CN102164812A - 配有内部空气流推进系统的陆地车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有内部空气流推进系统的陆地车辆(10)，车辆包括车身(11)和座舱(12)，车辆具有基本位于车辆中部并与车辆纵轴线(18)基本垂直的平面(17)，该平面把车身分为相对车辆移动方向(F)的前部(16)和后部(14)，推进系统包括：位于车身(11)前部表面上的进气口(1)；进气口(1)通过至少一吸气管路(3)与至少一推进装置(2)连接以吸入流经壁的空气；所述至少一推进装置(2)通过至少一喷射管路(4)与至少一喷气孔(5)连接，吸入的空气通过至少一推进装置(2)被加速并经过所述至少一喷气孔(5)向外喷射，以产生使车辆移动的推进力，其特征在于，进气口形成并分布在车身前部表面上，以在柯恩达效应下吸入空气。

Description

配有内部空气流推进系统的陆地车辆
技术领域
本发明涉及配有内部空气流推进系统的陆地车辆。
背景技术
已知通过由内燃发动机和螺旋桨构成的推进装置驱动的陆地车辆。这种推进系统的运行原理建立在利用吸入空气以推进车辆的基础上。
文献FR500436描述了以利用外部空气流为基础的推进系统，它的推进装置由发动机和外部螺旋桨构成。配设有这种推进系统的车辆具有无机翼的飞机的外形。与普通的车辆相比，这些通过空气流动推进的车辆包括以下技术优势：动力链简单轻便、推进效率、由于动力链简单而操控简单，动力链不再包括变速箱和离合器，而只包括加速和制动控制。另外，这种通过空气流推动的陆地车辆带来的另一技术优势在于车辆的活动性和稳定性，其源自于没有作用在轮上的力从而使车辆的前进与轮附着于地面的附着状态无关。
但是，推进装置的外部螺旋桨构成比较庞大、嘈杂和不美观的零件，尤其是对其他使用者存在危险性。另外，这类推进系统的低速效率非常低，并且在斜坡地带，使车辆非常难于适应城市和山区的交通。
最近研究进行用以由车辆内部空气流取代通过外部螺旋桨产生的外部空气流。文献FR 2 432 422提出一种车辆，该车辆包括单一一个位于车辆前部并可吸附外部空气的螺旋桨和这样吸入的空气的压缩机，以及两个用于驱出压缩空气的空气管道。这类构型是如文献FR 500436中描述的面对道路的外部螺旋桨的老方法与在两个带有向外推进气流的空气管道中的内部流方法之间的折中。但是该推进系统不能很容易地把螺旋桨集成到车身上。因此，从体积大小、安全和美观性的角度来看，该方法不太适合。另外，在该文献中提出的推进系统的构型在吸入空气的利用方面不是最佳的，实际上，推进不是直接的，螺旋桨的气流没有直接通到两个与汽缸相邻的管子中，因此导致失去负荷或空气堵塞现象的危险。
发明内容
因而提出的问题并且也是本发明旨在解决的问题是：提供配设有内部空气流推进系统的陆地车辆，该推进系统不仅通过它的性能允许只通过空气流动产生的作用力来推进车辆，而且同时不会产生安全问题、美观问题、外部体积庞大问题和噪音问题。
为了达到这个目的，本发明提出配有内部空气流推进系统的陆地车辆，所述车辆包括车身和座舱，所述车辆具有基本位于所述车辆中部并且与车辆纵轴线垂直的平面，该平面把车身分为相对车辆移动方向(F)的前部和后部，其特征在于，所述推进系统包括：
-位于车身前部的表面上的进气口；
-所述进气口通过至少一吸气管路与至少一推进装置连接，以便吸入流经壁的空气；
-所述至少一推进装置通过至少一喷射管路与至少一喷气孔连接，通过所述至少一推进装置使吸入的空气加速并经所述至少一喷气孔向外喷射，以产生使车辆移动的推进力。
根据一实施方式，所述至少一喷气孔由一组设在车身后部的端部的表面或车身后部的端部附近的表面上的缝隙构成。
所述后部的端部附近的表面是指车身后部的侧板表面、地板表面或顶蓬表面。
根据一实施方式，所述后部的端部另外包括形成车辆基部(culot)的基本竖直的部分，所述至少一喷气孔由设在所述基部的表面上的水平缝隙形成。
根据本发明的一实施方式，车身具有流线形状以产生基本层状的空气流。
根据一实施方式，所述至少一推进装置由与空气压缩机部件联接的发动机构成。
一般地，发动机是内燃热发动机，它也可以是电动发动机或气动发动机。空气压缩机部件可以是流线形螺旋桨、风扇或任何类型的压缩机。
根据一实施方式，车辆另外包括至少一设在车身后部中的活动的气动翼板、和适于使所述翼板在翼板关闭的息止位置与翼板开放的工作位置之间移动的控制装置。
根据一实施方式，车辆包括对称地位于车辆纵轴线两侧的两个翼板。
根据一实施方式，车辆配有适于以不对称方式起动两个翼板或同时起动两个翼板的两个控制装置。
根据一实施方式，陆地车辆另外包括用于驱动轮系的电驱动系统，所述内部空气流推进系统和所述电驱动系统与一控制系统连接，该控制系统允许选择性地起动电驱动系统或内部空气流推进系统或使两个系统一起起动，以便车辆能相应地以电驱动模式、内部空气流推进模式或混合模式运行。
混合模式是指电驱动模式和内部空气流推进模式组合的运行模式。
电驱动系统的目标是执行以下任务：低速前行和后行，加速到内部空气流推进系统能以最佳方式运行的速度阈值，在城市和大斜坡上行驶。因此速度范围被两种独立的但可以组合在一起的运行模式涵盖。
因此，可以调适推进装置即发动机和空气压缩机部件以在对应于最大效率的单一状态下运行。
附图说明
通过阅读下面的并参照附图进行的描述将更好地了解本发明。这些附图只作为本发明的非限定性示意例子给出。附图中：
图1：允许部分看到车辆内部的符合本发明的陆地车辆的示意性俯视图，该图示出内部空气流推进系统的安装；
图2：符合本发明的车辆的纵剖面示意图；
图3A和3B：形成车辆基部的后部的示意性正视图和空气喷射缝隙的示意图；
图4和5：车辆周围空气流动的示意性表示；
图6：翼板从关闭位置向开放位置移动的示意剖面图。
具体实施方式
图1和图2分别以俯视图和剖面图示出符合本发明的陆地车辆10。
车辆10具有确定围绕座舱12的壁的车身11，操控位安装在座舱12中。车辆10具有基本位于车辆中部并且与车辆的纵轴线18垂直的平面17，该平面允许确定车辆车身的前部16和后部14。
车身11一般具有限定车辆顶蓬7的基本水平的部分、和限定车辆地板8的另一基本水平的部分和侧板9(图2)。在车辆的后部中，这些部分通过形成车辆基部的竖直部分互相连接。
这里车身的形状以示意性方式给出。车身的形状优选为与倒机翼类似的由可展曲面构成的流线型。
因此，由于车身的这种几何形状，当车辆沿方向F向前运动时，流经车辆不同部分的壁的空气形成层状正前空气动力气流(E1+E2)(图4和图5)。因此，这种沿车身11的壁的空气流动的形状可以避免造成车辆气动阻力并因此影响车辆动态稳定性及其在空气中行进的气流分离(décollement)。
优选地，侧板9由具有气动功能的凸形板固定在其上的平面板或弯曲板构成。
为了产生使车辆沿方向F移动的推进力，车身的前部16具有一些位于外壁上的进气口1。这些进气口通过空气吸入管路3连接于一个或多个推进装置2。因此，通过进气口1提取的大量空气在柯恩达效应(effetCoanda，即附壁作用)下合理分布在车身壁上，这些空气通过推进装置的作用取道吸气管路3。这些进气口在车身的前部中产生负压区。
图1所示的推进装置2位于安装在车身内的发动机罩中。该推进装置还通过喷射管路4与位于车身后部14中的喷气孔5连接。因此吸入的空气穿过发动机，并通过推进装置经喷气孔5向后高速喷射，以产生使车辆10移动的推进力。
推进装置优选安装在车辆内，在车辆的中部，因此可以消除与位于车辆外的零件相互干扰的任何问题，也消除了体积庞大和美观性的问题。
有利的是，通过空气吸入推进装置中产生的空气负压区和空气从推进装置喷射出而产生的空气增压区都定位于车身上，从而它们改善在空气中行进的系数。因此空气增压区和空气负压区产生的所有力都参与车辆的推进。
车辆可以包括一个或多个推进装置。
这些装载在同一陆地车辆上的推进装置彼此独立地运行，因此允许根据使用需要调节推进功率。
另外，具有多个推进装置的事实，允许使用更小尺寸的推进装置，从而使安装更简单。在发生故障的情况下，推进系统比起利用单一推进装置更可靠。可以从车辆取卸一个或几个推进装置，以便进行维护或修理，而无需停止车辆，车辆可利用临时减小的功率行驶。
推进装置2以可拆卸的方式安装在车辆中。有利地，可以由没有工具的人员将推进装置安装在车辆中和从车辆中将其取出。推进装置安装在两个轨道上，挡靠在轨道的一端部上，在轨道的相对端部，手螺母防止其回返。然后手动使其与使其运行的能源入口并与功率控制器连接。
图1表示本发明的一优选实施方式，其中，后部14另外包括形成车辆基部的基本竖直的部分。因而喷气孔5由设在车辆整个宽度上的水平缝隙形成，并且它的喷射截面等于竖直部分的表面积。
图3A以正视图表示出形成基部的车身后部，水平缝隙设在该基部上，为清楚起见，图3B只示出该缝隙。
图4和5表示出环绕车身的空气流动。
有利的是，在基部区域的推进气流(E3)允许通过柯恩达效应减小由车辆上表面引起的气动阻力，并消除在这些水平表面如顶蓬7(E1)和地板8(E2)上、以及在侧板9的竖直表面(E4)上的气流分离。因此，合成空气流(E1+E2+E3+E4)保证层流状态，有助于推进力。
当增压空气流(E1)和低压空气流(E4)相遇并混合时，在车辆的后侧部存在涡旋阻力。可以考虑使侧板9的形状与在侧板附近的缝隙的梯形形状结合，以消除涡旋阻力。因为在这些区域中的流动(E1)和(E4)具有相同方向，并且速度基本相同。
根据本发明的车辆车身不包括基部表面的一未示出变型，喷气孔5由一组设在车身后部14的侧板9的表面、地板8的表面和顶蓬7的表面上的缝隙构成。因而缝隙具有选定的开口形状，以便最大柯恩达效应有益于相邻表面的空气流。
根据另一变型，设在顶蓬7的表面、地板8的表面和侧板9的表面上的缝隙可以增加在基部设有水平缝隙5的本发明的优选实施方式中。
根据一特别有利的实施方式，车辆包括一些设在车辆车身后部14中的气动翼板6。这些翼板的作用是使流出推进装置的空气流换向，以使该空气偏流向车辆的前部，因此产生气动阻力并因此产生促使车辆减速的称为“反推力”的制动力。
图5表示本发明的一实施方式，在该实施方式中，车辆包括对称地位于纵轴线18两侧的两个翼板6。
图6更详细地表示设在车身厚度部分中的这种翼板的运行原理。在息止位置，翼板关闭，即翼板延伸在车身壁的延长线中。在工作位置，翼板开放，即在与车辆的纵轴线18大致垂直的方向上，翼板的一部分601向车身外延伸，而翼板的另一部分602则向车身内延伸。因此当翼板开放时，向内延伸的部分602封堵流出推进装置的空气流。因而空气流受阻，并经由翼板开放而释出的开孔排出到车身外。向外延伸的翼板部分601允许把空气流引向车辆前部。图6中通过箭头示意表示了空气流的这种偏向。
气动翼板是指这样的翼板：其外壁具有的形状使得当翼板关闭时，翼板外壁与车身相邻的壁形成空气动力连续性。
为了进行在非工作位置与工作位置之间的移动，翼板转动安装在车身上，转轴19基本位于翼板6的中部。
车辆另外包括与每个翼板相关联的控制装置(图6中未示出)，如允许致动翼板开放和关闭的作动筒。这些装置可以在使车辆制动的制动阶段同时致动两个翼板。
有利的是，这些装置还能够以不对称的方式致动两个翼板，因此允许引入转弯力矩和有助于车辆转弯。为了进行转弯，车辆还配有直接作用在方向轮上的方向盘。可以考虑通过两个没有对齐的推进装置引入转弯力矩，因此可有助于车辆转弯。可以根据驾驶员的要求并行地或分别地实施这三个动作，从而允许根据道路的状态控制车辆的稳定性。
为了覆盖所有的速度范围，陆地车辆还配有轮15用的电驱动系统，该系统完善内部空气流推进系统。这两个系统一起连接于一控制系统，所述控制系统例如位于操控位站，允许驾驶员选择性启动电驱动系统或推进系统或同时启动这两个系统，以便车辆可以根据其使用需要分别地以电驱动模式、内部空气流推进模式或以混合模式运行。
现在下面详细描述符合本发明的混合驱动装置在车辆的不同移动阶段运行的例子。
在平坦表面或坡地上启动的阶段中，驾驶员起动电驱动系统，电驱动系统保持运行，直至车辆到达推进系统能以最大效率状态运行的速度阈值。
在高速行驶阶段，驾驶员停止电驱动系统，并任内部空气流推进系统运行。
在制动阶段，驾驶员起动翼板6，以使翼板处于逆推位置，以便引发车辆减速，并使电发动机以发电机的模式运行以使车辆制动。
和普通混合动力车辆的情况一样，电发动机与储存回收制动电能的能量储存系统如电池连接。
由于没有变速箱和离合器，并且还由于零散的零件数量相对普通车辆少，根据本发明的陆地车辆的工业制造可以比普通车辆更简单、成本更低。

Claims (10)

1.陆地车辆(10)，其配有内部空气流推进系统，所述陆地车辆包括车身(11)和座舱(12)，所述陆地车辆具有基本位于该陆地车辆中部并与所述陆地车辆的纵轴线(18)基本垂直的平面(17)，所述平面把所述车身分为相对车辆移动方向(F)的前部(16)和后部(14)，其特征在于，所述推进系统包括：
-进气口(1)，这些进气口形成并分布在所述车身(11)的所述前部的表面上以便在柯恩达效应下吸入空气；
-所述进气口(1)通过至少一吸气管路(3)与至少一推进装置(2)连接，以便吸入流经壁的空气；
-所述至少一推进装置(2)通过至少一喷射管路(4)与至少一喷气孔(5)连接，通过所述至少一推进装置(2)使被吸入的空气加速并经所述至少一喷气孔(5)向外喷射，以便产生使所述车辆移动的推进力。
2.如权利要求1所述的陆地车辆，其特征在于，所述至少一喷气孔(5)由一组设在所述后部(14)的端部的表面上或设在所述车身的所述后部(14)的端部附近的表面上的缝隙构成。
3.如权利要求2所述的陆地车辆，其特征在于，所述后部(14)的端部另外包括形成所述陆地车辆的基部的基本竖直的部分，所述至少一喷气孔(5)由设在所述基部的表面上的水平缝隙形成。
4.如上述权利要求中任一项所述的陆地车辆，其特征在于，所述车身具有流线形状以产生基本层状的空气流(E1+E2)。
5.如上述权利要求中任一项所述的陆地车辆，其特征在于，所述至少一推进装置(2)由与压缩机部件联接的发动机构成。
6.如上述权利要求中任一项所述的陆地车辆，其特征在于，所述至少一推进装置(2)以可拆卸方式安装在所述陆地车辆中。
7.如上述权利要求中任一项所述的陆地车辆，其特征在于，所述陆地车辆另外包括至少一设在所述车身的后部(14)中的活动的气动翼板(6)、和适于使至少一翼板在所述翼板关闭的息止位置与所述翼板开放的工作位置之间移动的控制装置。
8.如权利要求7所述的陆地车辆，其特征在于，所述陆地车辆包括两个翼板，这两个翼板位于所述陆地车辆的纵轴线(18)的两侧。
9.如权利要求8所述的陆地车辆，其特征在于，该陆地车辆包括两个控制装置，所述两个控制装置适于以不对称方式或同时地致动所述两个翼板。
10.如权利要求1至9中任一项所述的陆地车辆，其特征在于，该陆地车辆另外包括用于驱动轮系的电驱动系统，所述内部空气流推进系统和所述电驱动系统连接至控制系统，所述控制系统允许选择性地起动所述电驱动系统或所述内部空气流推进系统或者同时起动这两个系统，以便所述陆地车辆能分别以电驱动模式、内部空气流推进模式或混合模式运行。
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