降低船的船體阻力制造技術

本發明專利技術公開了一種用于生成氣泡以降低船的船體上的阻力的設備，其中，氣泡生成裝置可以與船體的外表面附接，并且其中，設備包括用于控制生成的氣泡的氣泡尺寸的一個或者更多個微流體裝置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術基本上涉及氣泡特別是微氣泡的生成，以降低船的船體阻力。
技術介紹
通常，需要降低船的船體的摩擦阻力，也稱為阻力，因為這可以增加船的操作速度和/或減少燃料消耗。JP10119875A公開了通過以下方法降低船的摩擦阻力的系統通過在安裝在船體的球形船頭表面上的腔體上形成排放噴嘴以及通過從排放噴嘴由氣壓供給設備將供給的氣壓噴射至腔體，從而氣泡和空氣層介入至保持與水下表面接觸的邊界層。排放噴嘴由腔體的前板構成，腔體的前板具有多個孔。氣壓由孔噴入水中從而以氣泡沿著流線傳播并且覆蓋水下表面的這個方式，在排放噴嘴外面生成大量氣泡，從而降低摩擦。GB2429435A公開了具有空氣潤滑設備的船體，空氣潤滑設備包括空氣泵，空氣泵用于將壓縮空氣供給至與船體和龍骨的外部附接的有孔薄膜，或者供給至與船的龍骨和船體附接或者安裝在船的船體內的空氣管道系統。JP10175587A公開了一種方法，其中，將小空氣氣泡供給至邊界層從而降低船體的摩擦阻力的生成。將氣泡吹到有孔板的外面，在有孔板中，大量的小出口以給定的斜度形成。CN2652812Y公開了一種用于降低阻力的微氣泡生成器，微氣泡生成器包括腔體、連接管道、壓縮空氣動力機以及帶孔硅鋼片。但是，盡管上文中現有技術系統公開了通過氣泡生成器的設備生成氣泡，其中氣泡生成器可以與船的船體配合，但是提供一種用于生成微氣泡以在不同的操作條件下例如不同速度、水溫、氣流等等以有效地降低船的船體的阻力或摩擦阻力的方法仍然是一個問題。
技術實現思路
本專利技術公開了一種用于生成氣泡以降低船的船體阻力的設備，其中，氣泡生成裝置可以與船體的外表面附接，并且其中，設備包括用于生成具有恰當定義的所生成氣泡的氣泡尺寸的氣泡的微流體裝置。在圍繞船體的水的邊界層即船體與周圍的水之間的結合處中形成氣泡。所生成氣泡的氣泡尺寸可以由微流體裝置進行控制，例如通過控制氣泡形成流體的流動來進行控制，由此提供氣泡尺寸的有效控制，該氣泡尺寸的有效控制甚至在不同的操作條件下又允許有效并且可控地降低阻力。通常，微流體裝置允許流體的精確控制和操作，其中，流體在幾何學上限制為小的通常為亞毫米級。通常，微流體裝置可以包括提供至少一個流體路徑的裝置，液體路徑具有小于3毫米、例如小于I毫米、例如小于500微米、例如在100納米與500微米之間的橫向尺寸。在微觀尺度的流體行為可以在諸如表面張力、能量損耗以及流體阻力控制系統的方面與宏觀流體的行為不同。在小規模上，其中，通道直徑為約100納米至幾百微米，包括流體的動量影響和粘度影響的雷諾數可以變得非常小。這導致了流體可以在傳統意義上不混合；并且在流體之間的分子運輸可以通過擴散。術語微流體裝置指代用于經由微編織通道操縱連續的流體流動的任何適當微流體結構。流體流動的激發可以通過外部壓力源、外部機械泵、整體的機械微型泵、或者通過毛細作用力和電動機械的結合進行實施。生成的氣泡可以是微氣泡，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微米的直徑的氣泡，由此在保持足夠的浮力的同時提供有效的阻力降低。通過適配生成的氣泡尺寸，可以提高阻力的降低并且適合于不同的操作條件。微氣泡可以通過控制諸如空氣或者其它適當氣體或者氣體的混合物或者甚至液體的氣泡形成流體的流動或者供給所生成。術語氣泡形成流體為了指代任何適當的流體，例如液體、氣體或者氣體例如空氣的混合物，所述空氣當釋放到圍繞著船的船體的水中時形成氣泡。在一些實施方式中，設備包括多組微流體裝置，其中每組的微流體裝置適合于以相應的預定頻率生成氣泡，而且其中，設備包括流動選擇器，流動選擇器用于將氣泡形成流體的供給流動選擇性地引導至微流體裝置中的一組微流體裝置或者具有不同頻率的幾組微流體裝置。在一些實施方式中，微流體裝置適合于通過提供流動隨時間例如周期性地變化的氣泡形成流體的可控的流動以生成可控的氣泡尺寸的氣泡。例如，微流體裝置可以適合于生成周期性變化的流動。適當的微流體裝置的示例包括微流體振蕩器、微流體振蕩觸發器、微流體放大器、微流體轉換器、和/或它們的結合。例如，生成的氣泡的尺寸和/或頻率可以通過選擇和/或控制周期性變化的流動的頻率例如生成的氣泡的生成頻率進行控制。因此，微流體裝置可以包括可控的流體放大器和/或可控的流體振蕩器和/或可控的流體轉換器。進一步的優勢在于提供生成的氣泡流的可控的頻率，因為它允許選擇和/或控制氣泡的頻率從而控制相鄰氣泡之間的距離并且由此減少或者甚至將生成的氣泡的結合限制到最小。在一些實施方式中，設備是可改型翻新的裝置，所述可改型翻新的裝置可裝配至現有的船。設備可以例如適合于在干枯的碼頭處的船，從而允許與設備附接的表面被適當地清理和準備。設備甚至可以通過諸如焊接、環氧粘合劑等適當的水下結合技術裝配在水下。通常，設備可以通過諸如焊接、粘合劑、環氧樹脂粘合；雙成分的環氧樹脂結合，通過諸如永磁體等磁體裝置或者它們的結合之類的任何適當的附接裝置與船體的外表面例如船的底部和/或側壁附接。設備可以包括多個排放噴嘴或者用于生成的氣泡的其它適當排放口，例如氣泡形成流體以氣泡的形式排出的噴嘴。一個或者更多個微流體裝置中的每一個可以與一個或者更多個排放噴嘴流體連通。噴嘴可以具有用于特定船體和/或所需的氣泡尺寸和/或形式的設計和布置。可以例如通過涂有諸如聚四氟乙烯涂層的親水涂層或者疏水涂層覆蓋用于生成的氣泡的出口以促進流動從微流體裝置中流出。設備還可以包括用于將氣泡形成流體供給至微流體裝置的一個或者更多個供給通道。因此，設備可以包括用于將諸如氣泡形成流體的流體的控制流動提供至微流體裝置從而控制微流體裝置的操作參數的一個或者更多個控制通道。在一個實施方式中，設備形成為可以與船的船體的外表面附接的一個或多個帶和/或片和/或板。板或者帶的形狀可以適合于與一個或者更多個特定船體形狀和尺寸匹配。設備可以由諸如鐵的金屬、聚合物、塑料、硅樹脂、聚二甲基硅氧烷、復合材料等和/或它們的結合。設備可以具有小于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毫米或者甚至小于約O. 5毫米的厚度(即垂直于船的船體的外表面的尺寸)，由此降低設備生成的額外阻力。設備的外表面和/或噴嘴的內表面以及甚至微流體裝置和/或通道的內表面可以涂有適當的抗污染介質或者包括抗污染介質的其它物質。設備可以形成分層結構，例如具有基礎層、一個或者更多個中間層以及覆蓋層。層中的一個或者更多個可以包括例如設置在層的表面、形成微流體裝置的微型結構。每個微流體裝置可以設置在單層中或者由不同層的微觀特征的結合構成。基礎層可以提供可與船體附接并且支持中間層的支持面。基礎層可以例如由金屬制成，例如可以與船的船體結合的鐵，例如通過焊接、通過適當的粘合劑、磁體等的設備。中間層和/或其它層可以由可以構成微流體結構的適當材料制成。適當材料的示例包括聚合物、塑料、硅樹脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、諸如不銹鋼等的金屬或者它們的結合。微流體結構可以通過任一適當的過程形成在層中的一個或者更多個中，用于例如通過適當的刻蝕過程生成微流體結構。層中的一個或者更多個還可以包括一個或者更多個通道等等，通道用于供給氣泡形成流體、用于將氣泡形成流體供給至排放本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.22 DK PA201070283;2010.06.22 US 61/357,3801.一種用于生成流體的氣泡以降低在船的船體上的阻力的設備，其中，氣泡生成裝置可以與所述船體的外表面附接，并且其中，所述設備包括用于生成所述氣泡的一個或者更多個微流體裝置。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述微流體裝置適合于控制生成的氣泡的氣泡尺寸。3.根據權利要求1或者2所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置包括:入口，所述入口用于供應流體的流動；第一通道，所述第一通道包括用于生成流體的氣泡以降低在船的船體上的阻力的第一噴嘴，所述第一通道經由中央腔與所述入口流體連通；第一控制通道，所述第一控制通道包括第一控制入口，所述第一控制入口構造為控制通過所述第一噴嘴的流動，所述第一控制入口經由所述中央腔與所述入口和所述第一通道流體連通。4.根據權利要求1至3所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置還包括:-第二通道，所述第二通道包括用于生成流體的氣泡以降低在船的船體上的阻力的第二噴嘴，所述第二通道經由所述中央腔與所述入口和所述第一控制入口流體連通，并且其中，所述第一控制入口還構造為控制通過所述第二噴嘴的流動。5.根據權利要求3至4中任一項所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置構造為通過將第一控制流動經由所述第一控制入口供入所述中央腔以提高從所述入口至所述第一噴嘴的總流動阻力。6.根據權利要求4或者5所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置構造為通過將流經所述第一控制入口的第一控制流動供入所述中央腔以將流經所述第一通道的流動改變至所述第二通道，由此原本要流經所述第一通道的流動的至少50%被重新導向以流經所述第二通道。7.根據權利要求4至6中任一項所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置還包括: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過所述第一噴嘴和所述第二噴嘴的流動，所述第二控制入口通過所述中央腔與所述入口、所述第一噴嘴、所述第二噴嘴以及所述第一控制入口流體連通。8.根據權利要求4至7中任一項所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置構造為通過將流經所述第二控制入口的第二控制流動供入所述中央腔以將流經所述第二通道的流動改變至所述第一通道，由此原本要流經所述第二通道的流動的至少50%被重新定向以流經所述第一通道。9.根據權利要求7至8中任一項所述的設備，其中，所述至少一個微流體裝置還包括反饋通道，所述反饋通道與所述第一控制通道和所述第二控制通道連接，由此，所述第一控制出口和所述第二控制出口直接流體連通。10.根據權利要求3至9中任一項所述的設備，其中，所述第一控制通道和/或所述第二控制通道與控制系統流體連通，所述控制系統構造為生成經過所述第一控制通道和/或所述第二控制通道的控制流動。11.根據權利要求1至10中任一項所述的設備，其中，所述裝置包括如權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彼特·卡雷爾·安東·卡普泰恩，
申請(專利權)人：馬士基橄欖和氣體公司，
類型：
國別省市：