CN205417989U - 用于水中航行体的气泡减阻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于水中航行体的气泡减阻装置，属于水中航行技术领域。包括水翼和连接件，所述水翼和连接件均为中空结构，所述水翼的上翼面设有多个用于喷出气体的开孔，水翼与连接件连通并密封，连接件与水中航行体连通。利用中空的水翼和连接件组成了空气流通的通道，成功的将传统WAIP减阻装置中的开孔位置从物体表面移至水翼上表面，避免了在物体表面开孔，保持航行体原有的力学和结构特性，避免了传统航行体表面开孔的WAIP中当压气机流量过大导致气体包裹住水翼使得减阻效率下降的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种减阻装置，具体讲是一种用于水中航行体的气泡减阻装置，属于水中航行技术领域。
背景技术
随着现代社会的高速发展，环境的日益恶化，能源的肆意消耗，环保节能的观念不断引起人们的重视和支持。水中航行体，如水中航行的船只、水下发射的鱼雷和导弹、水下航行的潜艇等受到的摩擦阻力是使得其能量损失的重要因素之一。通过在物体表面注入气泡可以实现减阻，人们提出了通过电解水的方法来产生空气附着在物体表面或是使用压气机配合多孔介质来注入空气，但由于空气的制造和注入要消耗大量的能量，而气泡减阻带来的额外能耗与实际的减阻效果相比优势并不明显。
针对传统气泡减阻的额外能耗问题，文献1（KumagaiI,TakahashiY,MuraiY.Power-savingdeviceforairbubblegenerationusingahydrofoiltoreduceshipdrag:Theory,experiments,andapplicationtoships[J].OceanEngineering,2015,95:183-194.）实用新型了一种叫做WAIP(WingedAirInductionPipe)的气泡减阻装置用于船舶的减阻问题。该装置通过在船体底部开孔并安装横截面类似翼型状的水翼，利用水翼上翼面负压区产生的牵引力将位于水面上方的空气吸入船体的底部。该气泡减阻装置虽然解决了传统气泡减阻在气泡注入时的额外能耗问题，但仍存在以下缺点：首先，其需要在航行体表面开孔，影响航行体原有的力学和结构特性；其次，航行体当吃水深度较大时，水翼上表面产生的牵引力不足，需要使用压气机配合吸气，当压气机控制不当会对减阻产生副作用，导致减阻效率下降，且结构复杂，操作不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术缺陷提供一种可避免在水中航行体表面开孔并消除压气机控制不当对气泡减阻产生副作用的用于水中航行体的气泡减阻装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的用于水中航行体的气泡减阻装置，包括水翼和连接件，所述水翼和连接件均为中空结构，所述水翼的上翼面设有多个用于喷出气体的开孔，所述水翼与连接件连通并密封，所述连接件与水中航行体连通。
本实用新型中，所述连接件的下端设有进气管道，上端设有出气管道，所述进气管道与出气管道相通，二者相垂直设置；所述水翼的两端分别连接连接件，所述连接件的下端与水翼固定连接，出气管道与水翼的内腔连通。
本实用新型中，所述开孔的纵向截面为收缩型或扩张型。
本实用新型中，所述收缩型为单侧收缩型。
本实用新型中，所述扩张型为单侧扩张型。
本实用新型中，所述开孔横截面为圆形或缝形。
本实用新型中，所述水翼为长条形。
本实用新型的工作原理为：当水中航行体高速运动时，水翼上表面出现负压区，利用水翼上表面和大气压形成的压强差作为牵引力，空气受到该牵引力的作用流过中空的连接件和水翼最终从水翼上表面的开孔中喷出到达水中，喷出的空气不断从水翼上表面脱落随来流往后附着在航行体表面从而达到气泡减阻的目的。
本实用新型的有益效果在于：(1)、利用中空的水翼和中空的连接件组成了空气流通的通道，成功的将传统WAIP减阻装置中的开孔位置从物体表面移至水翼上表面，避免了在物体表面开孔，保持航行体原有的力学和结构特性；(2)、由于开孔位置转移到了水翼上表面，气体的流动方向由原来的自上往下变成了自下往上，避免了传统航行体表面开孔的WAIP中当压气机流量过大导致气体包裹住水翼使得减阻效率下降的情况；(3)、将进气管道与出气管道相垂直设置，可便于连接件的安装；(5)、水翼采用长条形在减少自身阻力的同时，可以提高开孔数量。
附图说明
图1是为本实用新型用于水中航行体的气泡减阻装置的结构示意图；
图2是为连接件结构图；
图3是为圆形开孔水翼结构示意图；
图4是为圆形开孔水翼的局部放大图；
图5是为开孔结构示意图；
图6是为缝形开孔水翼三维结构图；
图7是为缝形开孔水翼的局部放大图；
图8是本实用新型翼面开孔式气泡减阻装置的主视图；
图9是本实用新型翼面开孔式气泡减阻装置的俯视图；
图10是本实用新型翼面开孔式气泡减阻装置左视图；
图中：1-平板、2-连接件、3-水翼、4-翼面开孔、5-密封垫圈、6-螺钉、7-螺栓。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1至5、8至10所示，本实用新型用于水中航行体的气泡减阻装置，包括平板1、连接件2以及水翼3。其中，连接件2和水翼3均为中空的腔体。平板1为待所要进行减阻的水中航行体，如水中航行的船只、潜艇等，气泡减阻装置可以设置在水中航行体的底部或左右两侧面。
水翼3为长条形结构，为内部中空带壁厚的腔体，水翼3的上翼面上开有多排开孔4，用于喷出空气。开孔4横截面为圆形结构，开孔的大小和数量需要根据实际使用情况进行调整。水翼3的左右两端分别设有光孔10，光孔10的两侧分别设有螺纹孔，光孔10用于与连接件2配合形成空气流动的通道，螺纹孔则用于配合螺钉6来固定连接件2。如图5所示，开孔4的纵向截面可以为圆柱形、收缩型或扩张型，收缩型可以分为单侧或双侧收缩型，扩张型可以分为单侧或双侧扩张型，图中箭头为空气流动方向。在某些情况下，比如通过压气机给空气增压，采用收缩孔可以加速空气的流动，提高孔口的空气流速；采用扩张孔则可以降低孔口处的空气流速。通过单侧收缩/扩张孔可以改变孔口空气的流动方向，通过控制孔口空气的流速和流动方向，来控制空气在水中的运动状态，从而影响气泡和物体（如船底）的接触位置和时间，采用不同的孔型，控制空气和水的混合过程，使本装置能够适合不同的应用场合。
如图2所示，连接件2的外形类似为“Z”字形，为一个有壁厚的腔体，连接件2上端和下端的中部各设有一段伸出的管道，上端管道为进气管道8，下端管道为出气管道9，出气管道9与进气管道8相垂直设置，二者相通。进气管道8上带有外螺纹，配合螺栓7用于连接平板1，用于向水翼3内腔内提供空气。出气管道9则用于连接水翼3。出气管道9的两侧设有与水翼3两端螺纹孔位置相对应的螺纹孔。通过将出气管道9与进气管道8相垂直设置，可以便于连接件2与水翼3、平板1连接。
如图1、8、9和10所示，两个连接件2下端的出气管道插入水翼3两端的光孔10中，通过螺钉6实现连接件2与水翼3间的连接固定，连接件2和水翼3连接处设置橡胶垫圈5进行密封。两个连接件2上端的进气管道8穿过平板1的两端并通过螺栓7，实现与平板1连接固定。连接件2和平板1连接处同样设置橡胶垫圈5进行密封。连接件2上端的进气管道8可以通过管道连接到水中航行体的外部或船舱内。
当进行减阻时，空气由连接件2的进气管道上端进入，流过连接件2，从连接件2下端的出气体管道进入水翼3，最后从水翼3的上翼面上的开孔4流出，产生气泡。
如图6和7所示，在另一实施例中，开孔4横截面为缝形结构。
上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于水中航行体的气泡减阻装置，包括水翼，其特征在于：还包括连接件，所述水翼和连接件均为中空结构，所述水翼的上翼面设有多个用于喷出气体的开孔，所述水翼与连接件一端连通并密封，所述连接件另一端与水中航行体连通。
2.根据权利要求1所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述连接件的下端设有进气管道，上端设有出气管道，所述进气管道与出气管道相通，二者相垂直设置；所述水翼的两端分别连接连接件，所述连接件的下端与水翼固定连接，出气管道与水翼的内腔连通。
3.根据权利要求1或2所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述开孔的纵向截面为收缩型或扩张型。
4.根据权利要求3所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述收缩型为单侧收缩型。
5.根据权利要求3所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述扩张型为单侧扩张型。
6.根据权利要求1或2所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述开孔横截面为圆形或缝形。
7.根据权利要求6所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述开孔的纵向截面为收缩型或扩张型。
8.根据权利要求7所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述收缩型为单侧收缩型。
9.根据权利要求7所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述扩张型为单侧扩张型。
10.根据权利要求1或2所述的用于水中航行体的气泡减阻装置，其特征在于：所述水翼为长条形。
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| CN106741585A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 大连理工大学 | 一种活动断阶、气泡减阻地效翼船 |
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