【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水下航行减阻，特别涉及一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装置。
技术介绍
1、在空中和水下运动的航行器由于与气流和水流的接触摩擦，不可避免会产生较强的表面摩阻。由于水流的密度和黏度远远大于空气，对于水下航行器而言，摩阻占总阻力很大的比例，这也正是水下航行器速度难以提升的主要原因。
2、为了降低水下航行器的表面摩阻，目前已有的水下减阻技术主要包括沟槽表面减阻、柔性表面减阻、疏水表面减阻和微气泡减阻技术。其中，沟槽表面减阻、柔性表面减阻主要通过改变航行器表面结构，利用脊状结构来改变近壁面边界层流动的涡波结构，通过抑制边界层转捩和湍流特性，使湍流边界层的发展和边界层内动量的交换相应减弱，最终导致湍流摩擦阻力的降低。此类减阻技术简单易行，主要的缺点是减阻效率较低。疏水表面减阻技术主要利用材料疏水特性，减少水流与固壁面的接触面积，该技术在低速条件下可以使阻力减小20％，但随着流速的增加，减阻效果会逐渐减小。微气泡减阻技术通过在壁面形成一层薄的微气泡和流体的混合层，进而降低近壁面局部流体的有效黏度和密度来实现减阻，局部摩擦阻力最大可减小约60％。目前的微气泡减阻方法中通常在航行器的前端布置条状或环状的通气结构来产生微气泡，但离散分布于航行器表面的微气泡在浮力的作用下容易漂离近壁区，难以在航行器表面连续稳定覆盖，从而起不到稳定的减阻效果。综上所述，现有的水下减阻技术难以实现水下航行器高效、稳定的减阻效果。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装
2、本申请采用的技术方案如下：
3、一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，包括金属丝网烧结板、第二压力传感器、第一压力传感器、供气装置，其中：
4、所述金属丝网烧结板覆盖设置在水下航行器的金属壳体外表面，由多层不同孔径大小的金属丝编织网层叠烧结而成；
5、所述第一压力传感器嵌入在所述金属丝网烧结板和航行器的金属壳体之间的夹层腔中，用于实时检测夹层腔内的气压值；
6、所述第二压力传感器嵌入设置在金属丝网烧结板中，用于实时检测水下航行器表面的水压值；
7、所述供气装置根据第二压力传感器检测的水下航行器表面的水压值和第一压力传感器检测的夹层腔内的气压值向所述金属丝网烧结板和航行器的金属壳体之间的夹层腔中输入相应压力和流量的气体，所述气体经所述金属丝网烧结板的空隙渗流到属丝网烧结板的外表面，从而在金属丝网烧结板与水流之间形成一层均匀连续的渗透气膜实现减阻。
8、进一步，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网由外向内包括过滤层、分散层、骨架层，其中：
9、所述骨架层起到支撑作用，用于确保金属丝网烧结板的机械强度和刚度；
10、所述分散层用于骨架层与过滤层之间的过渡粘接；
11、所述过滤层用于弥散控制气体渗流尺度。
12、进一步，所述金属丝编织网的材料采用以下任一种：不锈钢、铜、钛、镍及其合金。
13、进一步，所述骨架层的金属丝的直径为500～1000微米，网孔孔径为100～500微米；
14、所述分散层的金属丝的直径为20～50微米，网孔孔径为50～100微米；
15、所述过滤层的金属丝的直径为1～20微米，网孔孔径为1～10微米。
16、进一步，所述骨架层的金属丝采用荷兰编织方式编织而成；
17、所述分散层的金属丝采用平纹编织方式编织而成；
18、所述过滤层的金属丝采用斜纹编织方式编织而成。
19、进一步，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网还包括有保护层，覆盖设置在所述过滤层外侧，用于保护所述过滤层不受磨损破坏。
20、进一步，所述保护层采用200～500目的方形编织不锈钢丝网，网孔孔径为30～75微米。
21、进一步，所述保护层的金属丝采用平纹方形编织方式编织而成。
22、进一步，所述供气装置包括气源、控制器、连接所述气源的气压调节阀和气体流量调节阀，所述控制器分别与第二压力传感器、第一压力传感器、气压调节阀、气体流量调节阀电路连接，用于根据第二压力传感器检测的水下航行器表面的水压值和第一压力传感器检测的夹层腔内的气压值控制气压调节阀、气体流量调节阀动作，向所述金属丝网烧结板和航行器的金属壳体之间的夹层腔中输入相应压力和流量的气体。
23、进一步，所述水下航行器包括鱼雷、潜艇、水下机器人。
24、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：
25、本申请提供了一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，包括金属丝网烧结板、第二压力传感器、第一压力传感器、供气装置。相比现有技术，本申请通过在水下航行器的金属壳体外表面覆盖所述金属丝网烧结板，并由供气装置根据相应的压力值向夹层腔中适用性输入相应压力和流量的气体，从而在航行器的表面形成连续均匀全覆盖的渗透气膜，形成稳定连续的渗透气膜滑移边界层，确保获得稳定的减阻效果；本申请使得交界面处速度梯度大幅下降，从而使航行器受到的表面摩阻大幅度下降，减阻效率高，可实现水下航行器的超高速航行；另外，本申请可以通过压力控制和流量控制向夹层腔中适应性输入相应压力和流量的气体，实时调节渗透气膜的厚度和渗出速度，从而调节气液滑移界面处的速度梯度，进而实现流阻的可调控，提高了不同工况下减阻效果的适用范围，满足不同作业条件下的减阻需求；
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，包括金属丝网烧结板、第二压力传感器、第一压力传感器、供气装置，其中：
2.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网由外向内包括过滤层、分散层、骨架层，其中：
3.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述金属丝编织网的材料采用以下任一种：不锈钢、铜、钛、镍及其合金。
4.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网还包括有保护层，覆盖设置在所述过滤层外侧，用于保护所述过滤层不受磨损破坏。
7.根据权利要求6所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述保护层采用200～500目的方形编织不锈钢丝网，网孔孔径为30～75微米。
8.根据权利要求6所述的基
9.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述供气装置包括气源、控制器、连接所述气源的气压调节阀和气体流量调节阀，所述控制器分别与第二压力传感器、第一压力传感器、气压调节阀、气体流量调节阀电路连接，用于根据第二压力传感器检测的水下航行器表面的水压值和第一压力传感器检测的夹层腔内的气压值控制气压调节阀、气体流量调节阀动作，向所述金属丝网烧结板和航行器的金属壳体之间的夹层腔中输入相应压力和流量的气体。
10.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述水下航行器包括鱼雷、潜艇、水下机器人。
...【技术特征摘要】
1.一种基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，包括金属丝网烧结板、第二压力传感器、第一压力传感器、供气装置，其中：
2.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网由外向内包括过滤层、分散层、骨架层，其中：
3.根据权利要求1所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述金属丝编织网的材料采用以下任一种：不锈钢、铜、钛、镍及其合金。
4.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的基于渗透气膜的水下航行器减阻装置，其特征在于，所述多层不同孔径大小的金属丝编织网还包括有保护层，覆盖设置在所述过滤层外侧，用于保护所述过滤层不受磨损破坏。
7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：易仕和，米琦，冈敦殿，陆小革，刘小林，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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