CN108167282B - 一种减少摩擦阻力的装置及利用其减小流体粘滞摩擦阻力的方法 - Google Patents

一种减少摩擦阻力的装置及利用其减小流体粘滞摩擦阻力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少摩擦阻力的装置及利用其减小流体粘滞摩擦阻力的方法，该装置包括滚动体和滚动蒙皮，所述滚动体镶嵌在滚动蒙皮表面，方法包括在所述运动物体和流体相对运动的分界面上，在运动物体表面覆盖有镶嵌滚动体的滚动蒙皮。相对现有技术，本发明装置及方法是在运动物体和流体相对运动的表面，覆盖一层滚动蒙皮，流体的相对运动带动蒙皮表面的滚珠或滚筒转动，从而减小流体和物体表面之间的相对运动速度，从而减小流体的粘滞阻力。本方法适用于任何在流体中运动的物体或有流体运动的管道内表面等有流体和固体相对运动的物体表面。在高速交通和运输领域具有广阔的应用前景。

Description

一种减少摩擦阻力的装置及利用其减小流体粘滞摩擦阻力的 方法
技术领域
本发明涉及减小流体粘滞摩擦阻力的装置和方法，特别涉及一种减少摩擦阻力的装置及利用其减小流体粘滞摩擦阻力的方法。
背景技术
在流体中运动的物体，有在空气中运动的飞机、火箭，在水中运动的潜艇、轮船，在路面运动的高铁、汽车，甚至有流体运动的管道等。空气、水、油、天然气等都是流体，具有粘滞阻力。为了减弱阻力，一是不断从流体动力学的角度去进行外形结构上的设计，如设计成流线型形状，再就是让接触面更加光滑，还有就是创立边界层，如空气气垫等。
如果将流体和非流体一视而论，就是内部分子之间的作用力大小不同而已。为了减弱固体和固体之间的摩擦力，可以采用润滑剂，但是仍存在润滑效果不够，容易消磨，耐久性差的缺陷。
发明内容
发明目的：本发明的目的旨在提供一种减小摩擦阻力的装置，该装置简单，成本低，耐久性高。
本发明另一目的在于提供了减少流体中运动物体受到的流体粘滞摩擦阻力的方法，该方法简单，成本低，并且节能环保，耐久性高。
技术方案：本发明所述的一种减少摩擦阻力的装置，包括滚动体和滚动蒙皮，所述滚动体镶嵌在滚动蒙皮表面。
本发明还包括利用所述装置减小流体中运动物体受到的流体粘滞摩擦阻力的方法，包括在所述运动物体和流体相对运动的分界面上，在运动物体表面覆盖有镶嵌滚动体的滚动蒙皮。
所述滚动体为滚珠或滚筒。
所述滚珠镶嵌在蒙皮内，滚珠在蒙皮上成阵列分布。
所述滚珠的直径和在蒙皮上分布的间距根据流体类型和相对运动速度参数来确定。
所述滚珠突出在蒙皮表面，最大突出距离不超过滚珠的半径。
所述滚珠的转动轴采用固定轴，所述固定轴垂直于蒙皮表面和流体之间相对运动方向，且平行于相对运动的物体的表面。
所述滚珠可以采用磁悬浮滚珠。
所述滚珠表面涂覆高阻力材料，或者刻有沟槽。
本发明提出了一种采用滚动摩擦代替滑动摩擦的方法减小流体的粘滞阻力；在物体和流体相对运动的表面，覆盖一层滚动蒙皮，流体的相对运动带动蒙皮表面的滚珠或滚筒转动，从而减小流体和物体表面之间的相对运动速度，从而减小流体的粘滞阻力。本方法适用于任何在流体中运动的物体或有流体运动的管道内表面等有流体和固体相对运动的物体表面。
更具体地采用以下技术方案：
在运动物体表面覆盖滚动蒙皮，减小在流体中运动的物体表面与流体的相对运动速度，从而减小流体的粘滞摩擦阻力。
其中，在物体和流体相对运动的分界面上，在物体表面覆盖滚动蒙皮；其中滚动蒙皮是在蒙皮上镶嵌有滚珠，滚珠在流体和物体相对运动的情况下，由流体带动旋转，滚珠的旋转减小了物体与流体之间的相对速度。
其中，滚珠镶嵌在蒙皮内，滚珠在蒙皮上成阵列分布；滚珠的直径和在蒙皮上分布的间距根据流体类型和相对运动速度等参数来设计；滚珠突出在蒙皮表面，最大突出距离不超过滚珠的半径。
其中，滚珠转动轴可以采用固定轴，滚动轴垂直于蒙皮表面和流体之间相对运动方向，且平行于相对运动的物体的表面；滚珠也可以是类似万向球设计，从而蒙皮在物体表面的覆盖不受垂直于运动方向的限制；滚珠可以采用磁悬浮设计，从而减小滚珠转动受到的机械摩擦阻力。
其中，滚珠表面可以涂覆高阻力材料，也可以在滚珠表面刻些沟槽，以增大空气与滚珠之间的摩擦力，从而更大程度的带动滚珠转动。
其中，当滚动蒙皮覆盖在物体的表面上时，如果滚珠在同一个平面上，由于其转动轴都是平行的，所以在同一平面上的滚珠可以合并成如传送带式的滚动装置。
技术效果：相对现有技术，本发明装置和方法是在运动物体和流体相对运动的表面，覆盖一层滚动蒙皮，流体的相对运动带动蒙皮表面的滚珠或滚筒转动，从而减小流体和物体表面之间的相对运动速度，从而减小流体的粘滞阻力。本方法适用于任何在流体中运动的物体或有流体运动的管道内表面等有流体和固体相对运动的物体表面，方法简单，成本低，耐久性高，在高速交通和运输领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1：本发明滚动蒙皮结构示意图；
图2：本发明滚珠结构示意图；
图3：本发明动车车厢外表面覆盖滚动蒙皮示意图；
图4：本发明轮船吃水线以下覆盖滚动蒙皮示意图。
具体实施方式
一种减小流体中运动物体受到的流体粘滞摩擦阻力的装置，如图1所示，包括滚动体和滚动蒙皮，所述滚动体镶嵌在滚动蒙皮表面。
具体的装置及方法如下：
本发明装置及方法中滚动蒙皮如图1所示，包括滚动蒙皮基底101，滚珠102，滚珠在蒙皮表面成阵列分布。
滚珠在蒙皮上的结构如图2所示，滚珠202通过转动轴203固定在蒙皮基底201上。滚珠转轴平行与蒙皮表面，与流体的相对运动方向垂直。
将滚动蒙皮覆盖于在流体中有与流体相对运动的物体表面，当有相对运动时，在流体的带动下，滚珠转动且转动方向与流体的运动方向相同，便减小了流体与物体表面的相对运动速度，进而减小粘滞摩擦阻力。这如同将滑动摩擦用滚动摩擦代替，可显著减小摩擦力。
图3为动车组列车表面覆盖滚动蒙皮的示意图，在动车车体表面301覆盖滚动蒙皮302。当动车在空气中高速行驶时，蒙皮上的滚珠收到迎面来向的风力带动而转动。
图4为水中行驶的轮船401，在轮船的底部吃水线以下覆盖滚动蒙皮402，当轮船在水中行驶时，轮船与水产生相对运动，蒙皮上的滚珠在相对运动的来水的带动下滚转。
综上所述，本发明提出了一种减小流体中运动物体受到的流体粘滞摩擦阻力的一种装置和方法：以滚动摩擦代替滑动摩擦，在相对运动的物体表面覆盖滚动蒙皮，由于相对运动，在流体的冲击下，蒙皮上的滚珠与流体同向转动，从而减小了运动物体与流体之间的相对速度，进而减小由于流体粘滞特性带来的阻力。

Claims (1)

1.一种减小流体中运动物体受到的流体粘滞摩擦阻力的方法，其特征在于，在所述运动物体和流体相对运动的分界面上，在运动物体表面覆盖有镶嵌滚动体的滚动蒙皮，所述滚动体为在滚动蒙皮上成阵列分布的滚珠，所述滚动蒙皮包括滚动蒙皮基底和滚珠，所述滚珠镶嵌并突出在滚动蒙皮基底表面，最大突出距离不超过滚珠的半径；所述滚动蒙皮基底设置有凹坑，所述滚珠的直径和在滚动蒙皮基底上分布的间距根据流体类型和相对运动速度参数来确定；所述滚珠通过转动轴安装在滚动蒙皮基底的凹坑内，所述转动轴垂直于滚动蒙皮表面和流体之间相对运动方向，且平行于相对运动的物体的表面；所述滚珠表面涂覆高阻力材料或者刻有沟槽；
所述滚动蒙皮覆盖于在流体中有与流体相对运动的物体表面，当有相对运动时，在流体的带动下，所述滚珠转动且转动方向与所述流体的运动方向相同，减小了所述流体与物体表面的相对运动速度，减小粘滞摩擦阻力。
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