CN220924423U - 一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，属于水下潜航体减阻技术领域。解决了目前减阻剂难以注入潜航体边界层的问题。该结构包括若干弧形水槽和聚合物排放管道，弧形水槽嵌入潜航体头部结构的凹槽口内，若干弧形水槽组成环形，每个弧形水槽内侧安装有聚合物排放管道，每个弧形水槽内为稳流腔体，聚合物排放管道与稳流腔体联通，弧形水槽外围设置有狭缝，狭缝与稳流腔体相连。本实用新型可在不同航行情况下，根据周围流场情况改变溶液浓度和注射速度以达到所需减阻需求，以及可以微调潜航体的速度。

Description

一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构

技术领域

本实用新型属于水下潜航体减阻技术领域，特别是涉及一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构。

背景技术

潜航体在水下航行时的阻力，包括摩擦阻力、湍流阻力、压差阻力和形状阻力等，其中由于粘性产生的摩擦阻力在航行总阻力中占主要成分，其在低速航行下占总阻力比例甚至能够达到70％-80％。针对压差阻力，可以通过外形的优化设计进行大幅度减小。因此诸多学者对于鱼雷或潜艇等水下潜航体的外形展开研究，有效降低了压差阻力。在减小摩擦阻力方面，目前已有研究大多针对于潜航体表面仿生结构与疏水涂层，而通过改变流场来减少阻力的研究很少，目前相应研究方向有微气泡减阻、气层减阻和聚合物减阻剂减阻。

其中，聚合物减阻剂的使用是在高速流动的牛顿流体中，加人少量的高分子聚合物或某些表面活性剂添加剂后，流体会产生粘弹性，这种特性可减弱原本流动中的湍流结构和强度,进而使得流动的沿程湍流阻力大大降低，该现象被称为添加剂湍流减阻或Toms效应。粘弹性流体，能够改变边界层的湍流结构,特别是拟序结构,有效降低小尺度涡强度、湍流猝发强度和猝发频率，使得边界层流动更加平稳，湍动能耗损更小，从而达到减阻的效果。这种减阻效应主要体现流体流动中具有更弱的湍流强度，从而减少能量的耗散和湍流摩擦阻力系数，使得摩擦阻力减少提高航速，这种减阻效应在石油管道运输、船舶工程、消防和生物等工程中已经得到充分验证与使用。

因此，有必要设计一种聚合物减阻剂注入潜航体边界层的结构，减弱边界层湍流强度和湍动能损耗，从而在提高航速的同时减小能耗。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，以解决目前减阻剂难以注入潜航体边界层的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，包括若干弧形水槽和聚合物排放管道，所述弧形水槽嵌入潜航体头部结构的凹槽口内，若干弧形水槽组成环形，每个弧形水槽内侧安装有聚合物排放管道，每个弧形水槽内为稳流腔体，所述聚合物排放管道与稳流腔体联通，所述弧形水槽外围设置有狭缝，所述狭缝与稳流腔体相连。

更进一步的，所述聚合物排放管道伸入潜航体头部结构的水管连接口内。

与现有技术相比，本实用新型所述的一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构的有益效果是：

(1)本实用新型着眼于潜航体周围流场，改善周围流场环境，与目前主流减阻技术着眼于优化设计外形，涂层方法不冲突，可叠加使用，增加已有减阻极限。

(2)本实用新型可在不同航行情况下，根据周围流场情况改变溶液浓度和注射速度以达到所需减阻需求，以及可以微调潜航体的速度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型所述的一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构的结构示意图；

图2本实用新型所述的一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构的侧视以及剖面视图；

图3本实用新型所述的一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构的潜航体头部凹槽结构图；

图4本实用新型所述的一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构安装在潜航体头部后的完整示意图；

图中：1-弧形水槽，2-狭缝，3-聚合物排放管道，4-潜航体头部结构，5-稳流腔体，6-凹槽口，7-水管连接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

一、具体实施方式一，参见图1-4说明本实施方式，一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，包括若干弧形水槽1和聚合物排放管道3，所述弧形水槽1嵌入潜航体头部结构4的凹槽口6内，若干弧形水槽1组成环形，每个弧形水槽1内侧安装有聚合物排放管道3，每个弧形水槽1内为稳流腔体5，所述聚合物排放管道3与稳流腔体5联通，所述弧形水槽1外围设置有狭缝2，所述狭缝2与稳流腔体5相连。所述聚合物排放管道3伸入潜航体头部结构4的水管连接口7内。

所述潜航体头部结构4含有凹槽口，弧形水槽1嵌入其中，外围环绕一圈狭缝2，用于射出聚合物溶液，所述狭缝2与稳流腔体5相连，用于稳定溶液流动，所述稳流腔体5与聚合物排放管道3相连，聚合物排放管道3用于连接潜航体内部溶液箱与水泵。

所述稳流腔体5布置于弧形水槽1内部，用于调整流体形态，使聚合物溶液流动稳定，所述稳流腔体5与狭缝2相连接，以向外注射聚合物溶液，狭缝2的角度与弧形水槽1外表面相切，使聚合物溶液能够注入潜航体的附体流层中紧贴潜航体表面流动。本实用新型根据水下潜航体航速向潜航体表面注入聚合物溶液，以减小摩擦阻力。

本实用新型通过弧形水槽1连接潜航体内部与外部，溶液通过弧形水槽1外围狭缝射流出去，注入潜航体附体流层，形成附体薄层，覆盖在潜航体表面流动，可有效降低水下潜航体航行时的摩擦阻力，从而达到改善水下航行器航行性能的效果。

本实用新型的发明点在于：注入结构是嵌入潜航体外层结构中，不改变潜航体整体表面的流线结构，包括三段弧形水槽1，弧形水槽1外部含有一道狭缝2，用于注入减阻剂到潜航体边界层中。所述弧形水槽1内部为稳流腔室5，用于存储和稳定减阻溶液。所述稳流腔室5与聚合物排放管道3连接，聚合物排放管道3与潜航体内部结构相连接。

本实用新型在不潜航体外部流线型与涂层情况下，设计一种嵌入式内部结构，向潜航体表面边界层注入减阻溶液，在边界层内形成稳定的减阻薄层，从而减少摩擦阻力。

以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。

Claims (2)

1.一种聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，其特征在于：包括若干弧形水槽(1)和聚合物排放管道(3)，所述弧形水槽(1)嵌入潜航体头部结构(4)的凹槽口(6)内，若干弧形水槽(1)组成环形，每个弧形水槽(1)内侧安装有聚合物排放管道(3)，每个弧形水槽(1)内为稳流腔体(5)，所述聚合物排放管道(3)与稳流腔体(5)联通，所述弧形水槽(1)外围设置有狭缝(2)，所述狭缝(2)与稳流腔体(5)相连。

2.根据权利要求1所述的聚合物减阻剂注入潜航体附体流层的注入结构，其特征在于：所述聚合物排放管道(3)伸入潜航体头部结构(4)的水管连接口(7)内。