模块控制所述液压泵停止工作;当压力继电器检测到的压力信息低于所述设定值时,所述压力继电器复位,触发所述控制模块控制所述液压泵启动。增设了压力继电器后,可以保证减阻剂输送通道内减阻剂的压力恒定。
所述缓释电液控制系统还包括一溢流阀,所述溢流阀的一端连接所述储液罐,所述溢流阀的另一端连接所述输液管道,以便维持所述输液管道内的压力恒定,实现过压保护。
所述液压泵与储液罐之间还设有一滤油器,所述滤油器用于过滤减阻剂内的杂质,以便防止减阻剂内的杂质堵塞通孔。
即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,包括1)高逼真鲨鱼鳞片沟槽复制:通过生物表皮形貌复制模板的复制工艺,制作出高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板,其特征在于,还包括如下步骤:
2)有鳞蒙皮及减阻剂输送通道的制作:
(A)将1)制得的高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞面朝上置于硅橡胶浇铸模具内,选用硅橡胶作为浇铸材料,先将硅橡胶与固化剂按质量比1000∶1混合,经真空脱气15min后浇注于高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞表面,再真空脱气15min后静置2min;
(B)将减阻剂输送通道模板的凸起面朝下置于(A)步骤的硅橡胶液层上,所述减阻剂输送通道模板的凸起面设有至少四条凸起,至少四条凸起中的至少两条凸起平行设置,与另外至少两条凸起交叉设置,并在凸起面上形成菱形凹槽;
经真空脱气15min后于室温下静置24h,待其自然固化后脱模,便制得复型后的有鳞蒙皮,所述有鳞蒙皮的一面为有鳞面,另一面为由凹槽形成的减阻剂输送通道,所述减阻剂输送通道表面形成菱形凸起;所述凸起与所述凹槽匹配,所述菱形凹槽与所述菱形凸起匹配;
3)通孔阵列的制作:
将2)制得的有鳞蒙皮固定于微孔钻床上,采用直径为0.6mm~1.0mm的微孔钻头在减阻剂缓释通道内钻制通孔阵列;
4)有鳞蒙皮与应用对象粘接:有鳞蒙皮与所应用对象(如各种微小型水下机器人、微小型潜艇、鱼雷等)的粘接根据应用对象形状(如平面型、曲面型等)和尺寸的不同采取拼接方式粘接,以保证所有拼接面的光滑过渡。
5)缓释电液控制系统的安装调试:缓释电液控制系统包括速度继电器、压力继电器、液压泵、储液罐、控制模块;速度继电器安装于应用对象的动力转动装置上,压力继电器与有鳞蒙皮背面的减阻剂输送通道相连通,内装减阻剂的储液罐通过滤油器连接液压泵,液压泵通过输液管道与减阻剂输送通道联通;速度继电器、压力继电器分别连接控制模块,控制模块连接液压泵的控制端。
采用上述方案制成的有鳞蒙皮,其表面鳞片形貌的逼直度达到90%。采用上述设计后,由缓释电液控制系统根据应用对象航行速度的大小,即时控制液压元件经由有鳞面缓慢释放减阻剂。经本发明方法制得的仿鲨鱼减阻结构不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌,而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制,从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。应用到减阻领域,能够有效提高减阻剂利用效率、提高水下航行器的高速机动性、减少航行阻力并增大其航程。
在步骤1)之后,步骤2)之前,还包括:将高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板在室温条件下放入去离子水中,在功率为800W~1200W、工作频率为30KHz~50KHz的条件下超声清洗10min~20min,然后烘干待用。
第2)步中,所制作出的减阻剂输送通道的长度尺寸和宽度尺寸分别控制在4mm~6mm,深度尺寸控制在1mm~2mm;菱形凸起的其中一个夹角控制在30°~60°。减阻剂输送通道的规格由减阻剂输送通道模板反向制定。
为保证制作的有鳞蒙皮在使用过程中既具有一定强度又不致过重,蒙皮厚度控制在3mm~5mm。
第3)步中,通孔阵列采用前后交错排列方式,行间距、列间距均控制在6mm~12mm,考虑到硅橡胶蒙皮材料的回弹特性,钻制出的通孔阵列中的通孔的孔径保持在0.4mm~0.8mm。
步骤4)中,同时还应根据应用对象的具体工作环境采用具有适当粘接强度、适当耐水性能的粘接材料(如防水型强力胶和补缝类密封胶),且必须保证蒙皮粘接牢固、均匀、无气泡、无明显接缝和凸台等。此外,还要保证鳞片沟槽方向与来流方向一致。
第5)步中,缓释电液控制系统还包括溢流阀,溢流阀分别连接储液罐和输液管道,为输液管道提供过压保护。
有益效果:由于采用上述技术方案,采用本发明的制作方法制成的高逼真仿鲨鱼减阻结构,不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌,而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制,从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。
附图说明
图1为本发明的有鳞蒙皮的结构示意图;
图2为本发明缓释电液控制系统的连接示意图;
图3为本发明控制模块的电路示意图;
图4为本发明的流程示意图;
图5为本发明高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的微观表面形貌;
图6为本发明有鳞蒙皮及减阻剂输送通道的制作示意图;
图7为本发明有鳞蒙皮表面形貌光学显微示意图;
图8为本发明有鳞蒙皮背面的减阻剂输送通道结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1、图6、图8,即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,包括一仿鲨鱼皮层,仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面11,仿鲨鱼皮层为一有鳞蒙皮1,仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽,至少两个凹槽相互联通,至少两个凹槽作为减阻剂输送通道12,凹槽内设有联通上表面与下表面的通孔13。
参照图8,凹槽采用长条形凹槽,仿鲨鱼皮层的下表面设有至少四条凹槽,至少四条凹槽中的至少两条凹槽相互平行,与另外至少两条凹槽交叉设置,在下表面形成纵横交错的凹槽,并在下表面形成复数个凸起。优选凹槽的交叉夹角为30°~60°。凹槽内设有至少两个通孔13,相互平行的凹槽内的通孔13前后交错排列,在仿鲨鱼皮层上形成通孔阵列。至少两个凹槽水平倾斜设置在仿鲨鱼皮层的下表面,凸起呈菱形凸起。
凹槽的长度为4mm~6mm,宽度为4mm~6mm,深度为1mm~2mm,菱形凸起的其中一个夹角为30°~60°。
通孔阵列的行间距为6mm~12mm,列间距为6mm~12mm,通孔阵列中的通孔13的直径为0.6mm~1.0mm。优选直径为0.4mm~0.8mm。
仿鲨鱼皮层的厚度为3mm~5mm。上述各规格设计,可以使仿鲨鱼皮层在使用过程中,即具有一定强度,又不至于过重。
参照图2、图3,还包括缓释电液控制系统,缓释电液控制系统包括速度继电器8,速度继电器8连接控制模块9,控制模块9连接液压泵5的控制端。还包括用于存放减阻剂的储液罐7,储液罐7连接液压泵5,液压泵5通过输液管道连接减阻剂输送通道12。速度继电器8用以检测转速信息,当转速信息达到一设定值时,速度继电器8动作,触发控制模块9控制液压泵5工作,液压泵5把存放在储液罐7内的减阻剂抽到减阻剂输送通道12内,减阻剂进而在压力的作用下经由通孔13缓慢流到有鳞面11外表面,在仿鲨鱼皮层表面形成自润滑膜,进一步实现减阻效能。当转速信息低于设定值时,速度继电器8复位,触发控制模块9控制液压泵5停止工作,减阻剂不进行缓释。
缓释电液控制系统还包括一压力继电器3,压力继电器3与减阻剂输送通道12联通,压力继电器3连接控制模块9。压力继电器3检测减阻剂输送通道12内的压力信息,当压力继电器3检测到的压力信息高于一设定值时,压力继电器3动作,触发控制模块9控制液压泵5停止工作。当压力继电器3检测到的压力信息低于设定值时,压力继电器3复位,触发控制模块9控制液压泵5启动。增设了压力继电器3后,可以保证减阻剂输送通道12内减阻剂的压力恒定。
缓释电液控制系统还包括一溢流阀4,溢流阀4的一端连接储液罐7,溢流阀4的另一端连接输液管道,以便维持输液管道内的压力恒定,实现过压保护。
液压泵5与储液罐7之间还设有一滤油器6,滤油器6用于过滤减阻剂内的杂质,以便防止减阻剂内的杂质堵塞通孔13。
参照图4,即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,包括如下步骤:
第一步,高逼真鲨鱼鳞片沟槽复制:(A)通过生物表皮形貌复制模板的复制工艺,制作出高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板。(B)将高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板在室温条件下放入去离子水中,在功率为800W~1200W、工作频率为30KHz~50KHz的条件下超声清洗10min~20min,然后烘干待用。生物表皮形貌复制模板可以采用现有技术制成。参照图5,为采用上述技术制成的高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板。
第二步,有鳞蒙皮及减阻剂输送通道的制作:参照图6,(A)将第一步制得的高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板14的有鳞面朝上置于硅橡胶浇铸模具15内,优选采用室温双组份模具硅橡胶RTV-II 5230作为浇铸材料,先将硅橡胶16与固化剂按质量比1000∶1混合,经真空脱气15min后浇注于高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板14的有鳞表面,再真空脱气15min后静置2min。(B)将减阻剂输送通道模板17的凸起面朝下置于(A)步骤的硅橡胶液层上,减阻剂输送通道模板17的凸起面设有至少四条凸起,至少四条凸起中的至少两条凸起平行设置,与另外至少两条凸起交叉设置,并在凸起面上形成菱形凹槽。经真空脱气15min后于室温下静置24h,待其自然固化后脱模,便制得复型后的有鳞蒙皮1,有鳞蒙皮1的一面为有鳞面11,另一面为由凹槽形成的减阻剂输送通道12,减阻剂输送通道12表面形成菱形凸起。凸起与凹槽匹配,菱形凹槽与菱形凸起匹配。参照图7,为有鳞蒙皮表面形貌光学显微示意图,有鳞蒙皮表面的有鳞面11其逼直度达到90%。
所制作出的减阻剂输送通道12的长度尺寸和宽度尺寸分别控制在4mm~6mm,深度尺寸控制在1mm~2mm。菱形凸起的其中一个夹角控制在30°~60°。减阻剂输送通道12的规格由减阻剂输送通道模板反向制定。为保证制作的有鳞蒙皮1在使用过程中既具有一定强度又不致过重,蒙皮厚度控制在3mm~5mm。
第三步,通孔阵列的制作:将2)制得的有鳞蒙皮1固定于微孔钻床上,采用直径为0.6mm~1.0mm的微孔钻头在减阻剂缓释通道内钻制通孔阵列。通孔阵列采用前后交错排列方式,行间距、列间距均控制在6mm~12mm,考虑到硅橡胶蒙皮材料的回弹特性,钻制出的通孔阵列中的通孔13的孔径保持在0.4mm~0.8mm。
第四步,有鳞蒙皮与应用对象粘接:有鳞蒙皮与所应用对象(如各种微小型水下机器人、微小型潜艇、鱼雷等)的粘接根据应用对象形状(如平面型、曲面型等)和尺寸的不同采取合理的拼接方式,以保证所有拼接面的光滑过渡。同时还应根据应用对象的具体工作环境采用具有适当粘接强度、适当耐水性能的粘接材料(如防水型强力胶和补缝类密封胶),且必须保证蒙皮粘接牢固、均匀、无气泡、无明显接缝和凸台等。此外,还要保证鳞片沟槽方向与来流方向一致。
第五步,缓释电液控制系统的安装调试:缓释电液控制系统包括速度继电器8、压力继电器3、液压泵5、储液罐7、控制模块9。速度继电器8安装于应用对象的动力转动装置上,压力继电器3与有鳞蒙皮1背面的减阻剂输送通道12相连通,内装减阻剂的储液罐7通过滤油器6连接液压泵5,液压泵5通过输液管道与减阻剂输送通道12联通;速度继电器8、压力继电器3分别连接控制模块9,控制模块9连接液压泵5的控制端。缓释电液控制系统还包括溢流阀4,溢流阀4分别连接储液罐7和输液管道,为输液管道提供过压保护。
实施方式一:缓释电液控制系统中的控制模块9可以采用如图3所示的电路图。将应用对象上动力转动装置的转速与其实际航行速度相对应,设定应用对象在一定航速(如40kph)下所对应的动力转速为速度继电器的设定值(根据航行速度需要可任意设定)。
速度继电器8检测到转速信息高于一设定值时,速度继电器8动作控制模块中的KS-1闭合,接触器线圈KM1得电,常开触点KM1闭合,电动机M带动液压泵5工作,控制模块9中的常开触点KM1闭合,指示灯EL1点亮,表示液压泵5正在工作,把减阻剂抽到减阻剂输送通道12内,进而在压力作用下经由有鳞蒙皮1上的通孔阵列缓慢流到有鳞蒙皮外表面,形成自润滑薄膜,进而同有鳞面一起发挥高效减阻效能。反之,当动力转动装置的转速低于该设定值时,液压泵5停止工作,减阻剂也不会进行缓释。
此外,当减阻剂输送通道12内的压力升高到一定设定值时(该压力设定值可根据减阻剂缓释量的不同需求进行任意设定),触发压力继电器3工作,压力继电器微动开关KP-1闭合,使接触器线圈KM2得电,从而使常闭触点KM2断开,使接触器线圈KM1失电,从而使得常开触点KM1断开,液压泵5停止工作,同时由于KM1失电、KM2得电,使得指示灯EL1熄灭、指示灯EL2得电,此时表示液压泵5已停止工作。当输送通道内的压力低于设定值时,压力继电器3复位,压力继电器开关KP-1复位,接触器线圈KM2失电,常闭触点KM2复位,接触器线圈KM1得电,常开触点KM1闭合,电动机M工作,液压泵5启动,同时指示灯EL1点亮、EL2熄灭表示液压泵5已开始工作。
在控制模块9中可以设有液位行程开关SQ1,EL3是储液罐7内减阻剂的液位指示灯。当储液罐7内的减阻剂缺少时,液位行程开关SQ1断开,EL3熄灭,指示储液罐7内缺少减阻剂。
此外,根据应用对象供电模式(直流或交流)的不同,控制模块9内的元器件也应相应进行适配。
实施方式二:采用本发明的制作方法制成的有鳞蒙皮1应用于微小型水下机器人、微小型潜艇、鱼雷等在水下航行的应用对象2与液体接触的表面。如图1所示,有鳞蒙皮1采用防水型强力胶粘接在应用对象2的外表面,有鳞蒙皮1的有鳞面朝外,含有减阻剂输送通道12的那一面紧贴应用对象2的外表面。有鳞面的鳞片沟槽方向与流水方向一致。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,包括一仿鲨鱼皮层,所述仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面,其特征在于,所述仿鲨鱼皮层为一有鳞蒙皮,所述仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽,至少两个所述凹槽相互联通,至少两个所述凹槽作为减阻剂输送通道,所述凹槽内设有联通所述上表面与所述下表面的通孔;
还包括一缓释电液控制系统,所述缓释电液控制系统包括一速度继电器,所述速度继电器连接一控制模块,所述控制模块连接一液压泵的控制端;
还包括一用于存放减阻剂的储液罐,所述储液罐连接所述液压泵,所述液压泵通过输液管道连接所述减阻剂输送通道;
所述速度继电器用以检测转速信息,当转速信息达到一设定值时,所述速度继电器动作,触发所述控制模块控制所述液压泵工作,所述液压泵把存放在所述储液罐内的减阻剂抽到所述减阻剂输送通道内,减阻剂进而在压力的作用下经由所述通孔缓慢流到有鳞面外表面,在所述仿鲨鱼皮层表面形成自润滑膜,进一步实现减阻效能。
2.根据权利要求1所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,其特征在于:所述凹槽采用长条形凹槽,所述仿鲨鱼皮层的下表面设有至少四条所述凹槽,至少四条所述凹槽中的至少两条凹槽相互平行,与另外至少两条凹槽交叉设置,在下表面形成纵横交错的凹槽,并在所述下表面形成复数个凸起。
3.根据权利要求2所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,其特征在于:所述凹槽内设有至少两个所述通孔,相互平行的所述凹槽内的所述通孔前后交错排列,在所述仿鲨鱼皮层上形成通孔阵列。
4.根据权利要求3所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构,其特征在于:至少两个所述凹槽水平倾斜设置在所述仿鲨鱼皮层的下表面,所述凸起呈菱形凸起。
5.根据权利要求1所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,其特征在于:所述缓释电液控制系统还包括一压力继电器,所述压力继电器与所述减阻剂输送通道联通,所述压力继电器连接所述控制模块;
所述压力继电器检测所述减阻剂输送通道内的压力信息,当压力继电器检测到的压力信息高于一设定值时,所述压力继电器动作,触发所述控制模块控制所述液压泵停止工作;当压力继电器检测到的压力信息低于所述设定值时,所述压力继电器复位,触发所述控制模块控制所述液压泵启动。增设了压力继电器后,可以保证减阻剂输送通道内减阻剂的压力恒定。
6.即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,包括1)高逼真鲨鱼鳞片沟槽复制:通过生物表皮形貌复制模板的复制工艺,制作出高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板,其特征在于,还包括如下步骤:
2)有鳞蒙皮及减阻剂输送通道的制作:
(A)将1)制得的高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞面朝上置于硅橡胶浇铸模具内,选用硅橡胶作为浇铸材料,先将硅橡胶与固化剂按质量比1000∶1混合,经真空脱气15min后浇注于高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞表面,再真空脱气15min后静置2min;
(B)将减阻剂输送通道模板的凸起面朝下置于(A)步骤的硅橡胶液层上,所述减阻剂输送通道模板的凸起面设有至少四条凸起,至少四条凸起中的至少两条凸起平行设置,与另外至少两条凸起交叉设置,并在凸起面上形成菱形凹槽;
经真空脱气15min后于室温下静置24h,待其自然固化后脱模,便制得复型后的有鳞蒙皮,所述有鳞蒙皮的一面为有鳞面,另一面为由凹槽形成的减阻剂输送通道,所述减阻剂输送通道表面形成菱形凸起;所述凸起与所述凹槽匹配,所述菱形凹槽与所述菱形凸起匹配;
3)通孔阵列的制作:
将2)制得的有鳞蒙皮固定于微孔钻床上,采用直径为0.6mm~1.0mm的微孔钻头在减阻剂缓释通道内钻制通孔阵列;
4)有鳞蒙皮与应用对象粘接:有鳞蒙皮与所应用对象(如各种微小型水下机器人、微小型潜艇、鱼雷等)的粘接根据应用对象形状(如平面型、曲面型等)和尺寸的不同采取拼接方式粘接,以保证所有拼接面的光滑过渡;
5)缓释电液控制系统的安装调试:缓释电液控制系统包括速度继电器、压力继电器、液压泵、储液罐、控制模块;速度继电器安装于应用对象的动力转动装置上,压力继电器与有鳞蒙皮背面的减阻剂输送通道相连通,内装减阻剂的储液罐通过滤油器连接液压泵,液压泵通过输液管道与减阻剂输送通道联通;速度继电器、压力继电器分别连接控制模块,控制模块连接液压泵的控制端。
7.根据权利要求6所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,其特征在于:在步骤1)之后,步骤2)之前,还包括:将高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板在室温条件下放入去离子水中,在功率为800W~1200W、工作频率为30KHz~50KHz的条件下超声清洗10min~20min,然后烘干待用。
8.根据权利要求6所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,其特征在于:第2)步中,所制作出的减阻剂输送通道的长度尺寸和宽度尺寸分别控制在4mm~6mm,深度尺寸控制在1mm~2mm;菱形凸起的其中一个夹角控制在30°~60°。
9.根据权利要求8所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,其特征在于:第3)步中,通孔阵列采用前后交错排列方式,行间距、列间距均控制在6mm~12mm,考虑到硅橡胶蒙皮材料的回弹特性,钻制出的通孔阵列中的通孔的孔径保持在0.4mm~0.8mm。
10.根据权利要求6所述的即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法,其特征在于:第5)步中,缓释电液控制系统还包括溢流阀,溢流阀分别连接储液罐和输液管道,为输液管道提供过压保护。
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