一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置

本发明涉及水下航行器减阻，特别是涉及一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置。

背景技术：

1、水下航行器的减阻技术具有非常重要的军事价值和应用价值，在动力和能源一定的条件下，减少航行器所受的流体阻力，意味着可以增加滑翔速度和航程。目前常用的减阻方法有：外形优化设计、聚合物涂层、边界层吸入、柔性壁面、壁面加温及气幕屏蔽等方法。这些方法虽然理论可行、减阻效果也比较明显，但是对于水下航行器应用具有一定困难。

2、沟槽减阻技术是近几年兴起的一种新的减阻方法，该技术具有较好的减阻效果，例如空中客车将a320试验机表面积的约70％贴上条纹沟槽薄膜，达到了节油1％～2％的效果。传统的沟槽减阻通过在航行器机体上布置沟槽薄膜从而达到减阻效果，针对于水下航行器在水下复杂多变的航行环境，很难达到减阻性能适应海洋环境变化的效果，且添加沟槽薄膜缺点较为明显，即减阻率在不同来流速度和压力下是固定的，在特定来流速度下减阻率较低甚至不减阻。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够根据来流速度和压力的变化，改变水下航行器表面的结构，进而实现智能减阻。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，包括布置于水下航行器表面上的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮内侧安装有液泡模组，所述液泡模组能够通过抽吸水改变自身体积，进而改变柔性蒙皮表面沟槽结构，实现水下航行器外壳体的主动变形；所述柔性蒙皮上设有传感器，所述传感器和液泡模组分别与设置于所述水下航行器上的电磁控制器连接，所述电磁控制器连接有电源。本发明通过在柔性蒙皮表面布置传感器识别流体的流速和周围的压力，柔性蒙皮内侧安装液泡模组，通过调节液泡体积使水下航行器表面产生形变从而改变周围流场产生横向沟槽，沟槽内流体速度很慢，壁面边界层厚，壁面速度梯度减小，流体耗散减弱，可有效对水下航行器周围流场进行改善，从而达到柔性表面结构随外界流场变化的智能减阻效果。

4、可选的，所述传感器包括与所述柔性蒙皮相匹配的压力传感器和流速传感器；所述压力传感器和流速传感器均分别与所述电磁控制器连接。

5、可选的，所述电磁控制器和电源安装于所述水下航行器头部位置处。

6、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

7、本发明通过将沟槽减阻结构与柔性蒙皮相结合，柔性蒙皮随外界流体流速和压力的变化，通过柔性蒙皮形状改变在水下航行器表面形成沟槽，沟槽结构能够抑制湍流中对应尺度的涡，降低壁面附近的内外动量交换从而可达到减阻效果。本发明可实现水下航行器外表面随外界流场实时变化，在不对水下航行器结构产生较大影响的前提下，真正达到智能减阻的效果。

技术特征：

1.一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，其特征在于：包括布置于水下航行器表面上的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮内侧安装有液泡模组，所述液泡模组能够通过抽吸水改变自身体积；所述柔性蒙皮上设有传感器，所述传感器和液泡模组分别与设置于所述水下航行器上的电磁控制器连接，所述电磁控制器连接有电源。

2.根据权利要求1所述的基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，其特征在于：所述传感器包括与所述柔性蒙皮相匹配的压力传感器和流速传感器；所述压力传感器和流速传感器均分别与所述电磁控制器连接。

3.根据权利要求1所述的基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，其特征在于：所述电磁控制器和电源安装于所述水下航行器头部位置处。

技术总结
本发明公开一种基于主动变形壳体的水下航行器智能减阻装置，涉及水下航行器减阻技术领域，包括布置于水下航行器表面上的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮内侧安装有液泡模组，所述液泡模组能够通过抽吸水改变自身体积；所述柔性蒙皮上设有传感器，所述传感器和液泡模组分别与设置于所述水下航行器上的电磁控制器连接，所述电磁控制器连接有电源。本发明通过调节液泡体积使水下航行器表面产生形变从而改变周围流场产生横向沟槽，沟槽内流体速度很慢，壁面边界层厚，壁面速度梯度减小，流体耗散减弱，可有效对水下航行器周围流场进行改善，从而达到柔性表面结构随外界流场变化的智能减阻效果。

技术研发人员：宋东,刘鑫,李华宇,杜晓旭,宋保维,潘光
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12