CN102635503A - 阻力整流动力筒道 - Google Patents

Abstract

阻流整流动力筒道，是将行驶中的交通工具所受到的迎面流体阻力，按短距原则导入筒道内，形成发电所必需的流体。使行驶阻力通过发电和流体反作用力变为前进动力，最大限度靠运动物体维持自我运动状态的机能，实现节能减排。其核心思想是利用一切可能的方法变流体阻力为前进动力。这种变阻力为动力的技术手段，对高速公路上行驶的电动汽车，有明显的经济效益；对提升潜水艇的综合功能特别重要。

Description

阻力整流动力筒道

一、技术领域

一种以发电为主的动力设备，通过利用运动物体在流体中所产生的阻力发电为主要手段，变流体阻力为前进动力。主要适合电动类运输工具，例如电动汽车和潜水艇以及电动船舶甚至电动飞行器等。

二、技术背景

在大气或液体中运动的物体，都会受到流体阻力，物体运动时，都必须克服流体阻力做功才能保持物体的前进运动。对于车、船、潜水艇等交通工具，克服阻力的办法主要是增加动力和对其外表形状进行流体设计。主要的综旨就是尽一切可能减小流体阻力对交通工具运动的影响，尽可能以最小的外加动力克服不可消除的流体阻力对它们运动的阻碍。所以表面都尽量进行流线型设计。

根据牛顿第一定律；任何运动物体都有维持自身运动状态的机能。假如说一辆时速一百公里的汽车没有任何的流体阻力和磨擦阻力，那么它会一直按一百公里的时速运行下去。假如对它再加动力将其提高到一百二十公里的时速，它又会一直按一百二十公里的时速运行下去，永不停止。使它停止的不是它本身，而是它在运行时所受到的各方面的阻力。外加的动力本质上不是直接维持它的运行速度，而是克服它所受到的阻力以及提高或减小它的速度。根据这一原理，如果能把它们运行时所受到的阻力的一部分变成动力，就产生了以自身的阻力所产生的动力克服自身受到的阻力的效果，此消彼长，运动物体维持自身运动状态的机能就会更多地表现出来。

根据这一原理，本人发现通过流体发电是当前技术下阻力变动力的有效选择。将运动物体所受到的阻力变成电力，以电力再推动物体做功克服它所受到的运动阻力。这种办法当前最适合电动汽车和潜水艇等电力推动的交通工具。

这一技术使用到风力发电和水力发电等成熟技术。但使用的是交通工具自己因运行阻力所产生的气流和水流。这些气流和水流，以往从未通过电磁转换被用作交通工具的前进动力。利用一切成熟技术的组合，完成此消彼长的能量转换，是本技术的核心思想。

这一技术所使用的筒道方法，也见诸与喷气式发动机和潜水艇的喷水推进系统，所不同的是本技术的筒道方案主要是为了将阻力变为动力，而不是以提供主要动力为目的。这一思想的差异，在设计筒道进口时表现最为明显；本技术力求将迎流面上的阻力流体按短距离原则导入筒道进口，而喷气式发动机等主要动力系统在设计时对阻力变动力没有专门要求。本技术是将阻力流体通过筒道进行电磁转换后再变成动力，而喷气式发动机等主要动力系统则不是为了在筒道内对阻力流体通过各种此消彼长的力量转换提供动力。

变迎面阻力流体为前进动力的方式，在自然界有客观存在。本人认真观察过胖头鱼在溪流中的状态，认为胖头鱼有通过大嘴将迎面阻力水流，变为向前的动力的本能。

在流速约0.3米/秒的溪流中，重达八斤左右的胖头鱼可以不划动任何前进动力器官，潜浮在溪流中，长时间与溪岸保持静止(状态是潜浮，不依托任何固定物)。这时它的状态是迎头朝向水流，大嘴微微张开，看不到任何有效向前划动的动作。但是此时它实际上与水体保持了约0.3米/秒的相对速度。唯一的解释是他微张着的嘴使产生阻力的水流进入口中，通过内部的鱼腮的化解，变成了维持整体在流水中保持静止的向前推力。进入口中的水又从头部两侧流出。当水流速变快时，它首先的反应是把大嘴张大，以求保持在水中的相对静止状态，只有张大了嘴不能保持这种静止的潜浮状态时，才会反射式地划动肚下的鱼旗，提供前进动力，以求继续维持在水流中的相对静止的潜浮状态。这说明增大了进入口中的阻力水流并通过鱼腮的化解，就增大了维持它在更大阻力水流中维持相对静止的向前的动力。这其中一个最明显的动作是胖头鱼为了增大自身在溪流中维持静止的向前的推力而张大它的大嘴。

三、发明内容

阻力发电筒道、流体涡轮发电机组。

阻力发电筒道贯通交通工具的首尾。前端为流体进口，尾端为流体出口。以电动汽车为例，汽车行驶时，前端迎风面所受到的流体阻力最大。当前的解决办法就是尽量把前端设计成流线形，尽最大可能减小这个迎风阻力。

阻力发电筒道的进口就设于前端的迎风面上，并且在外表设计时，尽量将迎风面阻力所产生的气流，按短距离原则导入筒道的进口，而不是让其小阻力流失。气流通过进口进入筒道，从尾部出口排出，就为在筒道内的风力发电机发电，提供了尽可能大的动力，由此将汽车行驶所受到的迎面空气阻力尽可能变成了筒道内发电机工作所需要的动力。从出口流出的气流不仅不会对汽车形成阻力，其作用力还会推动汽车向前运动。筒道内的形状，安装风力发电机的部位、大小和数量，由实验按高效原则确定。

流体涡轮发电机组安置在阻力发电筒道内。仍以汽车为例，根据风力在筒道内的运行特点和能量，安装适当功率和数量的风力发电机，组成风力发电机组。发电机组工作时或为车载电瓶充电，或直接做为汽车行驶的动力源。

四、具体实施方式

以电动汽车和潜水艇应用说明具体实施方式；

电动汽车行驶时所受到的阻力主要有空气阻力、车轮与路面的磨擦力。空气阻力分迎风面阻力与侧风面阻力。侧风面阻力按最小化原则，通过表面的流线形设计实现。应风面阻力所形成的气流，就按短距离原则导入筒道进口。汽车行驶时，汽车迎风面阻力所形成的气流，尽最大可能变成了风力在筒道内汇集，并推动风轮旋转发电。发电后的气流从尾部风口排出，不会对汽车产生阻力。发电机组所发的电，即可以直接用于驱动电动机推动汽车前进，也可以给车载电瓶充电。

汽车行驶速度越高，产生的阻力气流就越大，相应的发电机所发电量就越大，对汽车产生的推力也越大。这样的汽车比照无此设备的汽车所受到的阻力制约就大大减少。直接效果就是降低了外加能量的消耗，达到节能减排目的。这样会带来一个问题；发电机的风轮会不会使汽车所受阻力加大，并且使所发的电得不尚失呢？本人认为应该不会，即使风轮增加了阻力，阻力也变成了动力。精确的应用效果需要通过实验检验。另外，汽车不仅可以靠自身行驶产生的气流发电，还可以借大自然中的风力发电并给电瓶充电。

当前公路的条件越来越好，车轮所受的磨擦力越来越小。这种汽车行驶在高速公路上时，节能减排的效果越来越可观。

与汽车不同的是，潜水艇行驶时所受到的阻力，主要就是流体阻力，没有其它的磨擦阻力。这就使筒道的动力效果更加明显。

潜水艇行驶时所受到的水体阻力，主要就是迎面阻力和侧面阻力。侧面阻力按最小化原则设计潜水艇的外表流线形状。迎面阻力所形成的水流就按短距离原则尽可能导入筒道的进口，筒道内设置水轮发电机组，迎面阻力水流进入筒道发电后，从潜水艇的尾部出口排出，排出的水流不仅不会对潜水艇的行驶形成阻力，还会以反作用力的形式对潜水艇形成前进推力。潜水艇的阻力发电筒道对潜水艇的水下行驶有以下重大效果；

首先、潜水艇水下行驶受到的阻力非常大，所以为筒道内的水轮发电机组提供的发电动力也非常可观。

其次、从出口排出的水体的质量也非常大，所以为潜水艇前进提供的动力也非常可观。

再次、常规潜水艇靠充电补充潜行动力，阻力发电筒道是在行驶的同时发电、充电且不需空气，这样就可能大大延长潜水艇在水下连续航行的时间。

第四、节能减排效果显而易见。

考虑到水下航行的特点，还可以考虑是否有可能、有必要在筒道的出口处按置动力桨叶。即在最后一道不是水轮发电机，而是电动推力桨叶，使水流以更强劲的力量向后喷出，形成喷水式推进。

Claims (4)

1.通过贯通汽车或潜水艇等交通工具首尾的整流筒道，实现流体阻力变前进动力的技术。

2.通过筒道减小流体阻力的消极影响，增加辅助动力的技术。

3.按短距离原则导流阻力流体的筒道进口。

4.在潜水艇的阻力整流动力筒道内，实行流体发电与电动推进相结合的技术。