המרדף הבלתי פוסק של יעילות בתחבורה ימית הוביל מהנדסים להסתכל מעבר לעיצובי הילה המסורתיים. בעוד גורמים כמו צורת הושול ומערכות ההנעה מקבלים תשומת לב משמעותית, הנוף המיקרוסקופי של החיצוני של כלי משחק תפקיד חזק באופן מפתיע.מרקמים משטחים - דפוסים מפלרטים או שינויים החלים על hulls ו-Slesesssss - הופיעו כאמצעי מתוחכם לצמצום של גרור דינמיט ומקסימום על ידי שיפור פני השטח, על ידי המידות פוטנציאליות, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח של תהליכים אלה, ויציבות, על פני השטח של תהליכים מעשיים, על פני השטח של תהליכים אלה, על פני השטח של תהליכים מעשיים, על פני השטח של תהליכים מעשיים, על פני השטח של תהליכים דרמטי, על פני השטח של תהליכים, ויציבות של תהליכים אלה, ויציבות של תהליכים עתידיים, על פני השטח של תהליכים עתידיים, על פני השטח של תהליכים מעשיים, ויציבות של תהליכים פנימיים, ויציבות מעשית, על פני השטח של תהליכים מעשיים, על פני השטח של תהליכים של תהליכים של תהליכים של תהליכים אלה, על פני השטח של תהליכים אלה, ושרירים, על פני השטח של תהליכים מעשיים, על פני השטח, ושרירים,

הפיזיקה של דרדר, המעלית והשכבת הבדורית

כדי להבין כיצד מרקמים פני השטח פועלים, יש קודם כל לתפוס את הכוחות הבסיסיים על כלי שיט נעים. DragFLT:1 הוא הכוח ההתנגדות נגד תנועה קדימה, בעיקר כולל שני מרכיבים: חיכוך (נקרא גם חיכוך עור) ולחץ (לשעבר גרור את הכוח) לעומת לחץ הדם, כפי שהוא דבק בשכבה של זרם נמוך יותר, כמו גם על פני השטח של זרם נמוך יותר, כמו גם על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, הוא זרם הדם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם נמוך יותר, על ידי זרם נמוך יותר, על ידי לחץ דם, על ידי זרם הדם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי לחץ דם, על ידי זרם הדם, על ידי זרם הדם, 000, 000, 000, 000.

שכבת הגבול יכולה להיות laminar (smooth, זרימה מסודרת) או טורב (chaotic, ערבוב זרימה) לליטר מייצרת חיכוך עור נמוך יותר, אבל זה לא יציב ומהיר מעברים לזעזוע על פני רוב משטחים של הירכיים. שטף טרנבול, תוך הגדלת החיכוך, יכול למעשה לזרז הפרדה, להפחית את הלחץ של דראגורות לספק כלי לאפקטים ארוכים אלה, ולא לחפש שינויים טבעיים, הם התפתחו, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם גורמים מתקדמים יותר, הם אלה, הם אלה, הם גורמים מתקדמים יותר, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם אלה, הם גורמים לגרור את המשתנים, הם גורמים מתקדמים יותר, והם לא גרור את המשתנים, והם לא נועדו לגרור את המשתנים, והם לא מפותחים, ומשתנים, הם אלה, ועלולים לגרור את המשתנים, ומשתנים, הם אלה, הם זרם תאים מתוחכמות זרם תאים מתוחכמות זמן קצר יותר, והם לא מפותחים, והם לא מפותחים, ומשתנים, הם, והם לא מפותחים, הם, הם, הם, הם, הם, הם, הם, הם, אבל הם, אבל הם,

סוגי טקסט Surface Textures for Marine Applications

המונחים:

רציפים הם בין מרקמים משטחים שנלמדים ביותר.אלה מורכבים מצמחים קטנים, מקבילים - בצורת V או מדרגים - מופרשים בכיוון של זרימת מים.הצמחים, לעתים קרובות רק כמה עשרות עד מאות מיקרומטרים קיימים עמוק ומרחב במרווחים דומים, פועלים על ידי שינוי שכבת הגבול הסוערת במקום חיסול של פתורים, אשר הוכיחו את הפחתתם של 5 עד מאות מנפחים של קירות מסולקים לצמיתות.

מיקרו-פטרונים ודימפלים

בהשראת פני השטח של כדורי גולף, מיקרו-פטרונים כגון דיודות hemispherical או סינוסיפול פגום יכול להיות מיושם על משטחים של hull. בניגוד riblets, דפוסים אלה אינם בהכרח מתאימים עם זרימתם.הם לתפקד על ידי גרימת זעזועים מקומיים באופן מבוקר, אשר יכול להפחית את הלחץ על ידי קידום הדבקות על פני כדור, יוצר שכבה דומה לגרורתי יותר.

הידרופובי וסופריופוביות מתקפלות

דליפות מים מציעה שדרה נוספת לירידה בגרור.ציפוי הידרופוביים (זווית מגע > 90 מעלות) וציפוי superhydrophobic (זווית מגע > 150 מעלות) לגרום למים להתפוגג ולגלגל את פני השטח.כאשר submerged, ציפויים אלה יכולים למלכוד שכבת אוויר דק בין נפח המים למרקם - עם זאת תופעה ידועה כמשטח אווירי חום גבוה, המאפשרת לחץ דם נמוך מאוד.

שם הסרטון: Shark Skin and Beyond

(אולי) פני השטח הטבעי האיקוני ביותר של גרגרי גרור הוא העור של כרישים מהירים, מכוסה מבנים זעירים דמויי שיניים הנקראים דגני עור דרמטיים.המדנים האלה מוכוונים עם זרימה ותכונות מחסניות דמויות ריצוף, אבל הצורה שלהם מורכבת יותר - לעתים קרובות עם טיפים דמויי כתר ובסיסים גמישים.

טקסט פעיל והתאמה

הגבול הבא כרוך משטחים שיכולים לשנות את המרקם שלהם בתגובה לתנאי זרימה.לדוגמה, סגסוגת בצורת-זיכרון או שלפוחית השתן pneumatic יכול לשנות גובה riblet או עומק בשפע כדי לייעל ביצועים במהירויות שונות או במדינות ים שונות. בעוד שעדיין ניסיוניות במידה רבה, מרקמים מתאימים כאלה מבטיחים להתגבר על להקות התפעול הצרות של מרקמים סטטיים, אשר לעתים קרובות אופטימיזציה עבור נקודה אחת.

מכניזם של ניכוי דרג

מרקמים משטח להפחית את גרר באמצעות כמה מנגנונים הקשורים בין-תחומיים.האפקט העיקרי הוא על שכבת הגבול (FLT: 1) (Riblets, למשל, להגדיל את עובי תת-קרקעית מול הקיר, צמצום הלחץ הסגור של הקיר (בינתיים), משטח הידרופובי להפחית את הגבול היעיל של העיכובים דרך שכבות ומיקרו-מיקרו-טרמפטים יכול בעיקר להזיז את השברים, שבו ניתן להזיזומים ממרחקים.

(הופנה מהדף ⁇ ) אין להבטיח את ההפחתה של כל התנאים: ממד הטקסטורה חייב להיות בקנה מידה אל עובי ה- cc-cous המקומי של סובייקט, אשר תלוי במספר ריינולדס ובכך מהירות כלי שיט.המרקמים מישויים יכול למעשה להגדיל את מהנדסי הגרור בדרך כלל להשתמש בדינמיקה נוזלית חישובית (CFD) כדי לחזות ביצועים לפני בדיקה גופנית.

הרמת כוסית עם משטחים

(הדור במסעים ימיים (למשל, הידרופוחיות) וגלות (מפרשים) תלוי ביצירת לחץ שונה בין פני השטח העליון והנמוך יותר; טקסט יכול לשפר את יחסי המעלית לרדמה על ידי צמצום נזילות הגרורות (למשל, שמירה על קיבולת מוגברת של מחסנים) באופן משמעותי על פני השטח (למשל, החלת משקעים להפחתה של הידרופוחיות גבוהה עלולה לגרום לעיכובים בזווית גבוהה של הדבקה של צמיגים).

יתרונות מעשיים והשלכות תפעוליות

  • (FLT:0)פלואל חסכונות: 1FLT עבור כלי שיט גדולים ששורפים שמן דלק כבד, אפילו ירידה של 5% בגרור מתרגם למליוני דולרים בחיסכון על פני חיי הספינה. הפחתה של 10% בהתנגדות חיכוך עבור נושאת בפנמה יכול לחסוך מעל 100,000 ליטר של דלק בשנה.
  • (FLT:0Speed ו- Range:FLT:1 , כלי שיט ימיים במהירות גבוהה יכולים להשיג מהירויות גבוהות יותר או באותה מהירות עם מנועים קטנים יותר, זה גם מרחיב טווח תפעולי - יתרון קריטי עבור צוללות או כלי מלאכה מיסיונריים.
  • (FLT:0)Stability and Seakeeping: FIRLT:1) שיפור מאפייני המעלית על סיכלים וייצובים מאפשרים לגלגל טוב יותר לחיחות וקצבה מהירה בים קשים.
  • (FLT:0)Biofouling Resistance:FLT:1 כמה מרקמים - במיוחד משטחים סופר-hydrophobic ומיקרו-טופוגרפיה - לכידת ההתיישבות של barnacles, אצות ואורגניזמים ימיים אחרים.זה מפחית את הצורך בצבעים אנטי-פופולטיביים, אשר לעתים קרובות מכילים ביוצידות רעילות, הורדת ההשפעה הסביבתית והתחזוקה.
  • (FLT:0) לחנך רעש ו- Vibration: ⁇ 1 על ידי שליטה בהפרדה ובסגידה של פריטקס, מרקמים יכולים להפחית את הכוחות הבלתי יציבים שגורמים לרטט ולרעש מעוות.זה חשוב במיוחד עבור גניבות ימיים וכלי מחקר הדורשים פעולות שקטות.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה שלהם, מרקמים פני השטח עומדים כמה מכשולים לאימוץ נרחב (FLT:0DurabilityFLT:1 נשאר הדאגה העיקרית של Riblets יכול להיות מוצלב על ידי משקעים, קרח, או מגע עם מחסנים, בעוד ציפויים הידרופוביים עשויים לרסום או לאבד את הדחייה שלהם לאורך זמן.

מחקרים ויישומים אמיתיים

משלוח מסחרי

[הספינה היפנית Oshima Shipbuilding, בשיתוף עם חברת המשלוח Mitsui O.S.K. Lines ו- National ימי מחקר המכון, ערכה ניסוי בקנה מידה מלא בשנת 2019 באמצעות סרט קדחתני החל מ- 185 מטר המוביל ל- 184 מטר נסיעה של יוניון-Fterner, שמרה על הפחתה ממוצעת של 4.5% למרות הצטברות מופרזת, מה שהוביל לחיסכון של 0.8% לאחר החיכוך של 3.

יאכטות מירוץ

גביע אמריקה ו-Volvo Ocean Race כבר זמן רב מעבדות עבור הנדסה על פני השטח קיצוני. סירות גביע השתמש riblets, ציפוי הידרופובי, ואפילו קרום פעיל על סיתרים.ב גביע אמריקה 2017 גביע, הידרופובליים של הקבוצה המנצחת הציגה מיקרו-צמחים מקופח לייזר כי לעתים שיפור פי למעלה-3% היתרון התחרותי ב-2%, שם הוא תרגם שבריריות גבוהה יותר מ-6%.

דרישות הצי

משרד המחקר הימי של ארה"ב מימן עבודה נרחבת על ציפויים בהשראת כרישים לצמצום גרר ו biofouling על צוללות. A מחקר באמצעות רכב תת-ימי תלת-מימי עם שיהל מחום מחוול מצופה הראה ירידה של 7% בכוח ההנעה במהירות.

קווי עתיד וגבולות מחקר

(האבולוציה של מרקמים פני השטח בהנדסה ימית היא שילוב עם כמה טכנולוגיות אחרות.FLT:0Machine Learning ו- CFDFLT:1) המאפשר אופטימיזציה גבוהה של מרקמים גיאוגרפיים, חומרים, וסידורים אחרים, במקום לחקות את הטבע ישירות, מהנדסים יכולים כעת לבדוק מרקמים מותאמים לצורות כלי שיט ספציפיים ולפרופילים תפעוליים.

מחקר יסודי הוא המקדם את הגבולות של הפחתה של פני השטח סופרילופוביים עם plastrons ייצוב יכול להשיג באופן תיאורטי אורך חלק של עשרות מיקרומטר, צמצום חיכוך העור ב-40% או יותר תחת תנאים laminar. עם זאת, שמירה על זה בזרימה סוערת במספרים גבוהים של ריינולדס נשאר חמקמק נוסף הוא LT:0 מצופה מטושטשים כגון פולשים מודרניים; אבל מטושטשים מודרניים; אבל הם עלולים אלה היו מטושטשים מטושטשים מטושטשים מטושטשים מטושטשים ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

לבסוף, שילוב של מרקמים משטח עם FLT:0air lubricationture מערכות 1: (שם בועות מוזרקות לאורך השאול) יכול להניב השפעות סינרגיסטיות. טקסטורות יכול לייצב את שכבת הבועה, למנוע הפללה ושיפור ניסויים מוקדמים מצביעים על כך שקצב הזרקת אוויר מרקם צריך להפחתה יעילה על ידי 30%, חיסכון באנרגיה.

העתיד של מרקמים פני השטח בכלי הים אינו חידוש יחיד, אלא שכבת טכניקות מרובות, משלימים.על ידי מניפולציה זרימה במיקרו-סקאלה, אנו יכולים להשיג הישגים מקרוסקופיים ביעילות, קיימות וביצועים.

מסקנה

מרקמים משטח מייצגים אסטרטגיה מוכחת אך עדיין מתפתחת לשיפור הביצועים הידרודינמיים של כלי שיט ימיים.ממחטים ודיונים המסוגלים לכרישים-קיקין מחקים וציפויים על-ידי הציפויים, שינויים אלה מציעים הפחתה מוחשית בגרור ושיפורים במעלית. ניסויים בעולם האמיתי מאשרים חיסכון דלק של כמה אחוזים, בעוד ניסויים מעבדה מבטיחים רווחים גדולים יותר פעם עמידות ואתגרים מדרגיים הם להתגבר על פני השטח המתקדם, ולהגדיל את הגדלים, כדי להגדיל את המתקדמים, ולהגדיל את הסוללות, ולהגדיל את המתקדמים, יכולות להיות תכונות ייצור, יכולות להיות נמוכות יותר, ולהגדיל את התקני ייצור, יכולות להיות מתקדמות, ולהגדיל את התקני ייצור, ולהגדיל את התקני ייצור, יכולות להיות נמוכות יותר, ולהגדיל את עלויות ייצור, ולהגדיל את עלויות ייצור, ולהגדיל את התקני ייצור, ולהגדיל את התקני ייצור, ולהגדיל את עלויות ייצור, יכולות להיות נמוכות יותר, ולהגדיל את התקני ייצור, ולהגדיל את התקני ייצור, יכולות להיות נמוכות יותר, יכולות להיות נמוכות יותר, ולהגדיל את עלויות ייצור, יכולות להיות נמוכות יותר, ולהגדיל את הסוללות גבוהות יותר, ולהגדיל את הסוללות גבוהות יותר, יכולות להיות יעילות גבוהה יותר, ולהגדיל

(ב) ◄ ⁇

  1. דין, B., & Bhushan, B. (2010) , משטחים של כרישים להפחתה של נוזל-דראג בזרימה סוערת: סקירה.FLT:0osophicalעסקאות של החברה המלכותית ALACFLT:1, 368 (1929), 4775-48.FLT:2doi108/2010.
  2. [ג'וש] ג'יי.ג'י ריג'י, ג'. (2011): הפחתה של חלילים (הפרקים:0Journal of Fluid MechanicsuaFLT:1, 676, 21–47.FLT:2doi156/jfm.2010.103ph.10
  3. פארק, H., & Lee, S. (2019) אפקט של תצורה פשוטה על הביצועים האירודינמיים של NACA 0012 Airfoil.FLT:0;0,17 של מדע מכונות וטכנולוגיה FLT:1, 33, 1671-1678.FLT:2doi ;2doi s123/s12206-019-017-317-317:
  4. ימאמורי, א', ו' (2020), מדידתו המלאה של אפקט הפחתת גרגרי על ידי סרט ראט על נושאת גדולה.