CN101920726A - 汽车或火车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车或火车,所述设备包括设备主体、位于设备主体外层的内壳、以及位于内壳之外的外壳,所述内壳和外壳之间设有在行驶方向上的空气通道,所述外壳设有内外相通的压力导出口,所述空气通道分别与所述外壳上的压力导出口相通,所述外壳外表面在行驶方向上的表面路径比对应区域的空气通道内的空气路径长,使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,将所述空气通道内流速慢而产生的高压力区,从所述压力导出口转移到外壳外流速快产生的低压区。本发明可以提高汽车或火车的速度,并且节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动装置,尤其涉及一种汽车或火车。
背景技术
汽车或火车快速行驶时,都不可避免的被周围厚厚的空气包裹着,由于汽车或火车车身较长,四周空气向内的压力,紧裹四周从头流到尾,带来很大的摩擦力,速度越快,压力越大,摩擦力也越大,空气阻力也就越大。目前多采用流线形的壳体来减少空气阻力,但多效果不明显。
迄今为止,以上空气阻力仍旧是汽车或火车行驶中的最大能源消耗,所以有必要进行改进,达到提高速度,节约能源的目的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种以提高速度并且节约能源的汽车或火车。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种汽车或火车,包括设备主体、位于设备主体外层的内壳、以及位于内壳之外的外壳,所述内壳和外壳之间设有在行驶方向上的空气通道,所述外壳设有内外相通的压力导出口,所述空气通道分别与所述外壳上的压力导出口相通,所述外壳外表面在行驶方向上的表面路径比对应区域的空气通道内的空气路径长,使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,将所述空气通道内流速慢而产生的高压力区,从所述压力导出口转移到外壳外流速快产生的低压区。
其中,所述外壳是多个平铺的外表面为弧形内表面为平面的扰流板,包括与空气通道相通的压力导入口,所述压力导入口和压力导出口分处于所述扰流板的两侧,并且所述扰流板中也设有与所述空气通道相通的所述压力导入口。
其中,所述外壳包括多个扰流板,所述扰流板的外表面为弧形,内表面为平面,包括与空气通道相通的压力导入口,所述多个扰流板自汽车或火车尾部至头部逐片部分叠置覆盖内壳,相邻叠置的所述扰流板之间为所述压力导入口和压力导出口。
其中,所述扰流板之间设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构,或者设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构。
其中,所述外壳在汽车或火车头部设有空气导入口,所述的空气导入口进气面积与空气碰撞面同面积,或者与汽车或火车同宽度,所述的外壳四周设至少一个侧部压力导入口,所述外壳在汽车或火车尾部设有空气导出口,所述空气导出口与空气导入口在空气通道内前后相通。
其中,扰流板所述空气导出口的出气面积远小于全部压力导入口的进气面积,所述空气通道内设有多孔障碍物。
其中,所述外壳对应汽车或火车尾部的位置设有导流体,所述导流体形状为圆锥形、半圆形、或半椭圆形,并且尖部朝后设置。
其中,所述扰流板为方形、六边形、圆形、椭圆形、羽毛形、鱼鳞形等或上述几种几何形状组合成的图案,压力导入和导出口在其四周,所述扰流板材料为塑料、碳纤维、玻璃、玻璃纤维或金属。
其中,所述汽车或火车其底部是凹凸形扰流面,使空气经过底面的路径大于汽车或火车顶面。
其中,所述压力导入口条形、圆形、菱形、环形或椭圆形。
本发明的有益效果是:区别于现有技术汽车或火车等路上行驶设备在行驶时面对空气阻力过大,四周空气紧紧包裹在运动装置的四周从头流到尾,空气向内的压力大面积覆盖并包裹在壳体上,运动速度越快,压力越大,空气包裹壳体从头流向尾部产生的摩擦力也越大,对较长机身的运动装置,如飞机、轮船、火车等,其产生的阻力甚至大于前方的正向空气阻力,本发明提出:
1、在陆上行驶设备设计多个外表面为曲面、内表面为平面的扰流板与内壳之间形成的空气通道,覆盖运动装置四周壳体,每个扰流板有压力导入口和压力导出口,当空气经过多个扰流板内外表面,因空气经过时的流速不同而产生压力差,使空气在内表面的速度慢于车体四周的流速,也慢于外表面的空气流速、必然会把在内表面经过的空气通道中,流速慢产生的空气高压区向外表面及四周空气流速快产生的低压区转移,空气产生的向内的压力大大减小,空气与壳体产生的摩擦力也大大减小。
进一步,多个外表面为弧形,内表面为平面的扰流板从后向前依次部分覆盖,从而形成铠甲型的覆盖面,扰流面的内表面与内壳之间形成很窄的空气通道,并不封闭的两扰流板之间的覆盖交接外,为压力导入口和压力导出口,当空气经过时,各扰流板内表面为平面和外表面为弧面之间产生压力差,从而空气通道的低流速高压力区必然向外表面及四周空气的高流速低压力区转移,使空气内压力产生的摩擦力大大减小。若把扰流板改变为羽毛板或鱼鳞板,因为鸟儿和鱼儿经亿万年进化,羽毛或鳞片状的扰流板是减少空气阻力的最好方式。
再进一步,四周扰流板连接而成外壳,与内壳之间形成空气通道,外壳上均布压力导入口与空气通道相通,后部空气导出口与空气通道相通,因为全部空气导出口的总出气面积远小于空气导出口的进气面积,空气通道内还有障碍物使流速变慢,所以空气在空气通道内的流速慢于外壳上及四周空气的流速,速度慢气压高,速度快气压低,所以空气通道内低流速形成的高压力区,必然通过均布四周的压力导入口,向外壳上及四周空气流速快的低压力区转移,使流体洞对壳体四周的压力和摩擦力大大减小。
4、汽车或火车行驶时,空气形成侧力即向内的压力使壳体产生很大的摩擦力,特别是车身较长,侧向空气紧裹车体从车头流到车尾而产生很大的压力及摩擦力,其阻力不低于前端正向的空气阻力。本发明中,每个扰流板之间左边为压力导入口,右边为压力导出口,或扰流板左侧为压力导入口,右侧为压力导出口。空气经过每个扰流板的距离不长,路径短,时间也短,特别是扰流板产生的压力差把内表面的高压区向外表面低压区转移,使空气经过每个不长的扰流板内外的压力及摩擦力大大减少,而传统汽车或火车是侧向空气紧裹车体,从头到尾经过时产生很大的压力及摩擦力。
5、对现有汽车或火车改造,只需要空气通道与前端空气导入口和后端空气导出口相通,或两侧再设扰流板,就可提高速度,节约能源。这种改造方法很简单,两者还可选其一也能达到的节能效果也很明显。
6、在汽车或火车前端设与空气碰撞面同面积的足够大的空气导入口,与空气通道和后端空气导出口相通,使空气前端导入口及附近形成相对负压区,空气导出口喷出的空气填充后部负压区,减少或消除后部负压区阻力,四周的空气压力通过多个扰流板内外表面空气经过的路程不同而产生的压力差,把内表面高压区从里向外转移到外表面的低压区,使侧向压力和摩擦力大大减小。此时,改变了汽车或火车的空气分布状态,使汽车或火车在较为理想的空气分布状态中行驶,自然速度提高,能耗降低。
附图说明
图1是本发明陆上行驶设备第一实施例的侧面示意图;
图2是本发明陆上行驶设备第二实施例的侧面示意图;
图3是本发明陆上行驶设备第三实施例的侧面示意图;
图4是本发明陆上行驶设备第四实施例的侧面示意图;
图5是本发明陆上行驶设备第四实施例中一种扰流板的示意图;
图6是本发明陆上行驶设备第四实施例中另一种扰流板的示意图;
图7是图4中A-A线的截面示意图;
图8是本发明陆上行驶设备第五实施例的结构示意图;
图9是本发明陆上行驶设备第六实施例的结构示意图;
图10是本发明陆上行驶设备第七实施例的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明所称的流体洞为侧向空气阻力,流体洞口与设备后部之间为后部小负压区,靠近设备前后左右四周的空气为封闭的流体洞大负压区。用以上概念可以更形象、更具体的描述汽车或火车在行驶中的不同空气状态。
汽车或火车快速行驶时,都不可避免的被周围厚厚的空气包裹着,由于汽车或火车车身较长,四周空气向内的压力,紧裹四周从头流到尾,形成靠近设备前后左右四周的空气为封闭的流体洞大负压区,带来很大的摩擦力,速度越快,压力越大,摩擦力也越大,空气阻力也就越大。
特别是车身较长,侧向空气紧裹车体从车头流到车尾而产生很大的压力及摩擦力,其阻力不低于前端正向的空气阻力。
目前多采用流线形的壳体来减少空气阻力,但多效果不明显。
所以,本发明针对上述长久以来无法解决的技术问题提出理论创新,其核心思想是把流体洞向内的压力通过压力差转移向外,又不让流体洞口封闭,这是提高速度,降低能耗的关键所在。为此,在本专利文件中,适合一切陆上行驶设备提高速度、降低能耗的技术方案被提出,包括汽车或火车。
其中一个主要技术方案是:本发明陆上行驶设备实施例包括设备主体、位于设备主体外层的内壳、以及位于内壳之外的外壳,所述内壳和外壳之间设有在行驶方向上的空气通道,所述外壳设有内外相通的压力导出口,所述空气通道分别与所述外壳上的压力导出口相通,所述外壳外表面在行驶方向上的表面路径比对应区域的空气通道内的空气路径长,使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,将所述空气通道内流速慢而产生的高压力区,从所述压力导出口转移到外壳外流速快产生的低压区。
为使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,有多种设计,比如:
1)所述外壳是多个平铺的外表面为弧形内表面为平面的扰流板,包括与空气通道相通的压力导入口,所述压力导入口和压力导出口分处于所述扰流板的两侧,并且所述扰流板中也设有与所述空气通道相通的所述压力导入口;或
2)所述外壳包括多个扰流板,所述扰流板的外表面为弧形,内表面为平面,包括与空气通道相通的压力导入口,所述多个扰流板自陆上行驶设备尾部至头部逐片部分叠置覆盖内壳,相邻叠置的所述扰流板之间为所述压力导入口和压力导出口。
为使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,使所述外壳在陆上行驶设备头部设有空气导入口,所述的空气导入口进气面积与空气碰撞面同面积,或者与陆上行驶设备同宽度,所述的外壳四周设至少一个侧部压力导入口,所述外壳在陆上行驶设备尾部设有空气导出口,所述空气导出口与空气导入口在空气通道内前后相通。
为进一步使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,可以设计所述空气导出口的出气面积远小于全部压力导入口的进气面积,所述空气通道内设有多孔障碍物。
为减少或消除陆上行驶设备周围和后部的大小负压区,还可以在所述外壳对应陆上行驶设备尾部的位置设导流体,所述导流体形状为圆锥形、半圆形、或半椭圆形,并且尖部朝后设置。
为便于控制经过外壳外表面的所述表面路径的空气流速和所述空气通道内的流速,所述扰流板之间设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构,或者设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构。
本发明所述扰流板可以鱼鳞状,或其他形状。
所述扰流板为方形、六边形、圆形、椭圆形、羽毛形、鱼鳞形等或上述几种几何形状组合成的图案,压力导入和导出口在其四周,所述扰流板材料为塑料、碳纤维、玻璃、玻璃纤维或金属。
为使陆上行驶设备底面的空气流速大于顶面,在底面以下造成负压区使陆上行驶设备压紧地面运动,设计陆上行驶设备的底部为凹凸形扰流面,使空气经过底面的路径大于陆上行驶设备顶面。
所述压力导入口条形、圆形、菱形、环形或椭圆形。
本发明所称陆上行驶设备,是一切在陆地运动的运动装置,包括汽车或火车等。
本发明要解决的其中一个技术问题是,汽车或火车在快速运动时四周侧向空气产生向内的压力,通过空气通道内经过的流速慢产生的高压力区,从所述的压力导入口和压力导出口转移到外壳上流速快产生的低压区。通过扰流板内外表面为弧形和平面产生的压力差,由内表面高压区向外表面低压区转移,在汽车或火车周围形成压力差转移区,减少由侧力产生的压力和摩擦力,提供一种高速度、低能耗的陆上行驶设备。
所以,解决以上问题的关键因素是,通过空气通道内和与之相通的外壳因流速不同产生的压力差或扰流板内外表面路径不同形成的压力差向外转移,以减少把流体洞向内的压力同时又阻挡流体洞口封闭,此时一切减少空气阻力的问题就迎刃而解。同时,不但消除了螺旋桨产生的负压阻力,还大大减少了空气阻力对船的影响,节约了能源,提高了速度。
实施例1
如图1所示,汽车上部及两侧部外壳,多块扰流板2形成,并顺应汽车形状覆盖,每块扰流板2上部及两侧面的外表面201为弧面,内表面202为平面,在汽车内壳3与扰流板2之间一定距离为空气通道4,每块扰流板2的前面为压力导入口7,后边为压力导出口5,在汽车前部和后部扰流板2也分别设有至少一个压力导入口7和压力导出口5,汽车底部为凹凸形扰流面6,使空气经过该处的路径不少于经过上部,从而升力阻力消除。在原来为玻璃的地方,扰流板对应为玻璃。但在前面挡风玻璃的玻璃扰流板,不能影响驾驶员的视线。
当汽车快速行驶时,等同于车速的空气紧紧的包裹着汽车四周,空气产生向内的压力使壳体与空气产生很大的摩擦力,此时,汽车上设多个扰流板2,在汽车前部、上部及两侧的各压力导入口7把等同于车速的空气导入空气通道4,再从各压力导出口5排出,空气通道4内等同于车速的空气在不宽的通道内与内壳3和内表面202都产生摩擦力,所以其流速慢于四周等同于车速的空气。空气经过多个扰流板2后,由于扰流板2的内表面为平面,外表面为弧面,空气经过扰流板外表面201的路径大于内表面202,使空气通道4的流速慢于四周等同于车速的空气,更慢于外表面201附近的空气,使空气通道4内与整个外壳上的外表面产生的压力差。流速快气压低,流速慢气压高,内外表面因空气经过的路径不同而产生压力差,所以内表面202所经过空气通道4必然会把速度慢的高气压区,通过均布的各压力导入口7和压力导出口5向同样均布的整个外表面201空气速度快,产生的低气压区转移,这种由内向外的把压力转移向外,在扰流板上表面201碰到四周空气由外向内的压力时,由于空气通道4内的流速慢于四周空气流速,必然把其内的高压力区再向四周空气略低的压力区转移,在整个壳体四周形成压力差转移区,如果空气通道4内的流速慢于等同于车速的四周空气时,两个不同方向的压力相遇,高压力部分抵消,所以四周空气压力大大减少,若空气通道4内的空气流速大约等同于车速的四周空气流速,两个不同方向,但压力相同流体互相抵消,至少部分抵消,四周向内的空气压力自然大大减少,所以不论怎样,空气阻力也减少,但是空气从多个从扰流板内外经过时,也有摩擦,因汽车表面所受到的空气向内产生的压力大大减小,摩擦力也大大减小,所以总的流体阻力减少,又因为空气经过每个扰流板2内外时,从压力导入口7进入、从压力导出口5流出,空气经过的路径很短,摩擦力也不大,完全不同传统汽车,所以本发明空气阻力对汽车产生的影响也大大减小,从而达到减小空气阻力,节约能源的目的。
但是,当扰流板2内表面202的高气压区向外表面201的低气压区转移时,在整个壳体四周形成压力差转移区,减少了空气压力及摩擦力,如果说向内的压力为流体阻力,那么向外的压力差转移区会在汽车上部及两侧产生升力,两侧产生的升力使汽车转弯时抵消或减少侧力压力,所以更平稳,同时安全性提高,但上部产生升力使汽车行驶时的附地能力大大降低,同时安全性也降低,此时因为底部凹凸形的扰流面6使空气经过汽车底面的路径大于汽车上部,所以升力阻力消失,汽车附地力增加,同时安全性也增加。
扰流板2可为方形、或六边形、或圆形、或椭圆形、或羽毛形、或鱼鳞形等,也可几种几何形状组合为一个图案(每个扰流板设有导入导出口),除可减少空气阻力,还可装饰美化汽车。扰流板2可在汽车整体设置,也可局部设置。
由于空气通道4内的空气与外部空气都几乎为平行经过,不利于更好的把压力差由内向外转移,所以在扰流板左右两侧压力导入导出口边缘,与迎风面相反方向,其边缘以小于90°角度更好的将其内低流速产生的高压力区向外高流速产生的低压力区转移,同时,扰流板外表面201弧形越大,产生的压力差就越大。
总之,通过合理设计扰流板2的内表面202与内壳3之间的距离,以及扰流板2内外表面路径的差异,把更多的流体压力向外转移。
实施例2
如图2所示,与实施例1不同的是各扰流板2相连接后,就形成一个整体的扰流板2,与内壳3之间具一定距离而形成空气通道4,扰流板2覆盖汽车四周,在原玻璃的地方,扰流板2对应换为玻璃,空气经过均布外壳上的条形压力导入口7进入空气通道4,再从后部导出口8排出,填充后部负压区,位于汽车后面的空气导出口8的出气面积远远小于均布外壳上总的压力导入口7的进气面积,使空气通道4内流速放缓。空气通道4内还可以设置多孔障碍物702,使空气通道4内的空气能顺利流过,但流速变缓。在空气通道4内空气与外壳3和内表面202产生摩擦力,所以空气通道4内的气体流速慢于汽车四周的气体流速。压力导入口7可为条形、圆形、菱形、环形或椭圆形等,内为扰流板2,均匀排列然后经过均布的压力导入口7把空气通道4内空气流速慢产生的高气压区,向整个外表面及四周空气高流速产生的低气压区转移,两种不同方向的压力在外表面201上相遇,低压区压力抵消部分高压压力,至少部分抵消后,从而使四周空气向内的压力和摩擦力大大减少,空气阻力也大大减少。
在汽车四周空气通道4把高气压区向外转移时,汽车随着高压力向外转移到四周空气上的过程中已产生升力,这种减少空气压力的代价是产生升力,使汽车附地力大大减少,无法正常行驶。此时,在汽车底部设置的凹凸流线形扰流面6使空气经过的路径大于其上部,升力阻力消失,使汽车达到很好的节能效果。
两侧车窗双层玻璃通过控制可同时或分别开启或关闭,便于清洁附着在上面的灰尘。
每块玻璃通过压力导入、导出口可独立形成,也可与四周空气通道4相通。
汽车四周也可不另设玻璃,保持原样。因为玻璃为光滑面,空气产生的摩擦力不大。
实施例3
如图3所示,与实施例2不同是,只在汽车两侧面设椭圆形的扰流板2,其它与传统汽车一样。在汽车两侧设椭圆形扰流板2与内壳3之间为空气通道4(未画),在椭圆形边缘及各扰流板2前边为压力导入口7,扰流板2上设多个圆孔压力导入口701,扰流板2后面为压力导出口5,各导入导出口与空气通道4相通,扰流板外表面201为弧形,内表面202为平面。
当汽车行驶时,空气从压力导入口7、701进入空气通道4,经空气通道4的各内表面202从压力导出口5又把空气排出,由此在空气通道4内产生慢于整个为弧形的外表面201的空气流速,所以在车体四周形成空气压力差转移区。必然把其内高压力区向外表面低压力区转移,使四周侧力产生的空气压力及摩擦力大大减少,从而汽车空气阻力减少。
传统的汽车在转弯时,由侧力产生由外向内的压力给汽车带来不安全性,特别是速度快时转弯,很容易造成翻车事故,而该实施例中侧力产生向内的压力大大减少,所以除节约能源外,安全性也得到大大提高。
本实施例把扰流板设在汽车两侧,同样道理,也可分别或组合设在顶部、前部、后部、及四周玻璃上,不过在玻璃上设置时,对应扰流板也用透明材料。
实施例4
如图4-7所示,与实施例3不同的是在车体周围覆盖的扰流板形状设为羽毛状扰流板2,每片羽毛的外表面201为弧形,内表面202为平面,如鸟儿羽毛的外表面201中间高出,两侧若干羽毛分支的中间又略高后又缓缓向下形成流线型,从而每片羽毛的上表面201形成弧形弧形,空气从此经过时路径变长,如图5所示,为一排羽毛状扰流板2,形成整体,可用塑料、碳纤维、玻璃纤维或金属等材料压制而成,每排扰流板2左边一侧固定在外壳上,前面一排羽毛又部分覆盖后面一排,由此覆盖车体表面,扰流板2内表面202与内壳3之间为不宽的空气通道4,其内空气经过的速度慢于汽车四周空气速度,在每片羽毛与覆盖另一片羽毛的交接处,同为压力导入口7,外部空气从此导入导出空气通道4。
当汽车快速行驶时,四周流体压力已使空气通道4内充满空气,如鸟儿一样在彼此羽毛覆盖交接处同为导入导出口,空气既可导入又导出,实际上并不需要大量流体导入空气通道内增加流体阻力,而是把其内低流速产生的高压力差向外转移,当空气经过羽毛扰流板2时,从每片羽毛扰流板2的外表面201为弧形,中间高两侧低,每支羽毛分支又中间略高两侧略低,整体形成的弧形路径通过时,路径变长,再从互相部分覆盖,并不密封的边缘为压力导入口7,把空气导入空气通道4,因内外表面空气经过的路径不同产生的压力差,从而整个空气通道4与整个外表面201因路径不同而产生的压力差,必然把空气通道4内低流速产生的高气压区,从均布的压力导入口7,再均布的转移到外表面高流速产生的低气压区,碰上汽车四周空气由外向内对外表面201施加的压力,由于空气通道4内的空气流速慢于四周空气流速,所以必然把低流速产生的高气压区又向外转移到四周快流速产生的低气压区上,四周空气形成向内的压力大大减小,自然空气与壳体之间的摩擦力也大大减少,从而达到减少阻力,节约能源之目的。
另一实施例,与以上不同是把羽毛扰流板2换为鱼鳞扰流板2,如图6所示。
另一实施例,与以上不同是,每排羽毛或鱼鳞扰流板2的左侧用可限位的与壳体相连的控制机构203,如合叶类控制(市场上此类合叶很多品种),左侧固定,右侧可在一定范围内限位活动,通过控制可模仿鸟儿和鱼儿在空气中羽毛或鳞片的开或合,使空气通道4内与外表面产生不同的压力差,以适合不同功能的需要。
鸟类和鱼类经过上亿年的进化,消耗最少的能耗,达到最节能的运动,目前还没有任何运动体能达到这样的效果,其原因是羽毛或鳞片是减少流体阻力最有效的结构,通过模仿其结构,达到更好的节能效果。
另一实施例,与以上不同是,汽车前端正向的空气压力非常大,所以有必要在前端设大约与壳体碰撞面同宽度和面积的压力导入口9,前端压力导入口适当的大,对减少流体阻力有利,与大约壳体同宽度的流线形内部空气通道401和设备后部的空气导出口8前后相通,(内部空气通道401可分割为多个流线形通道,共用一个导入、导出口,或各有导入、导出口,未画)当汽车快速行驶时,能顺畅的把正向压力的空气从导入口导入空气通道401,由于凹凸扰流面6设至少一个条形压力导入口704,把车底部空气导入内部空气通道401内,使内部空气通道内外空气流速大致相同,再从空气导出口8喷出,大量的、速度快于车速的空气(因为车底部扰流面的空气经过的路径大于其上部,所以其流速快于车速),瞬间填充后部负压区,消除负压阻力,根据作用力和反作用力的原理,大量的、速度快于车速的流体从空气导出口8源源不断的喷出,瞬间填充后部负压区产生的反作用力帮助汽车行驶。底部的内部空气通道401流体经过的路径大于其上部路径越多,产生的反作用力就越大,同时附地力就增大,安全性就越好。现在的汽车,其底部流速慢于车速,不但产生升力和底部负压区,还不利于汽车行驶,本发明中底部内部流体通道内外的流速快于车速,不但升力和后部负压区消除,大量的、其流速快于车速的流体产生的反作用力,至少是产生正面的效果,帮助汽车行驶。
实施例5
如图8所示,为一种载重汽车。现有技术载重汽车由于自身重量大,载重量大,另外其结构也很不合理,所以能耗也大,有必要进行改进以节约能源。本发明汽车前端车头1的壳体为压力导入口9,所述压力导入口9的空气碰撞面与壳体大约同宽度,(尽量大一点的压力导入口9的高度只要不影响到驾驶员的视线及挡风玻璃的高度就可以),与壳体大约同宽度的内部空气通道401和后部空气导出口8前后相通,足够大的压力导入口9,内部空气通道401和空气导出口8前后相通,显而易见可把前端最大的空气阻力顺畅的导入再从空气导出口8喷出来填充后部负压区。由于底部壳体为凹凸形扰流面6,使空气从此处内外经过的路径大于上部,升力阻力消失,后部负压阻力至少大大减少,因不考虑用重量来克服升力,所以其结构只考虑满足载重量,本身自重可大大减少以节约能源。外壳由多个扰流板2组成,与内壳3之间不宽的空气通道4环绕上部及两侧,在前端车头1扰流板2与玻璃对应部分用透明材料,但不能影响视线,扰流板2其外表面201为弧面,内表面202为平面,扰流板2的外表面201有条形压力导入口7均布,和空气通道4与空气导出口801相通,多个条形压力导入口7进气面积远大于车头1后部空气导出口801出气面积,所以流速因导入导出不均衡而放缓,又因为扰流板2的外表面201空气经过的路径大于内表面202,所以内表面中空气通道4的流速慢于等同于车速的四周空气,更慢于外表面201,上部扰流板203、和侧部扰流板204也是同样结构。集装箱的上部及两侧外壳由多个扰流板2形成,和内壳3及中间的空气通道4环绕上部及两侧,扰流板两侧有均布的圆孔701与空气通道4相通,其中,扰流板2的外表面201为弧面,内表面202为平面,空气通道4的后部空气导出口801,其出口面积小于各压力导入口701的进气面积,空气通道内的流体与内壳3,内表面202产生摩擦力,还有多个多孔的障碍物702使空气通道4的流速放慢,空气通道4内的空气流速慢于等同于车速的四周空气更慢于外表面壳体上的流速。
当汽车快速行驶时,车头1、扰流板203、204及集装箱内的空气通道4的流速慢于汽车四周空气,更慢于外表面201上经过的空气,在汽车上部及两侧产生压力差转移区,所以流速慢产生的高压力区通过均布在外壳上的各压力导入口7、701,必然转移到外表面上流速快产生的低压力区,此时,空气向内的压力和摩擦力大大减少,空气阻力也大大减少,另外由侧力产生向内的压力,给汽车转弯时带来不安全因素,本发明中侧力的压力大大减少,所以安全性提高。还有前端足够大的压力导入口9使前方正向空气阻力大大减少,扰流面6使升力阻力消失,并从空气导出口8喷出大量的,其运动速度又高于车速的空气瞬间填充后部负压区,并使载重汽车的阻力减少,速度提高,节约能源。
该实施例也可用于公共汽车和火车。载重汽车很大一部分阻力来自于集装箱,由于集装箱外表面多为方形的凹凸形状,空气经过的阻力增加,还有箱体较长,侧向空气在四周紧紧缠住,由压力产生的摩擦力又使空气阻力大大增加,所以该实施例可使集装箱由压力产生的摩擦力大大减少,还可用实施例中的羽毛或鱼鳞状扰流板及实施例1的结构。
实施例6
如图9所示,火车外壳由多个扰流板2形成,和内壳3之间为环绕上部及两侧部的空气通道4,在扰流板2左侧为压力导入口7,右侧为压力导出口5与空气通道4相通。扰流板2,其内表面202为平面,外表面201为弧面。在后部中间设空气导出口8,在火车底部设凹凸抛物面形的扰流面6,使其底部空气经过路径大于其上部,所以升力阻力消失。
当火车快速行驶时,四周空气如巨蟒把火车从头缠到尾,速度越快,空气向内的压力就越大,火车从中经过与空气产生的摩擦力就越大,为此,现有技术火车大部分能耗就为克服空气阻力。在本发明中,四周等同于火车速度的空气紧缠火车四周,从各压力导入口7把空气导入空气通道4内,经为平面的空气通道4后从导出口5排出,最后再从后部的空气导出口8喷出,当空气经过每个扰流板2时,因内外表面路径不同而产生压力差,从而在整个火车两侧和上部形成压力差转移区,空气在不宽的空气通道4内与内壳3和内表面202都产生摩擦力,流速减慢,流速慢气压高的空气通道4内产生的高气压区必然通过均布外壳四周的压力导入口7,同样均布的把高压区转移到整个外表面201流速快产生的低气压区上,此时四周空气也同时把由外向内的压力施加在外表面上,两个方向不同的压力相遇,因为空气通道4内的流速慢于四周空气,所以空气通道4内的高压力区,必然又转移到四周空气形成的低气压区上,使四周空气压力产生的摩擦力也大大减少,从而火车也提高速度,节约能源。
实施例7,
如图10所示,为一种火车,与实施例6不同是,因为火车前端承受的正向流体压力太大,需要在火车前端设大约与壳体同宽度的压力导入口9,后端与壳体同宽度的空气导出口8与底部内部空气通道401前后相通,所述空气通道401与上壳体301和底部壳体302之间形成与壳体同宽度。底部壳体302为凹凸扰流面6使空气经过底部的路径大于火车上部,从而升力阻力消失,在火车上部及两侧部有多个扰流板2均匀覆盖,它的外表面201为抛物形,内表面202为平面,扰流面前面为压力导入口7,后面为空气导出口5,当火车行驶时,足够大的压力导入口9把正向空气导入空气通道401内,减少正向最大的空气阻力再从空气导出口8喷出,大量的空气来填充后部负压区,由于火车很长,空气紧紧包裹着火车从头流到尾,空气与壳体之间在侧力向内压力作用下摩擦力非常大,甚至大于前端正向空气。
当空气经过扰流板2时,从压力导入口7把空气导入,从空气导出口5把空气排出,由于其外表面201为抛物面,内表面202为平面,内表面202经过的速度慢的空气必然会把高的压力传递到外面压力低的地方,空气经过火车时,流过若干个扰流板2,都把内表面202流速慢形成的高压力区由内向外转移到外表面201流速快形成的低压力区,与由外向内的四周空气压力相遇,两种不同方向的空气在外表面201上相遇,低压力抵消部分高压力后,高压力把剩余压力继续转移到四周空气上,使火车四周向内的压力大大减小,摩擦力也减小。此时火车前端空气阻力减小,后部负压区消失,四周空气压力和摩擦力也大大减小,升力阻力消失,火车达到减少能耗、提高速度的目的。
另一实施例,如图5-7所示,与以上不同是把扰流板改换为羽毛或鱼鳞扰流板,如实施例4所述。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种汽车或火车,其特征在于,包括设备主体、位于设备主体外层的内壳、以及位于内壳之外的外壳,所述内壳和外壳之间设有在行驶方向上的空气通道,所述外壳设有内外相通的压力导出口,所述空气通道分别与所述外壳上的压力导出口相通,所述外壳外表面在行驶方向上的表面路径比对应区域的空气通道内的空气路径长,使经过所述表面路径的空气的流速快于所述空气通道内空气的流速,将所述空气通道内流速慢而产生的高压力区,从所述压力导出口转移到外壳外流速快产生的低压区。
2.根据权利要求1所述的汽车或火车,其特征在于:所述外壳是多个平铺的外表面为弧形内表面为平面的扰流板,包括与空气通道相通的压力导入口,所述压力导入口和压力导出口分处于所述扰流板的两侧,并且所述扰流板中也设有与所述空气通道相通的所述压力导入口。
3.根据权利要求1所述的汽车或火车,其特征在于:所述外壳包括多个扰流板,所述扰流板的外表面为弧形,内表面为平面,包括与空气通道相通的压力导入口,所述多个扰流板自汽车或火车尾部至头部逐片部分叠置覆盖内壳,相邻叠置的所述扰流板之间为所述压力导入口和压力导出口。
4.根据权利要求3所述的汽车或火车,其特征在于:所述扰流板之间设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构,或者设有控制压力导入口或压力导出口大小或开闭的控制机构。
5.根据权利要求1至3任一项所述的汽车或火车,其特征在于:所述外壳在汽车或火车头部设有空气导入口,所述的空气导入口进气面积与空气碰撞面同面积,或者与汽车或火车同宽度,所述的外壳四周设至少一个侧部压力导入口,所述外壳在汽车或火车尾部设有空气导出口,所述空气导出口与空气导入口在空气通道内前后相通。
6.根据权利要求5所述的汽车或火车,其特征在于:所述空气导出口的出气面积远小于全部压力导入口的进气面积,所述空气通道内设有多孔障碍物。
7.根据权利要求1至3任一项所述的汽车或火车,其特征在于:所述外壳对应汽车或火车尾部的位置设有导流体,所述导流体形状为圆锥形、半圆形、或半椭圆形,并且尖部朝后设置。
8.根据权利要求2或3所述的汽车或火车,其特征在于:所述扰流板为方形、六边形、圆形、椭圆形、羽毛形、鱼鳞形等或上述几种几何形状组合成的图案,压力导入和导出口在其四周,所述扰流板材料为塑料、碳纤维、玻璃、玻璃纤维或金属。
9.根据权利要求1至3任一项所述的汽车或火车,其特征在于:所述汽车或火车是汽车或火车,并且其底部是凹凸形扰流面,使空气经过底面的路径大于汽车或火车顶面。
10.根据权利要求1至3任一项所述的汽车或火车,其特征在于:所述压力导入口条形、圆形、菱形、环形或椭圆形。
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