特許 7481199 部分浸漬式周期的リブレット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】部分浸漬式周期的リブレット

(51)【国際特許分類】

   F15D 1/12 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

F15D1/12

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020139847

(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公開番号】P2021032416

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2023-08-01

(31)【優先権主張番号】16/547,351

(32)【優先日】2019-08-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504242618

【氏名又は名称】ロッキード マーティン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＯＣＫＨＥＥＤ ＭＡＲＴＩＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100128428

【弁理士】

【氏名又は名称】田巻 文孝

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン アール スミス

(72)【発明者】

【氏名】パトリック ジェイ ヤグル

(72)【発明者】

【氏名】ポール ダグラス マクルーア

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６０９２７６６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４２８４３０２（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１３９０４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表昭６０－５００９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ １／３４

Ｂ６４Ｃ ２１／００

Ｆ１５Ｄ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗を減少させる方法であって、
物理的物体の第１の部分上に滑らかな表面を形成するステップと、
前記物理的物体の第２の部分上に周期的リブレットを形成するステップと、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレット上にかつ前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面上に流れを発生させるステップとを含み、
前記物理的物体の前記第２の部分は、前記物理的物体の前記第１の部分に隣接して位置し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の平面の上方に配置され、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面の下方に配置され、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの長さは、前記流れの方向に平行に延びる、方法。

【請求項2】

前記流れの前記方向における前記物理的物体の前記第１の部分の横断面積は、前記流れの前記方向における前記物理的物体の前記第２の部分の横断面積に等しい、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山を前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも同一距離上方のところに形成するステップと、
前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷を前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも前記同一距離下方のところに形成するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットを同一長さに形成するステップと、
前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面を前記周期的リブレットと同一長さに形成するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大高さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大幅は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの長さは、各リブレットのそれぞれの前記最大高さの１０倍から５０倍までの範囲内にある、請求項１記載の方法。

【請求項6】

前記物理的物体の前記第１の部分は、第１の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第１の部分の前記移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にあり、
前記物理的物体の前記第２の部分は、第２の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記第２の移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にある、請求項１記載の方法。

【請求項7】

前記物理的物体は、以下のもの、すなわち、
航空機、
船舶、
乗り物、
パイプライン、
風車、および
飛翔体のうちの１つと関連している、請求項１記載の方法。

【請求項8】

物理的物体であって、
滑らかな表面を備えた第１の部分と、
周期的リブレットを備えた第２の部分とを有し、
前記物理的物体の前記第２の部分は、前記物理的物体の前記第１の部分に隣接して位置し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の平面の上方に配置され、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面の下方に配置されている、物理的物体。

【請求項9】

前記物理的物体の前記第１の部分の横断面積は、前記物理的物体の前記第２の部分の横断面積に等しい、請求項８記載の物理的物体。

【請求項10】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも同一距離上方のところに形成され、
前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも前記同一距離下方のところに形成されている、請求項８記載の物理的物体。

【請求項11】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットは、同一長さを有し、
前記物理的物体の前記長さは、前記周期的リブレットの前記第１の部分の前記滑らかな表面の長さと同一である、請求項８記載の物理的物体。

【請求項12】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大高さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大幅は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの長さは、各リブレットのそれぞれの前記最大高さの１０倍から５０倍までの範囲内にある、請求項８記載の物理的物体。

【請求項13】

前記物理的物体の前記第１の部分は、第１の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第１の部分の前記移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にあり、
前記物理的物体の前記第２の部分は、第２の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記第２の移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にある、請求項８記載の物理的物体。

【請求項14】

前記物理的物体は、以下のもの、すなわち、
航空機、
船舶、
乗り物、
パイプライン、
風車、および
飛翔体のうちの１つと関連している、請求項８記載の物理的物体。

【請求項15】

物理的物体を製造する方法であって、
前記物理的物体の第１の部分上に滑らかな表面を形成するステップと、
前記物理的物体の第２の部分上に周期的リブレットを形成するステップとを含み、
前記物理的物体の前記第２の部分は、前記物理的物体の前記第１の部分に隣接して位置し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の平面の上方に配置され、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面の下方に配置されている、方法。

【請求項16】

前記物理的物体の前記第１の部分の横断面積は、前記物理的物体の前記第２の部分の横断面積に等しい、請求項１５記載の方法。

【請求項17】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの各山を前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも同一距離上方のところに形成するステップと、
前記周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷を前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面の前記平面よりも前記同一距離下方のところに形成するステップとをさらに含む、請求項１５記載の方法。

【請求項18】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットを同一長さに形成するステップと、
前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面を前記周期的リブレットと同一長さに形成するステップとをさらに含む、請求項１５記載の方法。

【請求項19】

前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大高さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの最大幅は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満であり、
前記周期的リブレットのうちの各リブレットの長さは、各リブレットのそれぞれの前記最大高さの１０倍から５０倍までの範囲内にある、請求項１５記載の方法。

【請求項20】

前記物理的物体の前記第１の部分は、第１の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第１の部分の前記移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にあり、
前記物理的物体の前記第２の部分は、第２の移行表面をさらに有し、
前記物理的物体の前記第２の部分の前記第２の移行表面と前記物理的物体の前記第１の部分の前記滑らかな表面とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内にある、請求項１５記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示内容、すなわち本発明は、一般に、リブレット、特に部分的に浸漬される周期的リブレット（部分浸漬式周期的リブレット）に関する。

【背景技術】

【0002】

流体（例えば、空気または水）を通って動く物体（例えば、航空機または船舶）は、抗力または抵抗を受ける。物体の受ける抗力の増加により、物体が流体を通って動くのに必要なエネルギーが増大する。例えば、設定された速度で動く航空機の受ける抗力の増加により、航空機が同じ設定された速度で空気を通って動くのに必要な動力が増大する。かくして、抗力は、航空機用燃料の消費量および航空機の飛行範囲について相当大きな影響を及ぼす。

【発明の概要】

【0003】

一実施形態によれば、抵抗を減少させる方法は、物理的物体の第１の部分上に滑らかな表面を形成するステップを含む。本方法は、物理的物体の第２の部分上に周期的リブレットを形成するステップをさらに含む。本方法は、物理的物体の第２の部分の周期的リブレット上にかつ物理的物体の第１部分の滑らかな表面上に流れを発生させるステップをさらに含む。物理的物体の第２の部分は、物理的物体の第１の部分に隣接して位置する。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の上方に配置される。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の下方に配置される。周期的リブレットのうちの各リブレットの長さは、流れの方向に平行に延びる。

【0004】

別の実施形態によれば、物理的物体は、滑らかな表面を備えた第１の部分を有する。本物理的物体は、周期的リブレットを備えた第２の部分をさらに有する。物理的物体の第２の部分は、物理的物体の第１の部分に隣接して位置する。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の上方に配置される。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の下方に配置される。

【0005】

さらに別の実施形態によれば、物理的物体を製造する方法は、物理的物体の第１の部分上に滑らかな表面を形成するステップを含む。本方法は、物理的物体の第２の部分上に周期的リブレットを形成するステップをさらに含む。物理的物体の第２の部分は、物理的物体の第１の部分に隣接して位置する。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの各リブレットの各山は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の上方に配置される。物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の下方に配置される。

【0006】

本発明の技術的利点は、以下のうちの１つまたは２つ以上を含むことができる。物理的物体への部分的に浸漬されるリブ付き表面の使用により、滑らかな表面または突出したリブ付き表面を備えた物理的物体と比較して、物理的物体の受ける全体的抵抗（これは、圧力抵抗および粘性抵抗を含む）が減少し、それにより物体が流体（例えば、気体または液体）を通って動くのに必要な動力が少なくなるので燃料費を著しく減少させることができる。部分浸漬式リブ付き表面を用いる物理的物体、例えば航空機の受ける抵抗減少はまた、滑らかな表面を備えた物理的物体と比較して物理的物体の飛行範囲（すなわち、航空機が離陸と着陸との間で飛行することができる最大距離）を増大させることができる。ある特定の実施形態では、抵抗減少により、推進入力が一定の場合により高い最大速度を得ることができる。幾つかの実施形態では、部分浸漬式周期的リブレットは、乱流境界層に隣接して位置する高温または低温の表面上における熱伝達量を減少させることができ、それにより特定の用途に必要な断熱材を減少させることができる。部分浸漬式周期的リブレットの使用は、かかる高温または低温の表面からの乱流境界層中の流れの分離を遅延させまたは阻止することができ、それにより空気力学的抵抗を減少させ、物理的物体（例えば、航空機翼）に加わる揚力を増大させるとともに／あるいは推進システムの性能を向上させることができる。

【0007】

他の技術的利点は、以下の図、説明、および特許請求の範囲の記載から当業者には容易に明らかであろう。さらに、特定の利点を上記において列挙したが、種々の実施形態は、列挙した利点のうちの全て、幾つかを含む場合があり、またはこれらを全く含まない場合がある。

【0008】

本発明の理解を助けるため、次に、添付の図面と関連して行われる以下の説明を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】例示の実施形態にしたがって部分浸漬式周期的リブレットを備えた物理的物体を示す図である。

【図1B】例示の実施形態にしたがって図１Ａの物理的物体の縦断面を示す図である。

【図2A】例示の実施形態にしたがって突出したリブレットパターンの横断面を示す図である。

【図2B】例示の実施形態にしたがって部分浸漬式リブレットパターンの横断面を示す図である。

【図3A】例示の実施形態にしたがって突出したリブレットパターンを有する物理的物体と関連した圧力出力パターンを示す図である。

【図3B】例示の実施形態にしたがって部分浸漬式リブレットパターンを有する物理的物体と関連した圧力出力パターンを示す図である。

【図4】突出したリブレットパターンを有する物理的物体によって生じる抵抗を例示の実施形態にしたがって部分浸漬式リブレットパターンを有する物理的物体と比較した棒グラフ図である。

【図5】例示の実施形態にしたがって、部分浸漬式リブレットパターンを用いて表面上の抵抗を減少させる例示の方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態は、物理的物体であって、これら物理的物体の表面上の抵抗（これは、圧力抵抗および摩擦抵抗を含む）を減少させるために使用できる部分的に浸漬される（部分浸漬式）周期的リブレットを有する物理的物体に関する。リブレットは、物理的物体（例えば、乗り物）の表面に設けられた極めて小さい（例えば、深さ１インチ（２．５４ｃｍ）の１／１００未満）溝またはチャネルである。リブレットは、流れの方向に平行に延びる。部分浸漬式周期的リブレットは、物品の滑らかな表面の下方に部分的に浸漬されるリブレットを備えた領域である。部分浸漬式周期的リブレットを有する領域に続き、滑らかな表面の短い区分が続く場合がある。この中間パターンは、物品の表面の長さにわたって繰り返される場合がある。

【0011】

物品の表面の上方に突出した従来型リブレットが壁近傍乱流構造体を抑止することによって抵抗を減少させるが、従来型リブレットはまた、湿潤領域を増大させる。本明細書において開示される部分浸漬式周期的リブレットの技術的思想は、乱流構造体の減衰がリブレット区分の端を越えて続き、それによりリブレットおよび滑らかな領域上の抵抗が減少するという事実を利用している。滑らかな領域とリブレットの領域を交互に配置して湿潤領域を減少させることによって抵抗が減少する。リブレットを部分的に浸漬させることにより、突出した周期的または可変高さリブレットと比較して、滑らかな表面とリブレット表面との移行領域の圧力抵抗が減少する。リブレットは、滑らかな領域とリブレット領域との間に一定の横断面積を作るよう部分的に浸漬される。したがって、本発明の実施形態は、突出した周期的リブレットと比較して、周期的リブレットという技術的思想の圧力抵抗による不利益を減少させるために部分浸漬式周期的リブレットを使用する。

【0012】

図１～図５は、部分的に浸漬される周期的リブレット（部分浸漬式周期的リブレット）と関連した例示の装置および方法を示している。図１Ａは、部分浸漬式周期的リブレットを備えた例示の物理的物体を示し、図１Ｂは、図１Ａの物理的物体の例示の縦断面を示している。図２Ａは、突出したリブレットパターンの例示の横断面を示し、図２Ｂは、部分浸漬式リブレットパターンの例示の横断面を示している。図３Ａは、突出したリブレットパターンを有する物理的物体と関連した例示の圧力出力パターンを示し、図３Ｂは、部分浸漬式リブレットパターンを有する物理的物体と関連した例示の圧力出力パターンを示している。図４は、突出したリブレットパターンを有する物理的物体によって生じる抵抗を部分浸漬式リブレットパターンを有する物理的物体と比較した例示の棒グラフ図を示している。図５は、部分浸漬式リブレットパターンを用いて表面上の抵抗を減少させる例示の方法を示している。

【0013】

図１Ａは、部分浸漬式周期的リブレット１１０を有する例示の物理的物体１００を示している。部分浸漬式周期的リブレット１１０を備えた物理的物体１００を用いると、部分浸漬式周期的リブレット１１０なしの物理的物体または突出した周期的リブレット（例えば、図２Ａの突出したリブレット２１２）を備えた物理的物体１００と比較して、表面上の全体的抵抗（例えば、空気力学的抵抗または流体力学的抵抗）を減少させることができる。物理的物体１００の１つまたは２つ以上の部分を鋼、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、プラスチック、ガラス繊維、これらの組み合わせ、または任意他の適当な材料で作ることができる。

【0014】

物理的物体１００は、抵抗（例えば、表皮摩擦抵抗および圧力抵抗）の影響をうける任意の物体である。例えば、物理的物体１００は、航空機（例えば、飛行機、ヘリコプター、小型飛行船、ドローンなど）の一コンポーネント（例えば、外側本体の一部分）、船舶（例えば、貨物船、乗客船、カヌー、ラフトなど）の一コンポーネント、モーター付き乗り物（例えば、トラック、自動車、列車、スクーターなど）の一コンポーネント、モーター付きではない乗り物（例えば、自転車、スケートボードなど）の一コンポーネント、宇宙航空機（例えば、宇宙船、衛星など）の一コンポーネント、風車、飛翔体（例えば、ミサイル）、または抵抗を受けることができる任意他の物理的物体であるのが良い。ある特定の実施形態では、抵抗は、周囲の流体（例えば、空気）に対して動いている物理的物体１００（例えば、航空機の翼）の相対運動とは逆に作用する力によって生じる場合がある。幾つかの実施形態では、抵抗は、気体の粘度によって生じる。ある特定の実施形態では、抵抗は、物理的物体１００（例えば、パイプまたはダクトの一区分）の表面の近くに位置する流体（例えば、水）の粘度に起因して生じる場合がある。

【0015】

図１Ａの物理的物体１００は、第１の部分１２０、第２の部分１３０、および第３の部分１４０を有する。第１の部分１２０は、滑らかな表面１２２を有し、第２の部分１３０は、リブ付きの表面１３２を有し、第３の部分１４０は、滑らかな表面１４２を有する。ある特定の実施形態では、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２および／または第３の部分１４０の滑らかな表面１４２は、平坦である。幾つかの実施形態では、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２および／または第３の部分１４０の滑らかな表面１４２は、曲率を有する場合がある。図１Ａの例示の実施形態では、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２は、物理的物体１００の第３の部分１４０の滑らかな表面１４２と同一の平面に沿って位置する。物理的物体１００の第２の部分１３０は、部分浸漬式周期的リブレット１１０を有する。第２の部分１３０の部分浸漬式周期的リブレット１１０は、リブ付きの表面１３２を形成する。

【0016】

物理的物体１００の第２の部分１３０の部分浸漬式周期的リブレット１１０は、物理的物体１００の第１の部分１２０から物理的物体１００の第３の部分１４０まで及んでいる。物理的物体１００の各部分浸漬式周期的リブレット１１０は、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面（例えば、図１Ｂの平面１８０）の下に部分的に押し下げられており、その結果、各部分浸漬式周期的リブレットの上側部分が物理的物体１００から遠ざかる方向に第１の部分１２０の滑らかな表面１２２のこの平面を越えて延びるようになっている。ある特定の実施形態では、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２より上方に位置する部分浸漬式される周期的リブレット１１０の上側部分の横断面積は、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の表面より下に位置する部分浸漬式される周期的リブレット１１０によって生じる空所の横断面積にほぼ（１０パーセント以内）等しい。

【0017】

各部分浸漬式周期的リブレット１１０は、山１１２を有する。各部分浸漬式周期的リブレット１１０の各山１１２は、物理的物体１００から遠ざかる方向に見て滑らかな表面１２２の平面から最も遠くに位置する部分浸漬式周期的リブレット１１０の外面に沿う場所（例えば、点、平面、隆起部など）である。図１Ａの例示の実施形態では、部分浸漬式周期的リブレット１１０の山１１２は、物理的物体１００の滑らかな表面１２２の平面よりも上方に所定の距離（例えば、０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ））延びている。幾つかの実施形態では、１つまたは２つ以上の部分浸漬式周期的リブレット１１０の１つまたは２つ以上の山１１２は、とがった先端部を形成する場合がある。幾つかの実施形態では、１つまたは２つ以上の部分浸漬式周期的リブレット１１０の１つまたは２つ以上の山１１２は、平坦なまたは丸形の山表面を形成する場合がある。

【0018】

隣り合う部分浸漬式周期的リブレット１１０の交差部は、谷１１４を形成している。隣り合う部分浸漬式周期的リブレット１１０相互間の各谷１１４は、物理的物体１００に向かう方向に見て滑らかな表面１２２の平面から最も遠くに位置する部分浸漬式周期的リブレット１１０の外面に沿う点である。図１Ａの例示の実施形態では、部分浸漬式周期的リブレット１１０の谷１１４は、物理的物体１００の滑らかな表面１２２よりも所定の距離（例えば、０．００１インチ）下方に配置されている。幾つかの実施形態では、部分浸漬式周期的リブレット１１０は、隣り合う部分浸漬式周期的リブレット１１０が交差することがないよう互いに間隔を置いて配置されるのが良い。例えば、各部分浸漬式周期的リブレット１１０相互間の各谷１１４は、平坦なまたは丸形の谷表面である場合がある。ある特定の実施形態では、１つまたは２つ以上の部分浸漬式周期的リブレット１１０の１つまたは２つ以上の谷１１４は、とがった先端部を形成する場合がある。

【0019】

図１Ａの物理的物体１００は、部分浸漬式周期的リブレット１１０、山１１２、谷１１４、第１の部分１２０、滑らかな表面１２２、移行表面１２４、第２の部分１３０、リブ付き表面１３２、移行表面１３４、移行表面１３６、第３の部分１４０、滑らかな表面１４２、および移行表面１４４について特定の数を示しているが、本発明は、任意適当な数の部分浸漬式周期的リブレット１１０、山１１２、谷１１４、第１の部分１２０、滑らかな表面１２２、移行表面１２４、第２の部分１３０、リブ付き表面１３２、移行表面１３４、移行表面１３６、第３の部分１４０、滑らかな表面１４２、および移行表面１４４を想定している。例えば、図１Ａの物理的物体１００は、滑らかな表面１４２を備えた第３の部分１４０に隣接して位置する部分浸漬式リブ付き表面を備えた第４の部分を有することができる。

【0020】

図１Ａの物理的物体１００は、部分浸漬式周期的リブレット１１０、山１１２、谷１１４、第１の部分１２０、滑らかな表面１２２、移行表面１２４、第２の部分１３０、リブ付き表面１３２、移行表面１３４、移行表面１３６、第３の部分１４０、滑らかな表面１４２、および移行表面１４４について特定の配置状態を示しているが、本発明は、部分浸漬式周期的リブレット１１０、山１１２、谷１１４、第１の部分１２０、滑らかな表面１２２、移行表面１２４、第２の部分１３０、リブ付き表面１３２、移行表面１３４、移行表面１３６、第３の部分１４０、滑らかな表面１４２、および移行表面１４４の任意適当な配置状態を想定している。例えば、第３の部分１４０の滑らかな表面１４２は、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２とは異なる平面のところに位置することができる。

【0021】

図１Ｂは、図１Ａの物理的物体１００の例示の長手方向縦断面１５０を示している。図１Ｂの縦断面１５０は、第１の部分１２０の表面１２２、第２の部分１３０の谷１１４、および第３の部分１４０の滑らかな表面１４２を切断して示したものである。物理的物体１００の第１の部分１２０は、長さＬ１を有し、物理的物体１００の第２の部分１３０は、長さＬ２を有し、物理的物体１００の第３の部分１４０は、長さＬ３を有する。図１Ｂの例示の実施形態では、第２の部分１３０の各部分浸漬式周期的リブレット１１０は、ほぼ（１０パーセント以内の）同一の長さＬ２を有する。幾つかの実施形態では、第２の部分１３０の１つまたは２つ以上の浸漬状態の周期的リブレット１１０は、互いに異なる長さを有しても良い。

【0022】

図１Ｂの例示の実施形態では、第１の部分１２０の長さＬ１は、第２の部分１３０の長さＬ２とほぼ同一である、第３の部分１４０の長さＬ３は、第２の部分１３０の長さＬ２とほぼ同一である。図１Ｂの例示の実施形態における長さＬ１、長さＬ２、および長さＬ３は、ほぼ同一の長さであるが、長さＬ１、長さＬ２、および長さＬ３は、任意適当な長さであって良い。例えば、長さＬ１、長さＬ２、および長さＬ３は、２倍だけばらつきがあって良い。

【0023】

物理的物体１００の部分浸漬式周期的リブレット１１０の長さＬ２は、流れ方向１５５に平行に延びている。例えば、物理的物体１００は、航空機の翼であるのが良く、物理的物体１００の部分浸漬式周期的リブレット１１０の長さＬ２は、航空機が飛行状態にあるとき、航空機により生じる流れ方向１５５に平行に延びるのが良い。図１Ｂの例示の実施形態では、部分浸漬式周期的リブレット１１０の山１１２は、物理的物体１００の滑らかな表面１２２の平面１８０の上方に位置し、浸漬状態の周期的リブレット１１０の谷１１４は、滑らかな表面１２２の平面１８０の下方に位置する。

【0024】

物理的物体１００の第１の部分１２０は、移行表面１６０を有する。移行表面１６０は、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面１８０の下方に配置されている。物理的物体１００の第１の部分１２０の移行表面１６０と物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２とのなす角度１７０は、９０°から１５５°までの範囲内（例えば、１３５°）にある。物理的物体１００の第３の部分１４０は、移行表面１６２を有する。移行表面１６２は、第３の部分１４０の滑らかな表面１４２の滑らかな表面１８０の下方に配置されている。物理的物体１００の第３の部分１４０の移行表面１６２と物理的物体１００の第３の部分１４０の滑らかな表面１４２とのなす角度は、９０°から１５５°までの範囲内（例えば、１３５°）にある。

【0025】

物理的物体１００の第２の部分１３０は、各部分浸漬式周期的リブレット１１０の各山１１２の第１の端部のところに移行表面１６４を有する。第２の部分１３０の移行表面１６４は、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面１８０の上方に配置されている。第２の部分１３０の移行表面１６４は、移行表面１６４の縁が第１の部分１２０の滑らかな表面１２２に沿って作られるよう第１の部分１２０の滑らかな表面１２２と交差している。物理的物体１００の第２の部分１３０の移行表面１６４と物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２のなす角度１７４は、９０°から１５５°までの範囲内（例えば、１３５°）にある。

【0026】

物理的物体１００の第２の部分１３０は、各部分浸漬式周期的リブレット１１０の各山１１２の第２の端部のところに移行表面１６６を有する。第２の部分１３０の移行表面１６６は、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面１８０の上方に配置されている。第２の部分１３０の移行表面１６６は、移行表面１３６の縁が第３の部分１４０の滑らかな表面１４２に沿って作られるよう第３の部分１４０の滑らかな表面１４２と交差している。物理的物体１００の第２の部分１３０の移行表面１６６と物理的物体１００の第３の部分１４０の滑らかな表面１４２のなす角度１７６は、９０°から１５５°までの範囲内（例えば、１３５°）にある。

【0027】

ある特定の実施形態では、第１の部分１２０の滑らかな表面１２２、第２の部分１３０の部分浸漬式周期的リブレット１１０、および第３の部分１４０の滑らかな部分１４２によってつくられる間欠的パターンは、所定の長さに沿って繰り返す。例えば、この間欠的パターンは、飛行機翼の幅に沿って繰り返すのが良い。長さＬ１、長さＬ２、および長さＬ３は、物理的物体１００の各部分相互間の移行表面の中心から測定される。図１Ｂに示されているように、長さＬ２は、物理的物体１００の滑らかな表面１２２の平面１８０に沿って移行表面１６０の中心から移行表面１６２の中心まで測定される。

【0028】

部分浸漬式周期的リブレット１１０は、滑らかな領域（例えば、第１の部分１２０および第３の部分１４０）とリブ付き領域（例えば、第２の部分１３０）との間に一定の横横断面積を生じさせる平面１８０の下に部分的に浸漬されている。例えば、各部分浸漬式リブレット１１０の各山１１２は、滑らかな表面１２２の平面１８０よりも所定の距離上方のところに配置されるのが良く、各部分浸漬式リブレット１１０の各谷１１４は、滑らかな表面１２２の平面１８０よりも同一の所定の距離下方に配置されるのが良く、その結果、部分浸漬式周期的リブレット１１０により作られた表面領域が平面１８０の上方と下方において同一であるようになっている。ある特定の実施形態では、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面１８０の上方に位置する部分浸漬式周期的リブレット１１０の上側部分の体積は、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面１８０の下方に位置する部分浸漬式周期的リブレット１１０により作られた空所の容積にほぼ（１０パーセント以内）等しい。部分浸漬式周期的リブレット１１０の一定断面領域を流れ方向１５５に維持することにより、以下の図３Ａ、図３Ｂ、および図４に示されているように、他のリブレットパターンと比較して、圧力抵抗に関する不利益が減少する。

【0029】

図２Ａは、突出したリブレットパターン２１０の例示の横断面２００を示している。突出リブレットパターン２１０は、隣接の表面の平面の上方に突き出た突出リブレット２１２のパターンである。例えば、図１Ａの例示の実施形態を参照すると、突出リブレット２１２は、物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面の上方に配置され、その結果、隣り合う突出リブレット２１２相互間の各谷が物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面に沿って配置されるようになっているのが良い。突出リブレット２１２のリブ付き表面を有する物理的物体は、動的（例えば、空気力学的または流体力学的）流れを受けたときに、滑らかな表面を有する同等な物理的物体よりも受ける摩擦抵抗が小さい。しかしながら、突出リブレットパターン２１０の幾何学的形状に起因して、突出リブレット２１２のリブ付き表面を有する物理的物体は、動的流れを受けたときに、滑らかな表面を有する同等な物理的物体よりも受ける圧力抵抗が高い。

【0030】

図２Ａの例示の実施形態では、突出リブレットパターン２１０は、ベースライン２２０の上方に突き出ている。ベースライン２２０は、隣接の表面（例えば、図１Ａの滑らかな表面１２２）の平面に相当する。図２Ａの突出リブパターン２１０は、のこ歯パターンである。突出リブレットパターン２１０の各突出リブレット２１２は、山２１４を有する。各突出リブレット２１２の山２１４のベースライン２２０に対する高さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）未満である。幾つかの実施形態では、各突出リブレット２１２の各山２１４の高さは、０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）から０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）までの範囲内（例えば、０．００１８インチ（０．０４５７ｍｍ））にあるのが良い。各突出リブレット２１２の各山２１４は、角度２３０をなしている。角度２３０は、４５°から１３５°までの範囲内にあるのが良い。図２Ａの例示の実施形態では、角度２３０は、９０°である。ある特定の実施形態では、各突出リブレット２１２は、横断面２００のベースライン２２０に垂直でありかつこの上方に配置された二次元（２Ｄ）の薄型板状のリブレットであるのが良い。２Ｄ薄型板状リブレットは、一連のチャネルを作るのが良く、薄いブレードがチャネル壁を構成している。

【0031】

突出リブレットパターン２１０の隣り合う突出リブレット２１２は、谷２１６を形成している。各突出リブレット２１２の各谷２１６は、ベースライン２２０のところに配置されている。各谷２１６は、角度２４０をなしている。角度２４０は、４５°から１３５°までの範囲内にあるのが良い。図２Ａの例示の実施形態では、角度２４０は、９０°である。幾つかの実施形態では、１つまたは２つ以上の谷２１６がベースライン２２０の上方に配置されるのが良い。例えば、各突出リブレット２１２の各谷２１６は、ベースライン２２０よりも０．０００２インチ（０．００５０８ｍｍ）上方に配置されるのが良い。

【0032】

図２Ａの突出リブレットパターン２１０の各突出リブレット２１２は、三角形の形をしている。各突出リブレット２１２は、寸法、形状、および／またはベースライン２２０に対する向きが等しいのが良い。図２Ａの例示の実施形態では、突出リブレットパターン２１０の各突出リブレット２１２は、２つの側部２４２および基部２４４を有する。各突出リブレット２１２の各側部２４２は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満の長さを有する。ある特定の実施形態では、突出リブレットパターン２１０の各突出リブレット２１２の各側部２４２の各長さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）から０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）までの範囲内（例えば、０．００２５インチ（０．０６３５ｍｍ））にある。各突出リブレット２１２の各基部２４４は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満の長さを有する。ある特定の実施形態では、突出リブレットパターン２１０の各突出リブレット２１２の各基部２４４の長さは、０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）から０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）までの範囲内（例えば、０．００３５インチ（０．０８８９ｍｍ））にある。

【0033】

図２Ａの横断面２００は、突出リブレット２１２、山２１４、および谷２１６について特定の数を示しているが、本発明は、任意適当な数の突出リブレット２１２、山２１４、および谷２１６を想定している。例えば、図２Ａの突出リブレットパターン２１０は、８個以上または６個以下の突出リブレット２１２を有することができる。図２Ａの横断面２００は、リブレット２１２、山２１４、および谷２１６について特定の配置状態を示しているが、本発明は、突出リブレット２１２、山２１４、および谷２１６について任意適当な配置状態を想定している。例えば、図２Ａの２つまたは３つ以上の突出リブレット２１２は、互いに異なる寸法、形状、および／または向きを有することができる。もう１つの例として、２つまたは３つ以上の突出リブレット２１２の２つまたは３つ以上の山２１４は、ベースライン２２０よりも上方に互いに異なる高さを有することができる。さらにもう１つの例として、１つまたは２つ以上の突出リブレット２１２の１つまたは２つ以上の山２１４および／または谷２１６は、丸形の点を有することができる。さらに別の例として、側部２４２および基部２４４の長さは、二等辺三角形を形成するよう同一であるのが良い。

【0034】

図２Ａの横断面２００に示されているように、突出リブレットパターン２１０を用いる物理的物体の幾何学的形状により、滑らかな表面と比較して、湿潤面積が増大する。したがって、突出リブレットパターン２１０を備えた物理的物体が動的流れを受けたときに受ける摩擦抵抗は、滑らかな表面を有する同等な物理的物体よりも大きいが、圧力抵抗は、流れ方向における投影面積の増大に起因して増大する。

【0035】

図２Ｂは、部分浸漬式リブレットパターン２６０の例示の横断面２５０を示している。部分浸漬式リブレットパターン２６０は、隣接の表面の平面の上方に部分的にかつこの下方に部分的に配置された、繰り返して位置する部分浸漬式リブレットのパターンである。例えば、部分浸漬式周期的リブレット２６２は、図１Ａの物理的物体１００の第１の部分１２０の滑らかな表面１２２の平面の上方に部分的にかつこの下方に部分的に配置された部分浸漬式状態の周期的リブレット１１０に相当するのが良い。部分浸漬式リブレットパターン２６０を用いる部分浸漬式リブ付き表面を備えた物理的物体は、動的流れを受けたときに受ける摩擦抵抗は、滑らかな表面を有する同等な物理的物体よりも低い。部分浸漬式リブレットパターン２６０を用いる部分浸漬式リブ付き表面を備えた物理的物体は、動的流れを受けたときに受ける圧力抵抗は、滑らかな表面を有する同等な物理的物体よりも高いが、部分浸漬式リブレットパターン２６０によって生じる摩擦抵抗は、図２Ａの突出リブレットパターン２１０により生じる圧力抵抗よりも著しく小さい。

【0036】

図２Ｂの例示の実施形態では、部分浸漬式リブレットパターン２６０は、ベースライン２７０の下方に部分的に浸漬されている。ベースライン２７０は、隣接の表面（例えば、図１Ａの滑らかな表面１２２）の平面に相当する。図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０は、のこ歯パターンである。部分浸漬式リブレット２６０の各部分浸漬式リブレット２６２は、ベースライン２７０の上方に配置された山２６４を有する。各部分浸漬式リブレット２６２の各山２６４は、ベースライン２７０に対する高さが０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）未満である。各山２６４は、角度２８０を形成している。角度２８０は、４５°から１３５°までの範囲内にあるのが良い。図２Ｂの例示の実施形態では、角度２８０は、９０°である。

【0037】

部分浸漬式リブレットパターン２６０の隣り合う部分浸漬式リブレット２６２は、谷２６６を形成している。各部分浸漬式リブレット２６２の各谷２６６は、ベースライン２７０に対する高さが０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）未満である。各部分浸漬式リブレット２６２の各谷２６６は、角度２９０を形成している。角度２９０は、４５°から１３５°までの範囲内にあるのが良い。図２Ｂの例示の実施形態では、角度２９０は、９０°である。

【0038】

図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０の各部分浸漬式リブレット２６２は、三角形の形をしている。各部分浸漬式リブレット２６２は、寸法、形状、および／または向きが等しいのが良い。部分浸漬式リブレットパターン２６０の各部分浸漬式リブレット２６２は、２つの側部２９２および基部２９４を有する。各部分浸漬式リブレット２６２の各側部２９２は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満の長さを有する。ある特定の実施形態では、部分浸漬式リブレットパターン２６０の各部分浸漬式リブレット２６２の各側部２９２の各長さは、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）から０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）までの範囲内（例えば、０．００２５インチ（０．０６３５ｍｍ））にある。各部分浸漬式リブレット２６２の各基部２９４は、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）未満の長さを有する。ある特定の実施形態では、部分浸漬式リブレットパターン２６０の各部分浸漬式リブレット２６２の各基部２９４の長さは、０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）から０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）までの範囲内（例えば、０．００３５インチ（０．０８８９ｍｍ））にある。

【0039】

部分浸漬式リブレット２６２の寸法は、部分浸漬式リブレットパターン２６０の用途で決まる。例えば、各部分浸漬式リブレット２６２の寸法は、流体の速度、流体の粘度および／または密度、物体（例えば、図１の物理的物体１００）の縮尺などで決まる場合がある。ある特定の用途では、部分浸漬式リブレット２６２は、深さが１インチの１／１００未満である。高粘性流体（例えば、油）に関し、部分浸漬式リブレット２６２は、深さが１インチの１／１００を超えるのが良い。ある特定の実施形態では、部分浸漬式リブレット２６２は、乱流壁面スケール変更を用いて寸法決めされるのが良い。例えば、部分浸漬式リブ２６２は、以下の公式、すなわち、無次元スケール変更ｈ＋＝（高さ）×ｓｑｒｔ（（密度）×（壁剪断応力））／（粘度）にしたがって寸法決めされるのが良く、上式においてｈ＋は、５～１６の値に設定されるのが良い。別の一例として、部分浸漬式リブレット２６２は、以下の公式、すなわち、無次元スパン方向離隔距離ｓ＋＝（高さ）×ｓｑｒｔ（（密度）×（壁剪断応力））／（粘度）にしたがって寸法決めされるのが良く、上式においてｓ＋は、８～２５の範囲に設定されるのが良い。

【0040】

図２Ｂの横断面２５０は、部分浸漬式リブレット２６２、山２６４、および谷２６６について特定の数を示しているが、本発明は、任意適当な数の部分浸漬式リブレット２６２、山２６４、および谷２６６を想定している。例えば、図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０は、８個以上または６個以下の部分浸漬式リブレット２６２を有することができる。図２Ｂの横断面２５０は、部分浸漬式リブレット２６２、山２６４、および谷２６６について特定の配置状態を示しているが、本発明は、部分浸漬式リブレット２６２、山２６４、および谷２６６について任意適当な配置状態を想定している。例えば、図２Ｂの２つまたは３つ以上の部分浸漬式リブレット２６２は、互いに異なる寸法、形状、および／または向きを有することができる。もう１つの例として、隣り合う部分浸漬式リブレット２６２相互間の２つまたは３つ以上の谷２６６は、ベースライン２７０の下方に互いに異なる深さを有することができる。さらにもう１つの例として、１つまたは２つ以上の部分浸漬式リブレット２６２の側部２９２および基部２９４の長さは、二等辺三角形を形成するよう同一であるのが良い。

【0041】

図３Ａは、突出リブレットパターン３４０（例えば、図２Ａの突出リブレットパターン２１０）と関連した例示の圧力パターン３００を示している。圧力パターン３００は、物理的物体（例えば図１Ａの物理的物体１００）を表す小規模構造体３１０のシミュレーションを用いて作られたものである。シミュレーションは、スパン方向および流れ方向の広がりが制限された状態の低レイノルズ数チャネルで実施された。図３Ａに示されている圧力勾配の効果をチャネル流れ中のリブレット形態の高分解能コンピュータ計算ラージエディシミュレーション（large eddy simulation ）から評価した。シミュレーションは、突出リブレットパターンを有する表面上の流体（例えば、液体または気体）の流れを模倣している。流れ方向３０５は、突出リブレットパターン３４０の突出リブレットに平行である。シミュレーションの出力は、圧力パターン３００として図３Ａに表示されている。

【0042】

圧力パターン３００の構造体３１０は、図１Ａの滑らかな表面１２２，１４２と類似した滑らかな表面３２０を有する。圧力パターン３００の構造体３１０は、滑らかな表面３２０の上方に突き出た突出リブ付きまたはリブレット表面３３０を有する。突出リブ付き表面３３０は、突出リブレットパターン３４０を形成している。図３Ａの例示の実施形態では、突出リブレットパターン３４０は、図２Ａの突出リブレットパターン２１０に類似したのこ歯パターンである。

【0043】

図３Ａの圧力パターン３００は、シミュレーションによって生じるような時間平均圧力係数（Ｃｐ）の分布状態を示している。Ｃｐは、局所圧力と自由流れ圧力の差と自由流れ領域における動圧の比として定義される無次元パラメータである。Ｃｐ値がゼロであるということは、特定の点のところの圧力が自由流れ圧力と同一であることを示し、Ｃｐ値が１であることは、よどみ点であることを示し、Ｃｐ値がゼロ未満であることは、局所速度が自由流れ速度よりも大きいことを示している。図３Ａの例示の実施形態では、Ｃｐは、所定の時間の長さにわたってとられた時間平均圧力を表している。Ｃｐは、図３Ａの実施形態では、グレースケールとしてあらわされている。最も小さいＣｐ値（すなわち、－０．０４０）は、グレースケールでは最も暗い陰影であり、もっと大きいＣｐ値（すなわち、０．０４０）は、グレースケールでは最も明るい陰影である。したがって、グレースケールは、Ｃｐ値が増大するにつれて陰影が明るくなっている。

【0044】

図３Ａの圧力出力パターン３００におけるグレー（灰色）の互いに異なる陰影によって示されているように、突出リブレットパターン３４０は、－０．０４０から０．０４０までの範囲にわたるＣｐ値のうちの大きな変動値を生じさせる。最も大きなＣｐ値は、流れが流れ方向３０５において滑らかな表面３２０から突出リブ付き表面３３０まで移動しているときに滑らかな表面３２０と突出リブ付き表面３３０との間の前方に向いた移行領域３４４に生じる。最も小さなＣｐ値は、流れが流れ方向３０５において突出リブ付き表面３３０から滑らかな表面３２０に移動しているときに滑らかな表面３２０と突出リブ付き表面３３０との間の後方に向いた移行領域３４６に生じる。浸漬リブレットパターンは、図３Ｂ中において以下に記載されているように、構造体の表面上により一定の圧力を生じさせることによってこれらの圧力差を軽減する。

【0045】

図３Ｂは、部分浸漬式リブレットパターン３９０（例えば、図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０）と関連した例示の圧力パターン３５０を示している。圧力パターン３５０は、図３Ａの同一のシミュレーション技術を用いて作られたものである。流れ方向３５５は、部分浸漬式リブレットパターン３９０の部分浸漬式リブレットに平行である。シミュレーションの出力は、圧力パターン３５０として図３Ｂに表示されている。

【0046】

圧力パターン３５０の構造体３６０は、図１Ａの滑らかな表面１２２，１４２と類似した滑らかな表面３７０を有する。圧力パターン３００の構造体３６０は、滑らかな表面３７０の平面の下方に部分的に引っ込められた部分浸漬式リブ付き表面３８０を有する。部分浸漬式リブ付き表面３８０は、部分浸漬式リブレットパターン３９０を形成している。図３Ｂの例示の実施形態では、部分浸漬式リブレットパターン３９０は、図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０に類似したのこ歯パターンである。

【0047】

図３Ｂの圧力出力パターン３５０におけるグレー（灰色）の互いに異なる陰影によって示されているように、部分浸漬式リブレットパターン３９０は、－０．００８から０．００８までの範囲にわたるＣｐ値のうちの小さな変動値を生じさせる。ほぼ０．００８の正のＣｐ値は、部分浸漬式リブ付き表面３８０に沿って作られ、ほぼ－０．００８の負のＣｐ値は、滑らかな表面３７０に沿って作られる。最も大きなＣｐ値は、流れが流れ方向３５５において滑らかな表面３２０から突出リブ付き表面３３０まで移動しているときに滑らかな表面３２０と突出リブ付き表面３３０との間の移行領域３９４に生じる。最も小さなＣｐ値は、流れが流れ方向３５５において突出リブ付き表面３３０から滑らかな表面３２０に移動しているときに滑らかな表面３２０と突出リブ付き表面３３０との間の移行領域３９６に生じる。したがって、図３Ｂに示された部分浸漬式リブレットパターン３９０は、構造体３６０の表面上により一定の圧力を生じさせることによって図３Ａの圧力パターン３００に示された圧力差を軽減する。

【0048】

図４は、突出リブレットパターンを有する物理的物体によって生じる抵抗を、部分浸漬式リブレットパターンを有する物理的物体と比較する例示の棒グラフ図４００を示している。圧力抵抗および粘性抵抗増分は、スパン方向において一定の横断面積を備えたチャネル内の流れのコンピュータ計算ラージエディシミュレーションにおいて力の時間平均値から計算される。周期的境界条件が無限スパンの２Ｄチャネル流れに近似するようスパン方向に適用される。シミュレーションは、チャネルの一方の壁上の滑らかな表面および反対側のチャネル壁上のリブレット壁を含む。滑らかな壁とリブレット壁との抵抗成分の差は、図４に示された増分をもたらす。

【0049】

棒グラフ図４００は、突出リブレットパターン４１０および部分浸漬式リブレットパターン４２０についての抵抗差を含む。突出リブレットパターン４１０は、図２Ａの突出リブレットパターン２１０と等価である。部分浸漬式リブレットパターン４１０は、図２Ｂの部分浸漬式リブレットパターン２６０と等価である。突出リブレットパターン４１０および部分浸漬式リブレットパターン４２０に対する抵抗は、リブレットのない滑らかな表面により生じる抵抗から百分率の差として測定される。圧力抵抗差、摩擦（例えば、粘性）抵抗差、および全抵抗差が棒グラフ図４００に提供されている。

【0050】

突出リブレットパターン４１０は、図４の棒グラフ図４００に示されているように、正の７パーセントのパーセント圧力抵抗差４１２を生じさせ、このことは、突出リブレットパターン４１０が滑らかな表面によって生じる無視できるほどの圧力抵抗よりも７パーセント高い圧力抵抗を生じさせることを示している。突出リブレットパターン４１０は、負の５パーセントのパーセント粘性抵抗差４１４を生じさせ、このことは、突出リブレットパターン４１０が滑らかな表面によって生じる粘性抵抗よりも５パーセント低い粘性抵抗を生じさせることを意味している。突出リブレットパターン４１０の圧力抵抗差４１２および粘性抵抗差４１４を追加することによって計算される全抵抗差は、正の２パーセントであり、このことは、突出リブレットパターン４１０が滑らかな表面によって生じる全抵抗よりも２パーセント高い全抵抗を生じさせることを示している。かくして、突出リブレットパターン４１０は、リブレットのない滑らかな表面と比較して粘性抵抗を減少させるのに効果的であるが、突出リブレットパターン４１０は、圧力抵抗を考慮に入れた場合に全体的抵抗を増加させる。

【0051】

部分浸漬式リブレットパターン４２０は、図４の棒グラフ図４００に示されているように、正の０．１パーセントのパーセント圧力抵抗差４２２を生じさせ、このことは、部分浸漬式リブレットパターン４２０が滑らかな表面によって生じる圧力抵抗よりも０．１パーセント高い圧力抵抗を生じさせることを示している。部分浸漬式リブレットパターン４２０は、負の２．８パーセントのパーセント粘性抵抗差４２４を生じさせ、このことは、部分浸漬式リブレットパターン４２０が滑らかな表面によって生じる粘性抵抗よりも２．８パーセント低い粘性抵抗を生じさせることを示している。部分浸漬式リブレットパターン４２０の圧力抵抗差４２２および粘性抵抗差４２４を加えることによって計算される全抵抗差は、負の２．７パーセントであり、このことは、部分浸漬式リブレットパターン４２０が滑らかな表面によって生じる全抵抗よりも２．７パーセント低い全抵抗を生じさせることを示している。かくして、部分浸漬式リブレットパターン４２０は、リブレットのない滑らかな表面と比較して粘性抵抗を減少させるのに効果的であり、そしてまた、粘性抵抗と圧力抵抗の両方を考慮に入れた場合に全体的抵抗を減少させる上で効果的である。

【0052】

図５は、例示の実施形態にしたがって部分浸漬式リブレットパターンを有する表面上の抵抗を減少させるための例示の方法５００を示している。方法５００は、ステップ５１０で始まる。ステップ５２０では、滑らかな表面（例えば、図１Ａの滑らかな表面１２２）を物理的物体（例えば、図１Ａの物理的物体１００）の第１の部分（例えば、図１Ａの第１の部分１２０）上に形成する。物理的物体は、航空機（例えば、飛行機、ヘリコプター、小型飛行船、ドローンなど）の一コンポーネント（例えば、外側本体の一部分）、船舶（例えば、貨物船、乗客船、カヌー、ラフトなど）の一コンポーネント、モーター付き乗り物（例えば、トラック、自動車、列車、スクーターなど）の一コンポーネント、モーター付きではない乗り物（例えば、自転車、スケートボードなど）の一コンポーネント、宇宙航空機（例えば、宇宙船、衛星など）の一コンポーネント、風車、飛翔体（例えば、ミサイル）、または抵抗を受けることができる任意他の物理的物体であるのが良い。次に、方法５００は、ステップ５２０からステップ５３０に移る。

【0053】

方法５００のステップ５３０では、周期的リブレット（例えば、図１Ａの部分浸漬式周期的リブレット）を物理的物体の第２の部分（例えば、図１Ａの第２の部分１３０）上に形成する。物理的物体の第２の部分は、物理的物体の第１の部分に隣接して位置する。ある特定の実施形態では、周期的リブレットのうちの各リブレットは、同一の長さを有する。物理的物体の第１の部分の滑らかな表面は、周期的リブレットの長さの方向に測定して周期的リブレットと同一の長さを有するのが良い。

【0054】

方法５００は、次に、ステップ５３０からステップ５４０に移り、このステップ５４０において、物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの各リブレットの各山を物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面上に形成する。周期的リブレットのうちの各リブレットの山は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面上において同一の高さ位置にあるのが良い。ある特定の実施形態では、一定の距離を周期的リブレットのうちの各リブレットの各山（例えば、図１Ａの山１１２）相互間に形成し、各山相互間の距離が同一であるようにする。次に、方法５００は、ステップ５４０からステップ５４５に移る。

【0055】

ステップ５４５では、物理的物体の第２の部分の周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷（例えば、図１Ａの谷１１４）を物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の平面の下方に形成する。周期的リブレット相互間の各谷は、物理的物体の第１の部分の滑らかな表面の下方において同一の高さ位置にあるのが良い。ある特定の実施形態では、一定の距離を周期的リブレットのうちの各リブレットの各谷相互間に形成して各谷相互間の距離が同一であるようにする。次に、方法５００は、ステップ５４５からステップ５５０に移る。

【0056】

ステップ５５０では、流れを物理的物体の第２の部分の周期的リブレット上にかつ物理的物体の第１の部分の滑らかな表面上に生じさせる。例えば、流れを飛行機が所定の速度で空中を動いているときに生じさせるのが良い。流れ方向（例えば、図３Ｂの流れ方向３３５）は、周期的リブレットのうちの各リブレットの長さに平行に延びる。次に方法５００は、ステップ５５０からステップ５６０に移り、この場合、方法５００は、流れが気体であるか液体であるかを判定する。

【0057】

流れが気体（例えば、空気）である場合、方法５００は、ステップ５６０からステップ５７０に移り、このステップ５７０では、リブレットのない滑らかな表面上に流れを生じさせることによって生じる全空気力学的抵抗（すなわち、圧力抵抗および粘性抵抗）よりも小さい空気力学的抵抗を部分浸漬式リブレットパターン上に生じさせる。上述の図４に示されているように、突出リブレットパターン（例えば、図４の突出リブレットパターン４１０）上に流れを生じさせることによって生じる全空気力学的抵抗よりも小さい空気力学的抵抗を部分浸漬式リブレットパターン上に生じさせる。したがって、部分浸漬式リブレットパターンは、空気力学的学的表面上の抵抗を減少させ、それにより部分浸漬式リブレットパターンを利用している乗り物（例えば、航空機）の燃料費を減少させるとともに飛行範囲を増大させることができる。

【0058】

流れが液体（例えば、水）である場合、方法５００は、ステップ５６０からステップ５８０に移り、このステップ５８０では、リブレットのない滑らかな表面上に流れを生じさせることによって生じる全流体力学的抵抗（すなわち、圧力抵抗および粘性抵抗）よりも小さい流体力学的抵抗を部分浸漬式リブレットパターン上に生じさせる。上述の図４に示されているように、突出リブレットパターン（例えば、図４の突出リブレットパターン４１０）上に流れを生じさせることによって生じる全流体力学的抵抗よりも小さい流体力学的抵抗を部分浸漬式リブレットパターン上に生じさせる。したがって、部分浸漬式リブレットパターンは、流体力学的表面上の抵抗を減少させ、それにより部分浸漬式リブレットパターンを利用している乗り物（例えば、船舶）の燃料費および航行範囲を増大させることができる。次に、方法５００は、ステップ５７０およびステップ５８０からステップ５９０に移り、このステップ５９０において方法５００が終了する。

【0059】

図５に示された方法５００の改造例、追加例、または省略例を構成することができる。方法５００は、これよりも多いもしくは少ない、または他のステップを含むことができる。例えば、方法５００は、周期的リブレットのうちの各リブレットの各山を４５°と１３５°との間の角度（例えば、９０°）に形成するステップを含むことができる。もう１つの例として、方法５００は、周期的リブレットのうちの隣り合うリブレット相互間の各谷を４５°と１３５°との間の角度（例えば、９０°）に形成するステップを含むことができる。さらにもう１つの例として、方法５００は、コンポーネント（例えば、航空機翼）の所定の長さに沿って間欠的パターンを形成するようステップ５２０からステップ５４０までを繰り返すことができる。

【0060】

図５に示された方法５００の諸ステップを並行してまたは適当な順序で実施することができる。例えば、物理的物体の第１の部分上に滑らかな表面を形成することを目的とするステップ５２０と、物理的物体の第２の部分上に周期的リブレットを形成することを目的とするステップ５３０を逆にすることができる。任意適当なコンポーネントは、方法５００の任意のステップを実施することができる。例えば、１つまたは２つ以上の機械（例えば、ロボット機械）を用いて物理的物体の１つまたは２つ以上の表面を形成することができる。

【0061】

本発明の実施形態を境界層が乱流でありかつ表皮摩擦が相当大きな任意の流体流れ用途に適用することができる。例えば、本発明の実施形態を用いると、推進システムの内部流れ抵抗を減少させ、パイプ流れ抵抗を減少させ、自動車システム中の抵抗を減少させることなどを行うことができる。

【0062】

本明細書において「または」は、明示の別段の定めがなければまたは文脈上別段の指定がなければ、包括的であって排他的ではない。したがって、本明細書において、「ＡまたはＢ」は、別段の定めがなければまたは文脈上別段の指定がなければ、「Ａ、Ｂ、または両方」を意味する。さらに、「および」は、別段の定めがなければまたは文脈上別段の指定がなければ、結合と各自の両方である。したがって、本明細書において「ＡおよびＢ」は、別段の定めがなければまたは文脈上別段の指定がなければ、「ＡとＢを合わせてまたはそれぞれ独自に」を意味する。

【0063】

本発明の範囲は、本明細書において説明されまたは図示されていて当業者が理解する例示の実施形態のすべての変更例、置換例、変形例、代替例、および改造例を含む。本発明の範囲は、本明細書において説明されまたは図示された例示の実施形態には限定されない。さらに、本発明は、特定のコンポーネント、要素、特徴、機能、作用、またはステップを含むものとして本明細書におけるそれぞれの実施例を説明するとともに図示しているが、これら実施形態のうちの任意のものは、本明細書において任意の場所で説明されまたは図示されていて当業者が理解するコンポーネント、要素、特徴、機能、作用、またはステップのうちの任意のものの任意の組み合わせまたは順列を含むことができる。さらに、添付の特許請求の範囲において、特定の機能を実行するよう構成され、配置され、特定の機能を実行することができ、そのように形作られ、そのように実施可能であり、そのように動作可能であり、またはそのように動作する装置もしくはシステム、または装置またはシステムのコンポーネントの参照は、装置、システム、またはコンポーネントがそのように構成され、配置され、可能であり、形作られ、実施可能にされ、動作可能であり、あるいは動作する限り、特定の機能を起動させ、作動させ、またはロック解除するかどうかにかかわらず、その装置、システム、コンポーネントを含む。加うるに、本発明は、特定の利点を提供するものとして特定の実施形態を説明しまたは図示しているが、特定の実施形態は、これらの利点のどれも提供しない場合があり、あるいはこれら利点のうちの幾つかをもしくは全てを提供する場合がある。

【符号の説明】

【0064】

１００ 物理的物体
１１０ 部分浸漬式リブレット
１１２ 山
１１４ 谷
１２０ 第１の部分
１２２ 滑らかな表面
１３０ 第２の部分
１４０ 第３の部分
１４２ 滑らかな表面
１５０ 縦断面
１５５ 流れ方向
１６０，１６２ 移行表面または領域
１７０，１７４ 角度
１８０ 平面

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】