CN210083469U - 船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜 - Google Patents

船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，包括膜体，膜体的底面设置有粘贴层，膜体的中间设置有基膜，基膜底面与粘贴层顶部表面粘结，膜体的顶面均匀平行设置有若干排波峰，若干排波峰形成鱼鳞状、波浪形的波峰线，每个波峰内部均设置有气囊，波峰顶部为峰顶，波峰的具体结构为：包括由缓坡面和立坡面构成的截面呈锯齿状的三角空间，其中，缓坡面和立坡面的外表面均设置有波峰膜，相邻两个波峰之间的缓坡面底部与立坡面底部相连。解决了现有技术中存在的船舶的船体减阻技术成本高、性能低且伴有污染的问题。

Description

船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜
技术领域
本实用新型属于流体减阻技术领域，具体涉及一种船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜。
背景技术
航运在国民经济中举足轻重，而船体减阻又影响着航运的效率和成本，人们为了减阻已研究出各类技术，适合船体减阻的常用方法有：
柔顺壁减阻属仿生减阻法，用高弹性光滑壁面模仿海豚皮肤，由光滑壁面在流体中受剪切时的自由弹性变形来实现减阻，存在的最大问题是缺乏高性能、低成本的高弹光滑柔顺壁。
聚合物减阻多用于减小管壁对流体的阻力，若将聚合物喷涂在船体表面也能实现船体的有效减阻，存在的最大问题是聚合物有一定的毒性，会污染水体和伤害水中生物。
微结构肋条减阻技术已有很多研究，无论是在减阻机理方面，主要结论有粘性层增厚减阻、稳定涡旋减阻，还是在结构优化方面，常用结构有三角形、矩形和圆弧，以及在参数选取方面，常涉及参数有尺度、间距、高度与倾角，均发展迅速，其中，既能防污又能减阻的微结构是未来发展的方向；
另外，振动船体表面或在船体表面产生气泡也能实现船体减阻，但这要在船体上增设相应的装备与结构；所以很有必要探索一个更为有效的船体减阻模式。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，解决了现有技术中存在的船舶的船体减阻技术成本高、性能低且伴有污染的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，包括膜体，膜体的底面设置有粘贴层，膜体的中间设置有基膜，基膜底面与粘贴层顶部表面粘结，膜体的顶面均匀平行设置有若干排波峰，若干排波峰形成鱼鳞状、波浪形的波峰线，每个波峰内部均设置有气囊，波峰顶部为峰顶。
本实用新型的特点还在于，
波峰的具体结构为：包括由缓坡面和立坡面构成的截面呈锯齿状的三角空间，其中，缓坡面和立坡面的外表面均设置有波峰膜，相邻两个波峰之间的缓坡面底部与立坡面底部相连。
立坡面与基膜所夹角度为80°，缓坡面与基膜所夹角度为40°。
相邻两波峰之间的间距s等于波峰的高度h，以获取更好的减阻效果。
相邻两波峰之间的间距s及波峰的高度h均小于0.5mm。
本实用新型的有益效果是，船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，采用弹性良好的橡胶，而附着在船体上的橡胶膜会在水流的作用下产生弹性变形，橡胶膜的弹性变形可以让橡胶膜表面产生良好的柔顺性，能有效减小水的阻力；橡胶膜上的弹性波峰还会在水流的作用下发生振动，橡胶波峰的振动相当于形成了一个有效的振动减阻壁面；两相邻橡胶波峰之间所形成的波谷，当参数合适时，会产生稳定的涡旋，该涡旋一方面能增大流体粘性层厚度、减小流体的剪切阻力，另一方面涡旋可以将流体与壁面间的滑动摩擦变为滚动摩擦，有效减少橡胶膜所受的水流阻力；橡胶具有良好的抗水侵蚀能力，附着在船体上的橡胶膜，相当于为船体涂了一层防护膜，能有效减缓船体生锈的速度；橡胶膜易于裁剪、粘贴和铺设，能有效降低船体维护的难度。
附图说明
图1是本实用新型船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜的结构示意图；
图2是本实用新型船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜的外观示意图。
图中，1.波峰膜，2.粘贴层，3.基膜，4.缓坡面，5.峰顶，6.立坡面，7.气囊，8.波峰，9.水流方向，10.膜体，11.波峰线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，结构如图1、图2所示，包括膜体10，膜体10的底面设置有粘贴层2，膜体10的中间设置有基膜3，基膜3底面与粘贴层2顶部表面粘结，膜体10的顶面均匀平行设置有若干排波峰8，若干排波峰8形成鱼鳞状、波浪形的波峰线11，每个波峰8内部均设置有气囊7，波峰8顶部为峰顶5。
波峰8的具体结构为：包括由缓坡面4和立坡面6构成的截面呈锯齿状的三角空间，其中，缓坡面4和立坡面6的外表面均设置有波峰膜1，相邻两个波峰8之间的缓坡面4底部与立坡面6底部相连。
立坡面6与基膜3所夹角度为80°，缓坡面4与基膜3所夹角度为40°。
相邻两波峰8之间的间距s等于波峰8的高度h，以获取更好的减阻效果。
相邻两波峰8之间的间距s及波峰8的高度h均小于0.5mm。
如图1所示，波峰8的截面呈锯齿状，使波峰8具有顺流减阻性，要求：波峰8的缓坡面4应迎向水流方向9，锯齿形波峰8的立坡面6应背对水流方向9，立坡面6与基膜3所夹锐角约为80°，缓坡面4与基膜3所夹锐角约为40°。
如图1所示，波峰8的截面尺寸应小于0.5mm，否则波峰8相当于增大了船体表面的粗糙度，反而会增大航行阻力。相邻两波峰8的间距s应取波峰8的高度h，以获取更好的减阻效果。波峰8的内部设置有气囊7，气囊7能增大波峰8的弹性，使波峰8具有更好的柔顺性。
基膜3与波峰膜1为橡胶材质。
波峰膜1的形状采取模具压印成型工艺。
粘贴层2采用树橡胶脂涂层。
用仿波浪和仿鱼鳞来减小水流对膜表面的阻力，用缓慢收敛和快速扩张的楔形口来形成减阻涡流，用膜表面在流体中的受剪弹性变形来产生柔顺壁减阻，用橡胶材质来实现减阻膜的自由裁剪和对船体的防腐保护，使各类船舶的防腐、减阻更加容易和高效。
如图1所示，减阻原理说明：
(1)波峰8的尖锐峰顶5能有效减少波峰8顶部的流体剪切受力面积；
(2)波峰8内的气囊7以及波峰8的橡胶波峰膜1使波峰8具有良好的弹性，一方面可以在水流的作用下产生柔顺壁面减阻效应，另一方面可以在水流的作用下发生峰顶5振动，产生壁面振动减阻效应；
(3)一系列均匀分布的波峰8沿水流方向9形成波浪，具有自然界中的仿波浪减阻效应；
(4)一系列平行分布的波峰线11形成鱼鳞状，具有仿鱼类的鱼鳞减阻效应；
本实用新型船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，波峰8的缓坡面4迎向水流方向9可形成收敛楔形口，水流会在收敛的楔形口内产生动压，并形成逆向流动，波峰8的立坡面6在水流流经峰顶5时会产生负压吸引，并形成向上流动，相邻两波峰8间的锯齿形波谷在参数合适时会形成稳定的涡旋，该涡旋一方面能增大流体粘性层厚度、减小流体的剪切阻力，另一方面涡旋可以将流体与壁面间的滑动摩擦变为滚动摩擦，有效减少水流阻力。

Claims (5)

1.船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，其特征在于，包括膜体(10)，膜体(10)的底面设置有粘贴层(2)，膜体(10)的中间设置有基膜(3)，基膜(3)底面与粘贴层(2)顶部表面粘结，膜体(10)的顶面均匀平行设置有若干排波峰(8)，若干排波峰(8)形成鱼鳞状、波浪形的波峰线(11)，每个波峰(8)内部均设置有气囊(7)，波峰(8)顶部为峰顶(5)。
2.根据权利要求1所述的船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，其特征在于，所述波峰(8)的具体结构为：包括由缓坡面(4)和立坡面(6)构成的截面呈锯齿状的三角空间，其中，缓坡面(4)和立坡面(6)的外表面均设置有波峰膜(1)，相邻两个波峰(8)之间的缓坡面(4)底部与立坡面(6)底部相连。
3.根据权利要求2所述的船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，其特征在于，所述立坡面(6)与基膜(3)所夹角度为80°，缓坡面(4)与基膜(3)所夹角度为40°。
4.根据权利要求2所述的船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，其特征在于，相邻两个所述波峰(8)之间的间距s等于波峰(8)的高度h，以获取更好的减阻效果。
5.根据权利要求2所述的船用仿鱼鳞波浪形橡胶减阻膜，其特征在于，相邻两波峰(8)之间的间距s及波峰(8)的高度h均小于0.5mm。
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