專利名稱：水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減小水中高速航體阻力的方法和裝置，特別是一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法。
背景技術(shù)：
推進(jìn)水下航體所需的動力與其速度的立方成正比，也就是說，要想使傳統(tǒng)的魚雷在水中的速度提高一倍，就必須使其推進(jìn)動力達(dá)到原來的8倍。因此傳統(tǒng)魚雷的航速通常很難突破60節(jié)(約30m/s)，大多在25-30節(jié)左右。正當(dāng)科學(xué)家們?yōu)樘岣唪~雷速度而絞盡腦汁的時(shí)侯，卻意外地發(fā)現(xiàn)一個(gè)十分有效的方法，就是利用原本“不受歡迎”的空泡。前蘇聯(lián)(莫斯科應(yīng)用流體力學(xué)研究所和烏克蘭流體力學(xué)研究所與前蘇聯(lián)國內(nèi)工業(yè)界協(xié)作)于1977年研制成功的第一代“暴風(fēng)雪”(也有人譯成“狂風(fēng)”或“風(fēng)雪”等)超高速魚雷，為人類突破傳統(tǒng)魚雷的速度瓶頸另辟捷徑，它利用空泡理論當(dāng)壓力低于或等于飽和壓力時(shí)，潛體周圍的介質(zhì)由液體水，經(jīng)過相變?nèi)炕虿糠制癁樗羝?，形成一個(gè)可更新的、隨潛體一起高速運(yùn)動的氣體包絡(luò)層，由于汽的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的密度，潛體前進(jìn)時(shí)與周圍介質(zhì)之間產(chǎn)生的表面粘性力大為下降，潛體在空泡中前進(jìn)的阻力大約只是在水中前進(jìn)阻力的數(shù)百分之一，因此潛體在水下運(yùn)動就像在大氣中運(yùn)動一樣快捷。第一代“暴風(fēng)雪”的航速為200節(jié)(約100m/s)，其改進(jìn)型的航速已達(dá)到400節(jié)(約200m/s)?！氨╋L(fēng)雪”魚雷有水下導(dǎo)彈之稱，如此快速的魚雷，即使只采用直航彈道攻擊目標(biāo)，敵方艦艇通常也是很難規(guī)避防范的。
如圖2，當(dāng)航體在水中高速前進(jìn)時(shí)，頭部壓力增大，頭部過后，由于流場中局部速度增大，壓力迅速降低，當(dāng)達(dá)到該溫度下水的飽和壓力時(shí)，水就會變成為汽，產(chǎn)生汽泡。由于水蒸汽的密度比水的密度小很多，航體在汽泡中前進(jìn)時(shí)受到的粘性阻力比在水中要小得多。然而，由于速度很高，航體頭部的壓力升高大，該作用力的方向與航體前進(jìn)方向相反，阻止航體速度進(jìn)一步提高。
目前有種辦法，就是在頭部開孔，從孔中向頭部壓入氣體，以增大氣泡，不過氣流方向與航體前進(jìn)方向反向，同樣阻止航體速度進(jìn)一步提高。
超高速魚雷頭部設(shè)計(jì)非常講究，頭部受到的水壓力也相當(dāng)大，通常還需要注入氣體以增強(qiáng)氣泡。這些對魚雷的前進(jìn)都施加了反向作用力，影響了高速魚雷在水中的前進(jìn)速度，如果能夠克服這一不足，魚雷的速度還可以大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述根本性的問題而提供一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法和裝置。通過置于航體前方的活潑金屬反應(yīng)器與水發(fā)生水解反應(yīng)，水解出水中的氫，在航體表面產(chǎn)生氫氣泡，從而提高航速。
為了達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明的構(gòu)思是如，在航體頭部前設(shè)置一個(gè)可以控制反應(yīng)速度的包含活潑金屬的裝置，如該裝置通過噴射鈉粉或鉀粉，只要控制鈉粉或鉀粉的噴射量，即可控制反應(yīng)速度，當(dāng)航體高速前進(jìn)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣包裹高速運(yùn)行的航體表面。
根據(jù)上述發(fā)明的構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法，利用化學(xué)反應(yīng)方法，用活潑金屬水解出水中的氫，產(chǎn)生氫氣，在航體頭部及航體表面形成氫氣泡，從而大大減小水中航體表面的摩擦阻力，提高航體速度。
上述化學(xué)反應(yīng)方法是利用置于航體前部的可控化學(xué)反應(yīng)器向周圍的水噴射活潑金屬粉末而發(fā)生水解反應(yīng)，從而在航體周圍產(chǎn)生氣泡。
上述活潑金屬是強(qiáng)堿類金屬的鉀或鈉。
一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的裝置，包括水下航體，其特征在于在航體的頭部前固定安裝一個(gè)化學(xué)反應(yīng)器，所述的化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)存儲鈉粉或鉀粉，并可控鈉粉或鉀粉向其周圍噴射。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用化學(xué)反應(yīng)制氫氣，使航體周圍的水迅速分解出氫氣，產(chǎn)生氫氣泡，由于氫氣密度很小，因此該方法可以大大減小水中高速航體前進(jìn)時(shí)的阻力，提高航體速度。


圖1水下航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡示意2水下高速空化航體已有技術(shù)示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見圖1，本水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法和裝置對圖1所示的航體，頭部前設(shè)置一個(gè)可以控制反應(yīng)速度的含金屬鈉的化學(xué)反應(yīng)器1、通過控制噴射鈉粉的流量，即可控制反應(yīng)速度，當(dāng)航體高速前進(jìn)時(shí)，在航體2周圍產(chǎn)生足夠大的氫氣泡，使航體在氣泡中前進(jìn)。
實(shí)施例2參見圖1，本水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法和裝置對圖1所示的航體，頭部前設(shè)置一個(gè)可以控制反應(yīng)速度的含金屬鉀的化學(xué)反應(yīng)器1、通過控制噴射鉀粉的流量，即可控制反應(yīng)速度，當(dāng)航體高速前進(jìn)時(shí)，在航體2周圍產(chǎn)生足夠大的氫氣泡，使航體在氣泡中前進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法，利用化學(xué)反應(yīng)方法，用活潑金屬水解出水中的氫，產(chǎn)生氫氣，在航體頭部及航體表面形成氫氣泡，從而大大減小水中航體表面的摩擦阻力，提高航體速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法，其特征在于所述的化學(xué)反應(yīng)方法是利用置于航體前部的可控化學(xué)反應(yīng)器向周圍的水噴射活潑金屬粉末而發(fā)生水解反應(yīng)，從而在航體周圍產(chǎn)生氣泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下高速航體的化學(xué)反應(yīng)致空泡方法，其特征在于所述的活潑金屬是強(qiáng)堿類金屬的鉀或鈉。
4.一種用于權(quán)利要求1所述水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速方法的裝置，包括水下航體(2)，其特征在于在航體(2)的頭部前固定安裝一個(gè)化學(xué)反應(yīng)器(1)，所述的化學(xué)反應(yīng)器(1)存儲鈉粉或鉀粉，并可控鈉粉或鉀粉向其周圍噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水下高速航體化學(xué)反應(yīng)致氣泡提高航速的方法。它利用化學(xué)反應(yīng)方法，在航體前部發(fā)生水解反應(yīng)，利用活潑金屬水解出水中的氫，生成氫氣，在航體周圍形成氫氣泡，航體前進(jìn)時(shí)，反應(yīng)不斷進(jìn)行，氣泡不斷更新，水中航體不直接與水接觸，而是在氫氣泡中高速前進(jìn)，由于氫氣的密度非常非常小，從而大大減小水中航體表面的摩擦阻力，提高航體速度。
文檔編號B63B1/38GK1792708SQ20051011192
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者黃典貴 申請人:上海大學(xué)