[发明专利]一种水下航行器外壳减阻表面结构

说明书

本发明公开了一种水下航行器外壳减阻表面结构，包括设于水下航行器外壳的羽毛形减阻结构阵列，所述羽毛形减阻结构阵列在水下航行器外壳上下表面呈非对称分布，所述非对称分布为羽毛形减阻结构阵列在水下航行器外壳上下表面的结构非对称、结构尺寸非对称或排布方式非对称中的一种或多种的组合；组成羽毛形减阻结构阵列的羽毛形减阻结构由羽轴结构和羽枝结构组成，其中，所述羽轴结构沿着航行器外壳表面流体流向排列，所述羽枝结构顺流方向的分布于羽轴结构两侧。本发明的非对称水下航行器表面能够有效降低航行器与水的摩擦阻力，达到节能减排的有益效果并能提高航行器航行的平稳性。

技术领域

本发明属于流体力学领域，尤其涉及一种表面结构，具体涉及一种水下航行器外壳减阻表面结构。

背景技术

水下航行器是一种航行于水下的航行体，包括载人水下航行器和无人水下航行器，它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在，水下航行器越来越得到了各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。但是在海洋中航行时，由于和海水流动相互作用，产生流体阻力和噪声，导致航速和水下兵器的作战性能降低。

目前航行器的减阻技术普遍为沟槽面湍流减阻、柔性面法、微气泡法、疏水减阻等，突破了表面越光滑阻力越小的传统思维方式。传统的减阻技术作用于航行器表面时，往往呈现为对称结构，效果不尽人意，所以目前航行器航行阻力依然较大。因此，如何突破传统作用于航行器表面减阻技术，进一步降低航行器航行阻力，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题，提供一种水下航行器外壳减阻表面结构，突破传统减阻结构的技术障碍，大幅度降低水下航行器的阻力。

为解决现有技术中存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种水下航行器外壳减阻表面结构，其特征在于：包括设于水下航行器外壳的羽毛形减阻结构阵列，所述羽毛形减阻结构阵列在水下航行器外壳上下表面呈非对称分布，所述非对称分布为羽毛形减阻结构阵列在水下航行器外壳上下表面的结构非对称、结构尺寸非对称或排布方式非对称中的一种或多种的组合；组成羽毛形减阻结构阵列的羽毛形减阻结构由羽轴结构和羽枝结构组成，其中，所述羽轴结构沿着航行器外壳表面流体流向排列，所述羽枝结构顺流方向的分布于羽轴结构两侧。

本发明水下航行器为中间段为圆柱形，所述羽毛形减阻结构阵列设于水下航行器中间段表面。

进一步地，本发明羽毛形减阻结构为微米级结构，羽轴结构和羽枝结构也是微米级。

进一步地，所述羽轴结构和羽枝结构均由设于水下航行器外壳表面的沟壑或凸起形成，具体的有四种组合，第一种、即羽轴结构和羽枝结构均采用在水下航行器外壳加工沟壑形成，加工的方式可以采用模板印刷、刻蚀或者激光直写等技术；第二种、羽轴结构和羽枝结构均采用在水下航行器外壳加工凸起形成，加工方式除了模板印刷、刻蚀、激光直写以外还可以是增材制造；第三种、羽轴结构为沟壑，羽枝结构为凸起，加工方式参见前两种；第四种、羽轴结构为凸起，羽枝结构为沟壑，加工方式参见前两种。

进一步地，所述羽毛形减阻结构中羽轴和羽枝的横截面形状为圆形、半圆形、椭圆形、多边形和不规则形状中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述羽轴结构和羽枝结构的宽度比为1:1～10:1，该宽度为等效宽度或者最大宽度，所谓等效宽度是针对不规则形状，将不规则形状等效为一个圆形，该等效圆形直径为等效宽度。

进一步地，所述羽轴结构和羽枝结构可为直线型、曲线型和不规则线条型中的一种或者几种组合。

进一步地，所述结构非对称是指羽毛形减阻结构在水下航行器外壳上下表面采用不同的结构形状；具体的，在水下航行器外壳上、下表面，羽毛形减阻结构分别采用不同形状，或者随着水下深度增加，羽毛形减阻结构的形状规律变化。