CN103481772A - 一种新型太阳能赛车 - Google Patents

Abstract

一种不同于传统驱动形式，利用太阳能驱动的新型太阳能赛车。在兼顾考虑汽车的加速性与操控性，同时为了实现气动减阻与车体减重，本发明提出了一种太阳能赛车设计的新结构造型。本发明在传统太阳能赛车车体的基础上，取消电机带动车轮转动的驱动方式，在车体尾部上表面安装复数个导管空气螺旋桨作为驱动动力。由于采用了新构型，以及一系列气动设计理念，使得太阳能赛车设计可以实现多方面性能综合考虑，以改善太阳能赛车的整体气动性能。

Description

一种新型太阳能赛车

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能驱动的汽车，其应用领域主要适用于太阳能赛车方面。

背景技术

作为一种新兴能源，太阳能技术在人类生产生活的诸多方面得到广泛应用。由于太阳能清洁环保可再生的特点，利用太阳能驱动是当前汽车行业发展的方向之一。然而由于当前技术条件制约，以及太阳光光能单位功率有限，故完全采用太阳能作动力的汽车，只存在于太阳能赛车领域。而关于太阳能赛车设计制造的研究，对于未来发展太阳能汽车具有技术储备的积极意义。

而汽车设计中某些基本原则与太阳能赛车具有共通性，例如汽车的直线加速性能和转向操控性能，即汽车机动性能，通常要求车体在运动中具有向下的地面吸力即负升力，进而产生摩擦力与转向力矩来满足汽车机动性能。而负升力与车体减阻却自相矛盾，难以兼顾，只能在取舍中达到平衡。传统太阳能赛车因为技术与光强的局限，更在车体减重与气动减阻方面提出了苛刻的要求，几乎达到了技术与设计的瓶颈。

发明内容

本发明目的是提供一种不同于传统驱动形式，且实现多方面性能综合考虑的太阳能赛车结构造型。

为了兼顾汽车的加速性与操控性，实现气动减阻与车体减重，本发明提出了一种太阳能赛车设计的新构型。其实现的技术方案为：在传统太阳能赛车车体的基础上，在车体尾部上表面安装导管空气螺旋桨。

此新构型与传统构型共有的必要技术特征有：传统太阳能赛车车体用于安装其他设备构件；车轮及其转向部件用于操控车体转向；驾驶室及其附属设备用于乘员驾驶赛车。

此新构型的技术创新点在于：取消电机作为驱动车轮的动力来源，代之以导管空气螺旋桨驱动。并采用一系列气动设计理念，综合考虑以改善太阳能赛车的整体气动性能。

附图说明

图1：本发明具体实施方式中，新型太阳能赛车整体构型示意图。

图2：本发明具体实施方式中，导管空气螺旋桨与车体的结合方式示意图。

图3：本发明具体实施方式中，车体横截面示意图。

具体实施方式

以下结合说明附图，进一步解释太阳能赛车整体构型的具体实施方式。

如图1所示，导管空气螺旋桨3、4安装位置位于车体1尾部，以保障驾驶舱2的前向及侧向的视野。

如图1所示，导管空气螺旋桨3、4安装位置位于车体1上表面。由于车体下表面安装转向车轮6以及容纳驾驶员身体和承重轮的座舱5，突出部件较多，易导致流动发生分离，且由于三维地效应的影响，流场结构复杂，此类因素作用将导致导管空气螺旋桨的气动效率降低，故避免将导管空气螺旋桨安装于车体下表面。

如图1所示，导管空气螺旋桨3、4的排布方式，可综合考虑成本、尺寸及工况需求等因素，采用左右对称安装，单个或复数个导管空气螺旋桨为一组的排布方式。如图1中，每两个导管空气螺旋桨为一组，车尾左侧安装导管空气螺旋桨组4，右侧安装导管空气螺旋桨组3。每组的单个导管空气螺旋桨之间，组与组之间的间距，以及单个导管空气螺旋桨的转动方向，可根据实验或数值模拟计算结果进行调整。导管空气螺旋桨无论采用何种排布方式，都在本发明涉及范围之内。

如图1所示，在直线行驶过程中，导管空气螺旋桨3、4扇动空气由导管出口向后喷出，空气提供螺旋桨轴向向前的反作用力，以此作为驱动力推动赛车前进。由于驱动力力矩与升力力矩方向相反，可知本发明构型满足直线加速性、操纵性与稳定性要求。

如图1所示，当操纵赛车转向时，左右两组导管空气螺旋桨3、4的转动将实现差动转动，甚至反风，引发流场及气动力改变，以提供转向力矩。以向右偏转向，右侧导管空气螺旋桨3反风为例。由于导管空气螺旋桨的推进力，因左右差动转动而不再对称，产生向右偏转的转向力矩。同时导致车体上表面右侧压力增加，使车体气动升力骤降，并产生右侧下压的滚转力矩，进一步增加右侧车轮的摩擦力，获得更高的向右偏转的转向力矩。因而本发明的新构型能够满足转向的操纵性与稳定性。无论导管空气螺旋桨与方向盘采取何种关联方式，如机械传动或电路控制，都在本发明涉及范围之内。

如图2所示，导管空气螺旋桨1与车体2的结合方式。根据实验或数值模拟计算结果，以及实际情况要求，即可采用图A所示车体导管一体化成形，也可采用图B所示其他连接部件结合，都在本发明涉及范围之内。

如图3所示，车体横截面特征为：上表面1水平，下表面2向下凸起。当赛车遭遇横侧风影响时，此车体横截面特征可抑制向上正升力的产生，保障赛车的横侧稳定性。

以上具体实施方式并未经过优化设计，故在实际设计制造过程中，任何改进和修正，如不脱离本发明所述构型的基本原理，应视为在本发明权力保护所涉及范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳能赛车，包括：车体（1）、布置在车体上表面的驾驶舱（2）、安装在车体上表面的两组导管空气螺旋桨（3）（4）、布置在车体下表面的座舱以及一体化安装在座舱内的承重轮（5）、布置在车体下表面的转向轮舱及一体化安装在转向轮舱内的转向轮（6）。

2.根据权利要求1所述的太阳能赛车，其特征在于：两组导管空气螺旋桨（3）、（4）安装在车体（1）上表面，且为避免干扰驾驶舱（2）的视野，而安装在车体（1）尾部。

3.根据权利要求2所述的太阳能赛车，其特征在于：两组导管空气螺旋桨（3）、（4）无论是单个或复数个一组的排布方式，都必须两组分别对称安装在车体（1）尾部。

4.根据权利要求2所述的太阳能赛车，其特征在于：两组导管空气螺旋桨（3）、（4）可以实现与驾驶操作关联的差动转动。

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