本发明专利技术涉及仿生技术领域，具体涉及一种仿鲨鱼减阻结构及制作方法。即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构，包括仿鲨鱼皮层，仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面，仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽，至少两个凹槽相互联通，凹槽内设有联通上表面与下表面的通孔。还包括缓释电液控制系统。由于采用上述技术方案，本发明专利技术不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌，而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制，从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿生
，具体涉及一种仿鲨鱼减阻结构及制作方法。
技术介绍
鲨鱼是海洋中的游泳健将，其在水中的巡游速度约为5kph，在追捕猎物时可瞬时爆发到70kph。鲨鱼的高游速除了与其标准的流线型形体有关外，还与其特殊的微米级鳞片沟槽结构以及它体表分泌的粘液关系密切。一方面，鲨鱼只在需要高速机动时(比如捕食)才由鳞下表皮瞬时分泌出粘液，其他时间基本不会分泌粘液以避免浪费体能。是一种根据游速需要即时释放的机制；另一方面，鲨鱼鱼体粘液含有可轻微溶于水的粘性多糖类和纤维物质，溶于水时能有效衰减微湍流区边界层的振动，从而大大减少机动时的阻力，使其可以在短时间内达到一个相当高的瞬时加速度；再一方面，为了节省能量鲨鱼每次所分泌的粘液量通常很少，只在鳞片表面形成一层高分子薄膜，且该薄膜随消耗随补充，是一种缓慢释放的过程。鲨鱼表皮沟槽微形貌与粘液微缓释共同构成了“鲨鱼皮效应”，当前，模仿鲨鱼皮减阻机理、制造高逼真仿鲨鱼减阻结构已成为国内外研究的热点，在水下航行器特别是微小型水下航行器减阻领域具有重要应用价值。目前在水下航行器仿鲨鱼减阻领域，主要是用仿形沟槽(如V形、U形、L形等)替代鲨鱼鳞片沟槽，用水溶性减阻剂(如聚丙烯酰胺和水性环氧树脂)替代鲨鱼鱼体粘液，并将后者直接合成或涂覆于前者表面而展开，减阻效率通常在15%以上。但该种仿鲨鱼减阻结构存在鳞片沟槽不逼真、减阻剂释放无法根据速度自动控制、减阻剂释放量大不易补充等问题，不仅减阻效率仍有待提高，而且使用维护成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构，以解决上述技术问题。本专利技术的另一目的在于，提供一种即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法，以解决上述技术问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构，包括一仿鲨鱼皮层，所述仿鲨鱼皮层的上表面为有鳞面，其特征在于，所述仿鲨鱼皮层为一有鳞蒙皮，所述仿鲨鱼皮层的下表面挖有至少两个凹槽，至少两个所述凹槽相互联通，至少两个所述凹槽作为减阻剂输送通道， 所述凹槽内设有联通所述上表面与所述下表面的通孔；还包括一缓释电液控制系统，所述缓释电液控制系统包括一速度继电器，所述速度继电器连接一控制模块，所述控制模块连接一液压泵的控制端；还包括一用于存放减阻剂的储液罐，所述储液罐连接所述液压泵，所述液压泵通过输液管道连接所述减阻剂输送通道；所述速度继电器用以检测转速信息，当转速信息达到一设定值时，所述速度继电器动作，触发所述控制模块控制所述液压泵工作，所述液压泵把存放在所述储液罐内的减阻剂抽到所述减阻剂输送通道内，减阻剂进而在压力的作用下经由所述通孔缓慢流到有鳞面外表面，在所述仿鲨鱼皮层表面形成自润滑膜，进一步实现减阻效能。本专利技术的减阻结构应用到减阻领域，不仅具有高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽形貌，而且还能模仿活体鲨鱼高速机动下的瞬时泌液机制，从而实现鳞片沟槽与自润滑粘液的高效耦合减阻效应。本专利技术应用到水下航行器等领域时，速度继电器的转速设定值为航行器在一定航速下所对应的动力转速。上述设计能够有效提高减阻剂利用效率、提高水下航行器的高速机动性、减少航行阻力并增大其航程。所述凹槽采用长条形凹槽，所述仿鲨鱼皮层的下表面设有至少四条所述凹槽，至少四条所述凹槽中的至少两条凹槽相互平行，与另外至少两条凹槽交叉设置，在下表面形成纵横交错的凹槽，并在所述下表面形成复数个凸起。所述凹槽内设有至少两个所述通孔，相互平行的所述凹槽内的所述通孔前后交错排列，在所述仿鲨鱼皮层上形成通孔阵列。减阻剂流经凹槽，通过通孔释放到上表面，通过上述设计后，减阻剂的释放面积大大增加，能在上表面上形成一层减阻剂，以便形成高逼真仿鲨鱼释放减阻剂的目的。至少两个所述凹槽水平倾斜设置在所述仿鲨鱼皮层的下表面，所述凸起呈菱形凸起。所述凹槽的长度为4mm 6mm，宽度为4mm 6mm，深度为Imm 2mm，菱形凸起的其中一个夹角为30° 60°。所述通孔阵列的行间距为6mm 12mm，列间距为6mm 12mm，所述通孔阵列中的通孔的直径为0. 6mm 1. 0mm。优选直径为0. 4mm 0. 8mm。所述仿鲨鱼皮层的厚度为3mm 5mm。上述各规格设计，可以使仿鲨鱼皮层在使用过程中，即具有一定强度，又不至于过重。所述缓释电液控制系统还包括一压力继电器，所述压力继电器与所述减阻剂输送通道联通，所述压力继电器连接所述控制模块；所述压力继电器检测所述减阻剂输送通道内的压力信息，当压力继电器检测到的压力信息高于一设定值时，所述压力继电器动作，触发所述控制模块控制所述液压泵停止工作；当压力继电器检测到的压力信息低于所述设定值时，所述压力继电器复位，触发所述控制模块控制所述液压泵启动。增设了压力继电器后，可以保证减阻剂输送通道内减阻剂的压力恒定。所述缓释电液控制系统还包括一溢流阀，所述溢流阀的一端连接所述储液罐，所述溢流阀的另一端连接所述输液管道，以便维持所述输液管道内的压力恒定，实现过压保护。所述液压泵与储液罐之间还设有一滤油器，所述滤油器用于过滤减阻剂内的杂质，以便防止减阻剂内的杂质堵塞通孔。即时缓释减阻剂的高逼真仿鲨鱼减阻结构的制作方法，包括1)高逼真鲨鱼鳞片沟槽复制通过生物表皮形貌复制模板的复制工艺，制作出高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板， 其特征在于，还包括如下步骤2)有鳞蒙皮及减阻剂输送通道的制作(A)将1)制得的高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞面朝上置于硅橡胶浇铸模具内，选用硅橡胶作为浇铸材料，先将硅橡胶与固化剂按质量比1000 1混合，经真空脱气15min后浇注于高逼真仿鲨鱼鳞片沟槽阴模板的有鳞表面，再真空脱气15min后静置 2min ；(B)将减阻剂输送通道模板的凸起面朝下置于(A)步骤的硅橡胶液层上，所述减阻剂输送通道模板的凸起面设有至少四条凸起，至少四条凸起中的至少两条凸起平行设置，与另外至少两条凸起交叉设置，并在凸起面上形成菱形凹槽；经真空脱气15min后于室温下静置Mh，待其自然固化后脱模，便制得复型后的有鳞蒙皮，所述有鳞蒙皮的一面为有鳞面，另一面为由凹槽形成的减阻剂输送通道，所述减阻剂输送通道表面形成菱形凸起；所述凸起与所述凹槽匹配，所述菱形凹槽与所述菱形凸起匹配；3)通孔阵列的制作将2、制得的有鳞蒙皮固定于微孔钻床上，采用直径为0. 6mm 1. Omm的微孔钻头在减阻剂缓释通道内钻制通孔阵列；4)有鳞蒙皮与应用对象粘接有鳞蒙皮与所应用对象(如各种微小型水下机器人、微小型潜艇、鱼雷等)的粘接根据应用对象形状(如平面型、曲面型等)和尺寸的不同采取拼接方式粘接，以保证所有拼接面的光滑过渡。5)缓释电液控制系统的安装调试缓释电液控制系统包括速度继电器、压力继电器、液压泵、储液罐、控制模块；速度继电器安装于应用对象的动力转动装置上，压力继电器与有鳞蒙皮背面的减阻剂输送通道相连通，内装减阻剂的储液罐通过滤油器连接液压泵， 液压泵通过输液管道与减阻剂输送通道联通；速度继电器、压力继电器分别连接控制模块， 控制模块连接液压泵的控制端。采用上述方案制成的有鳞蒙皮，其表面鳞片形貌的逼直度达到90%。采用上述设计后，由缓释电液控制系统根据应用对象航行速度的大小，即时控制液压元件经由有鳞面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩鑫，黄淼，焦龙伟，朱由智，邱先慧，张珊珊，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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