一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。

Manufacturing method and application of a breathable metal shell structure for reducing fluid resistance to moving objects

The invention discloses a manufacturing method of breathable metal shell structure to reduce fluid resistance to moving objects. Firstly, metal fibre filament is woven into braided slab, then sintered, then sintered slab is pressed by plastic processing, pore size of sintered slab is compressed, material porosity is reduced and material porosity is improved. Mechanical properties of materials, while maintaining the connectivity of material pore, to obtain breathable fibre sheet metal; and then the breathable sheet metal through plastic pressure processing method to produce the shape and size of the outer shell of moving objects, to obtain breathable shell structure, so that multi-micro-porous breathable sheet metal material side to form the shell of moving objects. The outer surface, on the other side, forms the inner surface of the moving object shell and forms a closed space; the gas source outputs pressure gas into the closed space, and the gas permeates through the multi-micro-porous permeable metal shell material on one side to reach the other surface of the multi-micro-porous permeable metal shell, while the permeable metal material enters the closed space. It can keep the shape of the shell of the moving object and meet the structural strength requirement.

【技术实现步骤摘要】
一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法及应用
本专利技术涉及减小流体阻力的
，尤其是指一种减小流体对高速运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法及应用。
技术介绍
船体表面气层(即气幕)减阻技术可以显著降低船舶阻力，减少燃料消耗，提高船舶航速，具有重要的经济性和环保价值。该技术的基本原理是在船体外表面和水之间，注入空气或主机废气，形成一层薄的均匀稳定的气液两相流，利用水与空气的密度、粘度的差别，改变船体表面流场的粘度、密度及湍流模式，减少船舶的实际浸湿面积，从而降低摩擦阻力。实验表明在适当喷气流量及适当水流速度下，平板及回转体的表面摩擦阻力可减少50％一80％。国内外研究经验表明：气层减阻技术可使船舶航行阻力降低15％～25％；应用在高速船上，可提高航速10％～20％左右，应用在低速船上，可节约主机功率6％～10％。它不象气垫船那样需要在船体和水面之间形成空气垫，因而不需要消耗大量的功率，就可有效地减少阻力。武汉理工大学(参考文献：王家楣，郑晓伟，姜曼松.船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究[J].船舶工程，2004(9)：9-12；不同喷气形式下船舶微气泡减阻水池试验研究[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2004(12)：78-80)借助大比例尺平底型船模，就船舶吃水和喷气形式对气幕减阻效果的影响进行了试验研究。试验中，分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡，在大型拖曳水池中进行了不同拖曳速度、不同喷气量下，吃水对减阻率影响的对比性试验。试验结果表明，仅在首部喷气以及首、中部等量同时喷气且Fr≤0.646(Fr为船长傅氏数)时，浅吃水时的减阻效果好，总减阻率达32.8％。但由于采用多孔硅材料板以生成微气泡，多孔硅材料板难以加工，船底只能制造成平板形状，而且船底无法整体制造成透气结构，阻碍了该项技术的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种减小流体对高速运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，安全可靠，工程量较小，制造容易，总体成本低。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。所述金属纤维丝编织形成编织体板坯，是首先将金属纤维丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠板坯体。所述金属纤维丝编织形成编织体板坯，是将金属纤维丝束编织成编织板坯体。在所述纤维丝烧结坯板上均匀分布一层粉末，再将粉末轧制在纤维丝烧结板坯上，然后再烧结粉末层，使粉末结合在纤维丝烧结坯板上，并保持粉末颗粒之间的孔隙连通，获得孔隙尺寸沿厚度阶梯变化分布的透气金属板，多微孔隙透气材料的孔隙尺寸阶梯变化分布，内表面孔隙尺寸较大，外表面孔隙尺寸较小。所述运动物体的外壳采用具有连通多微孔隙的透气板料制造，为单层壳体结构。所述运动物体的外壳为双层壳体结构，外层采用具有连通多微孔隙的透气板料制造，内层采用致密无孔隙金属结构板料制造，内层和外层之间为封闭空间，通过管道连接气源和封闭空间，压力气体可以通过管道输入封闭空间。所述运动物体高速运动时，由气源向封闭空间内注入压力气体，使封闭空间内气体的压强大于外界气体的压强，封闭空间内的压力气体通过多微孔隙材料的连通孔隙渗透穿过多微孔隙材料壳体达到多微孔隙材料的壳体外表面，形成一个具有与运动物体相同速度的气体层，阻隔外界流体直接作用在多微孔隙材料壳体外表面上，从而减少或消除外界流体对高速运动运动物体的阻力。信息采集系统的传感器置于所述封闭空间内，采集封闭空间的压强信息，并将压强信息输送给控制系统，控制系统控制管道上的阀门，控制管道的通断及气体的流量及封闭空间的压强。使所述封闭空间内的压力气体产生超声波振动。所述一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法的应用，将火车头、高速列车头、汽车、飞机头部、炮弹、导弹、鱼雷、船舶、潜艇、水下航行器制造成透气金属壳体结构。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、金属纤维丝编织、烧结、塑形加工制造透气金属壳体的工艺流程短，孔隙尺寸大小容易控制，方法简单可靠，容易保证质量；2、可以减小或消除空气或水对运输交通工具受到的阻力，从而提高行进速度，减少路途的时间消耗，提高工作效率；3、当外界流体为空气时，外界空气不会直接作用在高速运动的交通工具上，交通工具运行会更加稳定，安全可靠性得到了提高；4、当外界流体为水时，会在水和运动物体之间形成气泡和水的混合流体层，减小水对高速运动物体的阻力，提高水中的运动速度；5、可以减少空气阻力或水的阻力造成运输工具的能源消耗，节约能源，提高最大行程，降低运输成本；6、导弹或鱼雷的行进速度大幅提高，缩短行进时间，降低被反导系统拦截的可能性；7、飞机从高空投掷的炸弹着地时的速度可以大幅提高，其具有的着地动能也大幅提高，同时飞机从高空投掷的炸弹前沿形成一个具有与运动物体相同速度的气体层，当弹头与地面的混凝土、钢筋、岩石相碰撞时，气体层对炸弹头部有保护作用，这有利于提高炸弹钻入地下的深度；8、结构简单，容易制造和控制，制造和使用的成本都很低；9、本专利技术方法可以应用于制造轨道交通工具、飞行器、陆路汽车、水运船舶等交通工具、导弹、炮弹，应用面广泛，可以产生巨大的经济效益。附图说明图1为实施例1运动物体外壳结构示意图。图2为实施例6运动物体外壳结构示意图。图3为实施例10运动物体外壳结构示意图。具体实施方式下面结合多个具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术所提供的技术方案为：一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。而在本实施例中，是采用直径35微米的1Cr18Ni9不锈钢丝材，通过编织机紧密编织成宽度为1米的不锈钢金属布，再将不锈钢网布带的一端固定在8毫米厚、40毫米宽、1200毫米长的芯板上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，其特征在于：首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。

【技术特征摘要】
1.一种减小流体对运动物体阻力的透气金属壳体结构的制造方法，其特征在于：首先，将金属纤维丝编织形成编织体板坯，然后烧结，再通过塑性加工压制纤维丝烧结板坯，压缩纤维烧结坯的孔隙尺寸，降低材料的孔隙率，提高材料的力学性能，同时保持材料孔隙的连通，获得透气纤维金属板；然后再将透气金属板通过塑性压力加工方法制造成运动物体的外壳形状和尺寸，获得透气的外壳结构，使多微孔隙透气金属板材料的一面形成运动物体壳体的外表面，另一面形成运动物体壳体的内面，并构成封闭空间；气源输出压力气体进入封闭空间，气体从多微孔隙透气金属壳体一面渗透穿过多微孔隙透气金属壳体材料达到多微孔隙透气金属壳体的另一表面，同时透气金属材料可以保持运动物体外壳的结构形状和满足结构强度要求。2.根据权利要求1所述的金属纤维丝编织形成编织体板坯，其特征在于：将金属纤维丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠板坯体。3.根据权利要求1所述的金属纤维丝编织形成编织体板坯，其特征在于：将金属纤维丝束编织成编织板坯体。4.根据权利要求1在所述的纤维丝烧结坯板上均匀分布一层粉末，再将粉末轧制在纤维丝烧结板坯上，然后再烧结粉末层，使粉末结合在纤维丝烧结坯板上，并保持粉末颗粒之间的孔隙连通，获得孔隙尺寸沿厚度阶梯变化分布的透气金属板，多微孔隙透气材料的孔隙尺寸阶梯变化分布，内表面孔隙尺寸较大，外表面孔隙尺寸较小。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，
申请(专利权)人：周照耀，
类型：发明
国别省市：广东,44