降低船的船体阻力制造技术

本发明专利技术公开了一种用于生成气泡以降低船的船体上的阻力的设备，其中，气泡生成装置可以与船体的外表面附接，并且其中，设备包括用于控制生成的气泡的气泡尺寸的一个或者更多个微流体装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术基本上涉及气泡特别是微气泡的生成，以降低船的船体阻力。
技术介绍
通常，需要降低船的船体的摩擦阻力，也称为阻力，因为这可以增加船的操作速度和/或减少燃料消耗。JP10119875A公开了通过以下方法降低船的摩擦阻力的系统通过在安装在船体的球形船头表面上的腔体上形成排放喷嘴以及通过从排放喷嘴由气压供给设备将供给的气压喷射至腔体，从而气泡和空气层介入至保持与水下表面接触的边界层。排放喷嘴由腔体的前板构成，腔体的前板具有多个孔。气压由孔喷入水中从而以气泡沿着流线传播并且覆盖水下表面的这个方式，在排放喷嘴外面生成大量气泡，从而降低摩擦。GB2429435A公开了具有空气润滑设备的船体，空气润滑设备包括空气泵，空气泵用于将压缩空气供给至与船体和龙骨的外部附接的有孔薄膜，或者供给至与船的龙骨和船体附接或者安装在船的船体内的空气管道系统。JP10175587A公开了一种方法，其中，将小空气气泡供给至边界层从而降低船体的摩擦阻力的生成。将气泡吹到有孔板的外面，在有孔板中，大量的小出口以给定的斜度形成。CN2652812Y公开了一种用于降低阻力的微气泡生成器，微气泡生成器包括腔体、连接管道、压缩空气动力机以及带孔硅钢片。但是，尽管上文中现有技术系统公开了通过气泡生成器的设备生成气泡，其中气泡生成器可以与船的船体配合，但是提供一种用于生成微气泡以在不同的操作条件下例如不同速度、水温、气流等等以有效地降低船的船体的阻力或摩擦阻力的方法仍然是一个问题。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于生成气泡以降低船的船体阻力的设备，其中，气泡生成装置可以与船体的外表面附接，并且其中，设备包括用于生成具有恰当定义的所生成气泡的气泡尺寸的气泡的微流体装置。在围绕船体的水的边界层即船体与周围的水之间的结合处中形成气泡。所生成气泡的气泡尺寸可以由微流体装置进行控制，例如通过控制气泡形成流体的流动来进行控制，由此提供气泡尺寸的有效控制，该气泡尺寸的有效控制甚至在不同的操作条件下又允许有效并且可控地降低阻力。通常，微流体装置允许流体的精确控制和操作，其中，流体在几何学上限制为小的通常为亚毫米级。通常，微流体装置可以包括提供至少一个流体路径的装置，液体路径具有小于3毫米、例如小于I毫米、例如小于500微米、例如在100纳米与500微米之间的横向尺寸。在微观尺度的流体行为可以在诸如表面张力、能量损耗以及流体阻力控制系统的方面与宏观流体的行为不同。在小规模上，其中，通道直径为约100纳米至几百微米，包括流体的动量影响和粘度影响的雷诺数可以变得非常小。这导致了流体可以在传统意义上不混合；并且在流体之间的分子运输可以通过扩散。术语微流体装置指代用于经由微编织通道操纵连续的流体流动的任何适当微流体结构。流体流动的激发可以通过外部压力源、外部机械泵、整体的机械微型泵、或者通过毛细作用力和电动机械的结合进行实施。生成的气泡可以是微气泡，即具有小于I毫米、例如小于200微米、例如小于150微米、例如小于100微米、例如小于50微米的直径的气泡，由此在保持足够的浮力的同时提供有效的阻力降低。通过适配生成的气泡尺寸，可以提高阻力的降低并且适合于不同的操作条件。微气泡可以通过控制诸如空气或者其它适当气体或者气体的混合物或者甚至液体的气泡形成流体的流动或者供给所生成。术语气泡形成流体为了指代任何适当的流体，例如液体、气体或者气体例如空气的混合物，所述空气当释放到围绕着船的船体的水中时形成气泡。在一些实施方式中，设备包括多组微流体装置，其中每组的微流体装置适合于以相应的预定频率生成气泡，而且其中，设备包括流动选择器，流动选择器用于将气泡形成流体的供给流动选择性地引导至微流体装置中的一组微流体装置或者具有不同频率的几组微流体装置。在一些实施方式中，微流体装置适合于通过提供流动随时间例如周期性地变化的气泡形成流体的可控的流动以生成可控的气泡尺寸的气泡。例如，微流体装置可以适合于生成周期性变化的流动。适当的微流体装置的示例包括微流体振荡器、微流体振荡触发器、微流体放大器、微流体转换器、和/或它们的结合。例如，生成的气泡的尺寸和/或频率可以通过选择和/或控制周期性变化的流动的频率例如生成的气泡的生成频率进行控制。因此，微流体装置可以包括可控的流体放大器和/或可控的流体振荡器和/或可控的流体转换器。进一步的优势在于提供生成的气泡流的可控的频率，因为它允许选择和/或控制气泡的频率从而控制相邻气泡之间的距离并且由此减少或者甚至将生成的气泡的结合限制到最小。在一些实施方式中，设备是可改型翻新的装置，所述可改型翻新的装置可装配至现有的船。设备可以例如适合于在干枯的码头处的船，从而允许与设备附接的表面被适当地清理和准备。设备甚至可以通过诸如焊接、环氧粘合剂等适当的水下结合技术装配在水下。通常，设备可以通过诸如焊接、粘合剂、环氧树脂粘合；双成分的环氧树脂结合，通过诸如永磁体等磁体装置或者它们的结合之类的任何适当的附接装置与船体的外表面例如船的底部和/或侧壁附接。设备可以包括多个排放喷嘴或者用于生成的气泡的其它适当排放口，例如气泡形成流体以气泡的形式排出的喷嘴。一个或者更多个微流体装置中的每一个可以与一个或者更多个排放喷嘴流体连通。喷嘴可以具有用于特定船体和/或所需的气泡尺寸和/或形式的设计和布置。可以例如通过涂有诸如聚四氟乙烯涂层的亲水涂层或者疏水涂层覆盖用于生成的气泡的出口以促进流动从微流体装置中流出。设备还可以包括用于将气泡形成流体供给至微流体装置的一个或者更多个供给通道。因此，设备可以包括用于将诸如气泡形成流体的流体的控制流动提供至微流体装置从而控制微流体装置的操作参数的一个或者更多个控制通道。在一个实施方式中，设备形成为可以与船的船体的外表面附接的一个或多个带和/或片和/或板。板或者带的形状可以适合于与一个或者更多个特定船体形状和尺寸匹配。设备可以由诸如铁的金属、聚合物、塑料、硅树脂、聚二甲基硅氧烷、复合材料等和/或它们的结合。设备可以具有小于20毫米、例如小于10毫米、例如小于7毫米、例如小于5毫米、例如小于3毫米、例如小于2毫米、小于I毫米或者甚至小于约O. 5毫米的厚度(即垂直于船的船体的外表面的尺寸)，由此降低设备生成的额外阻力。设备的外表面和/或喷嘴的内表面以及甚至微流体装置和/或通道的内表面可以涂有适当的抗污染介质或者包括抗污染介质的其它物质。设备可以形成分层结构，例如具有基础层、一个或者更多个中间层以及覆盖层。层中的一个或者更多个可以包括例如设置在层的表面、形成微流体装置的微型结构。每个微流体装置可以设置在单层中或者由不同层的微观特征的结合构成。基础层可以提供可与船体附接并且支持中间层的支持面。基础层可以例如由金属制成，例如可以与船的船体结合的铁，例如通过焊接、通过适当的粘合剂、磁体等的设备。中间层和/或其它层可以由可以构成微流体结构的适当材料制成。适当材料的示例包括聚合物、塑料、硅树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、诸如不锈钢等的金属或者它们的结合。微流体结构可以通过任一适当的过程形成在层中的一个或者更多个中，用于例如通过适当的刻蚀过程生成微流体结构。层中的一个或者更多个还可以包括一个或者更多个通道等等，通道用于供给气泡形成流体、用于将气泡形成流体供给至排放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 DK PA201070283;2010.06.22 US 61/357,3801.一种用于生成流体的气泡以降低在船的船体上的阻力的设备，其中，气泡生成装置可以与所述船体的外表面附接，并且其中，所述设备包括用于生成所述气泡的一个或者更多个微流体装置。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述微流体装置适合于控制生成的气泡的气泡尺寸。3.根据权利要求1或者2所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置包括:入口，所述入口用于供应流体的流动；第一通道，所述第一通道包括用于生成流体的气泡以降低在船的船体上的阻力的第一喷嘴，所述第一通道经由中央腔与所述入口流体连通；第一控制通道，所述第一控制通道包括第一控制入口，所述第一控制入口构造为控制通过所述第一喷嘴的流动，所述第一控制入口经由所述中央腔与所述入口和所述第一通道流体连通。4.根据权利要求1至3所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置还包括:-第二通道，所述第二通道包括用于生成流体的气泡以降低在船的船体上的阻力的第二喷嘴，所述第二通道经由所述中央腔与所述入口和所述第一控制入口流体连通，并且其中，所述第一控制入口还构造为控制通过所述第二喷嘴的流动。5.根据权利要求3至4中任一项所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置构造为通过将第一控制流动经由所述第一控制入口供入所述中央腔以提高从所述入口至所述第一喷嘴的总流动阻力。6.根据权利要求4或者5所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置构造为通过将流经所述第一控制入口的第一控制流动供入所述中央腔以将流经所述第一通道的流动改变至所述第二通道，由此原本要流经所述第一通道的流动的至少50%被重新导向以流经所述第二通道。7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置还包括:第二控制通道，所述第二控制通道包括第二控制入口，所述第二控制入口用于控制通过所述第一喷嘴和所述第二喷嘴的流动，所述第二控制入口通过所述中央腔与所述入口、所述第一喷嘴、所述第二喷嘴以及所述第一控制入口流体连通。8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置构造为通过将流经所述第二控制入口的第二控制流动供入所述中央腔以将流经所述第二通道的流动改变至所述第一通道，由此原本要流经所述第二通道的流动的至少50%被重新定向以流经所述第一通道。9.根据权利要求7至8中任一项所述的设备，其中，所述至少一个微流体装置还包括反馈通道，所述反馈通道与所述第一控制通道和所述第二控制通道连接，由此，所述第一控制出口和所述第二控制出口直接流体连通。10.根据权利要求3至9中任一项所述的设备，其中，所述第一控制通道和/或所述第二控制通道与控制系统流体连通，所述控制系统构造为生成经过所述第一控制通道和/或所述第二控制通道的控制流动。11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述装置包括如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼特·卡雷尔·安东·卡普泰恩，
申请(专利权)人：马士基橄榄和气体公司，
类型：
国别省市：