CN109305234A - 厢式货车减阻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厢式货车减阻装置，包括安装在厢式货车驾驶室顶盖上的导流罩、安装在所述导流罩上并可旋转的圆柱以及控制所述圆柱转动的驱动装置；所述圆柱相对厢式货车左右方向设置。本发明的圆柱旋转时，能够使得厢式货车尾部的大尺度涡旋结构变成小尺度的涡旋结构，从而能够抑制气流流经厢式货车顶部的漩涡脱落，增加了厢式货车尾部负压区的压力，进一步提高了导流罩的降低空气阻力的性能。本发明将导流罩和旋转圆柱设为一体，可以进一步减小厢式货车所受到的空气阻力，减少燃油消耗，降低运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及导流罩，尤其涉及一种能够减小空气阻力的厢式货车减阻装置。
背景技术
厢式货车作为一种重要的陆地交通运输工具，具有工作效率高、货物运输量大，以及安全性和可靠性高等多方面的优点。为了能够充分利用厢体的载货空间，厢式货车的厢体一般为独立的长方体结构，厢体较长，且厢体一般高于驾驶室。厢体与驾驶室之间存在高度差和一定的间隙,使得整车外形不连续,流线性差。
当气流流经非流线形的厢式货车表面时，货车头部存在压强较大的正压区；气流经驾驶室的前上缘分离，分流到货车顶部的气流在货车顶部形成漩涡区；截尾式结构的厢式货车尾部存在压强较大的负压区。其中，漩涡区与正压区相互影响，影响到驾驶室与厢体之间的气动阻力特性，导致厢式货车在行驶的过程中受到的空气阻力较大；漩涡区在货车顶部形成边界层，并形成较大的压力梯度，因剪切应力的作用使边界层脱离物体壁面并在货车尾部形成旋涡，旋涡从剪切层区分离出来注入大尺度的涡旋中，形成周期性的漩涡脱落，而漩涡脱落流经厢式货车尾部时容易降低负压区的压力。厢式货车在高速行驶过程中，大的风阻意味着厢式货车需要消耗更多的燃油和能量来克服空气阻力。
现有的厢式货车在驾驶室顶盖上安装一个导流装置,使驾驶室与车厢之间形成流线型过渡,以此引导流过驾驶室上部的气流与厢体的上表面衔接,使气流沿封闭车厢顶盖表面很近的地方流动,从而降低气动阻力系数,可以大幅度的降低空气阻力，减少油耗，并节省了运输成本。另外，导流装置降低空气阻力的性能亦取决于厢式货车尾部的负压高低的因素，负压区的压力升高时可进一步有利于导流装置降低空气阻力。
随着物流行业的高速发展，厢式货车的产能势必迅猛增加；而石油资源日趋匮乏且属于不可再生资源，燃油价格亦不断上涨。生产厂家在面对机遇时，也应当考虑如何能够有效抑制气流流经厢式货车顶部形成的漩涡脱落，从而增加厢式货车尾部负压区的压力，有利于导流装置进一步降低空气阻力的技术问题，以响应国家节能环保的政策，实现节能减排的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够进一步减小空气阻力的厢式货车减阻装置，减少燃油消耗，降低运输成本。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种厢式货车减阻装置，包括安装在厢式货车驾驶室顶盖上的导流罩、安装在所述导流罩上并可旋转的圆柱以及控制所述圆柱转动的驱动装置；所述圆柱相对厢式货车左右方向设置。
相较于现有技术本发明具有如下有益效果：本发明的厢式货车减阻装置在现有技术中的导流罩上安装一可旋转的圆柱，并通过驱动装置驱动圆柱旋转。厢式货车在行驶过程中，左右方向设置的圆柱正对迎风方向，当圆柱开始旋转且随着圆柱旋转速度逐渐变大，圆柱尾流瞬态流场就会发生明显的变化，圆柱两侧的剪切层区逐渐变短，使厢体顶部的旋涡更早地注入到涡旋运动中，且圆柱的旋转使较高涡量区偏向了一侧，使得形成大尺度涡旋的所需距离逐渐变短，圆柱绕流的尾迹在流向上的尺度变小；随着圆柱的旋转速度比逐渐增大，涡旋的速度场不具有明显的周期性，使得厢式货车尾部的大尺度涡旋结构变成小尺度的涡旋结构，从而能够抑制气流流经厢式货车顶部的漩涡脱落，增加了厢式货车尾部负压区的压力，进一步提高了导流罩的降低空气阻力的性能。本发明将导流罩和旋转圆柱设为一体，可以进一步减小厢式货车所受到的空气阻力，减少燃油消耗，降低运输成本。
优选的，所述导流罩向厢式货车的后方延伸并连接厢式货车的厢体顶端。
优选的，所述导流罩凹设有左右方向设置的凹槽，所述圆柱的底部下沉于该凹槽中，圆柱的上部突出于该凹槽。
优选的，该厢式货车减阻装置还包括车速检测器，该车速检测器信号连接于所述驱动装置，并自动控制驱动装置的开启与关闭。
优选的，所述驱动装置包括电机、连接于电机与圆柱之间的传动机构。
优选的，所述导流罩的顶盖上设有安装圆柱的支撑架，所述圆柱通过转轴可转动地连接于支撑架。
优选的，所述电机的输出轴套设有主动齿轮，所述转轴套设有啮合于主动齿轮的从动齿轮。
优选的，所述支撑架包括固定在所述导流罩上端面的固定板、分别安装在固定板两端的两个支撑杆；所述转轴的两端分别通过轴承安装在两个支撑杆上。
优选的，所述导流罩的迎风面设有压电材料，所述压电材料通过导线连接变压器，经变压器升压后连接整流装置，整流装置将交变电流转换成直流后连接车载蓄电池。
优选的，所述车载蓄电池并联一备用蓄电池。
附图说明
图1为本发明的厢式货车减阻装置安装于厢式货车前端的立体示意图；
图2为图1中厢式货车减阻装置安装于厢式货车的侧视示意图；
图3为圆柱连接于支撑架的连接示意图；(图中只绘制了圆柱的其中一侧，另一侧与图中所示对称)
图4为图3的左视示意图。
图中：1-导流罩、2-圆柱、3-驾驶室、4-厢体、5-支撑架、51、-固定板、52-支撑杆、6-转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明，而非对本发明的保护范围限制。需要理解的是在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参阅图1及图2，本实施例中提供了一种厢式货车减阻装置，包括安装在厢式货车驾驶室3顶盖上的导流罩1、安装在导流罩1上的圆柱2以及控制圆柱2转动的驱动装置(图中未示出)。导流罩1的材质采用为玻璃钢或钢板。圆柱2的材质采用为有机玻璃，以减小摩擦力，增加气流的流动速度。导流罩1向厢体4方向呈弧线型延伸，导流罩1的迎风面正对着厢式货车前行方向。导流罩1的顶盖上设有安装圆柱2的支撑架5。圆柱2套设于转轴6上，并通过转轴6可转动地连接于支撑架5。该转轴6平行于厢式货车直行时的轮轴线，圆柱2相对厢式货车左右方向设置。圆柱2的旋转方向对应于厢式货车的前后方向。驱动装置包括电机、连接于电机与圆柱2之间的传动机构。该传动机构采用为齿轮传动。当然在其他实施方式中，传动机构亦可以采用为带传动或链传动。
本实施例中，电机的输出轴套设有主动齿轮，转轴6套设有啮合于主动齿轮的从动齿轮。通过开启电机可以驱动圆柱2旋转。厢式货车在行驶过程中，左右方向设置的圆柱2正对迎风方向，当圆柱2开始旋转且随着圆柱2旋转速度逐渐变大，圆柱2尾流瞬态流场就会发生明显的变化，圆柱2两侧的剪切层区逐渐变短，使厢体4顶部的旋涡更早地注入到涡旋运动中，且圆柱2的旋转使较高涡量区偏向了一侧，使得形成大尺度涡旋的所需距离逐渐变短，圆柱2绕流的尾迹在流向上的尺度变小；随着圆柱2的旋转速度比逐渐增大，涡旋的速度场不具有明显的周期性，使得厢式货车尾部的大尺度涡旋结构变成小尺度的涡旋结构，从而能够抑制气流流经厢式货车顶部的漩涡脱落，增加了厢式货车尾部负压区的压力，进一步提高了导流罩1的降低空气阻力的性能。本发明将导流罩1和旋转圆柱2设为一体，可以进一步减小厢式货车所受到的空气阻力，减少燃油消耗，降低运输成本。
参阅图1至图4，本实施例中，导流罩1向厢式货车的后方延伸并连接厢式货车的厢体4顶端，导流罩1覆盖驾驶室3与厢体4之间的间隔空间，使得驾驶室3与厢体4形成完整的流线形结构，气流能够顺畅的流动至厢体4后方。其中，导流罩1连接于厢体4的端部凹设有左右方向设置的凹槽11，凹槽11自导流罩1的上端面向下凹设。该凹槽11的横截面呈弧形。安装圆柱2的支撑架5包括固定板51以及分别安装在固定板51两端的两个支撑杆52。固定板51的形状匹配于凹槽11并通过紧固件固定连接于凹槽11。转轴6的两端分别通过轴承安装在两个支撑杆52上，转轴6通过电机驱动时可相对两个支撑杆52转动。圆柱2通过转轴6安装于导流罩1的凹槽11上方，其底部下沉于该凹槽11中，上部突出于该凹槽11。使得气流贴合于圆柱2的上部流动，有效控制气流的流动方向。当然在其他实施方式中，该凹槽11的横截面亦可以呈其他形状，例如：三角形或方形，只要能够使得圆柱2的底部下沉于凹槽11，上部突出于凹槽11均可行。
本实施例中，厢式货车减阻装置还包括车速检测器(图中未示出)。车速检测器安装在车体上信号连接于驱动装置，并自动控制驱动装置的开启与关闭。车速检测器检测厢式货车的行驶速度，厢式货车减阻装置可根据行驶速度开启或关闭电机，能够有效控制圆柱2旋转。例如：当行驶速度低于60km/h时，电机处于关闭状态，此时只需要通过导流罩1即可以改善货车的气动特性,降低气动阻力，导流罩1减小的气动阻力在10％以上；当行驶速度高于60km/h时，电机处于开启状态，圆柱2开始旋转，使厢体4顶部的旋涡更早地注入到涡旋运动中，且圆柱2的旋转使较高涡量区偏向了一侧，使得形成大尺度涡旋的所需距离逐渐变短，圆柱2绕流的尾迹在流向上的尺度变小；随着圆柱2的旋转速度比逐渐增大，涡旋的速度场不具有明显的周期性，使得厢式货车尾部的大尺度涡旋结构变成小尺度的涡旋结构，从而能够抑制气流流经厢式货车顶部的漩涡脱落。将导流罩1和旋转圆柱2设为一体，使得厢式货车减阻装置减小的气动阻力在15％--30％的范围内，减少燃油消耗。其中，车速为70km/h时,节油8.1％；当80km/h时,节油8.5％。与传统厢式货车仅安装导流罩的减阻结构相比，本发明的厢式货车减阻装置在厢式货车高速行驶时能获得更小的空气阻力。当然，上述开启与关闭电机的速度界定值亦可以根据用户自行设置。用户亦可以观察车辆的转速表，自行开启与关闭电机。
本实施例中，导流罩1的迎风面设有压电材料。厢式货车行驶时，空气流过其表面，压电材料吸收表面产生的振动能，并将振动能转化为电能。压电材料通过导线连接变压器，经变压器升压后连接整流装置，将交变电流转换成直流后连接车载蓄电池。该车载蓄电池为厢式货车的原配电池。压电材料采用为压电陶瓷或压电聚合物(聚偏氟乙烯)。压电材料为材质柔韧，不会影响导流罩1流线结构的特征。压电材料的转化效率可以达到30％。
本实施例中，车载蓄电池并联一备用蓄电池。当车载蓄电池充满电之后，备用蓄电池能接着储存压电材料转化而来的电能，以储存更多的电能为厢式货车提供电力，亦可以相对的降低厢式货车行驶过程中的燃油消耗。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种厢式货车减阻装置，其特征在于：包括安装在厢式货车驾驶室顶盖上的导流罩、安装在所述导流罩上并可旋转的圆柱以及控制所述圆柱转动的驱动装置；所述圆柱相对厢式货车左右方向设置。
2.根据权利要求1所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述导流罩向厢式货车的后方延伸并连接厢式货车的厢体顶端。
3.根据权利要求1所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述导流罩凹设有左右方向设置的凹槽，所述圆柱的底部下沉于该凹槽中，圆柱的上部突出于该凹槽。
4.根据权利要求1所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：该厢式货车减阻装置还包括车速检测器，该车速检测器信号连接于所述驱动装置，并自动控制驱动装置的开启与关闭。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述驱动装置包括电机、连接于电机与圆柱之间的传动机构。
6.根据权利要求5所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述导流罩的顶盖上设有安装圆柱的支撑架，所述圆柱通过转轴可转动地连接于支撑架。
7.根据权利要求6所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述电机的输出轴套设有主动齿轮，所述转轴套设有啮合于主动齿轮的从动齿轮。
8.根据权利要求6所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述支撑架包括固定在所述导流罩上端面的固定板、分别安装在固定板两端的两个支撑杆；所述转轴的两端分别通过轴承安装在两个支撑杆上。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述导流罩的迎风面设有压电材料，所述压电材料通过导线连接变压器，经变压器升压后连接整流装置，整流装置将交变电流转换成直流后连接车载蓄电池。
10.根据权利要求9所述的厢式货车减阻装置，其特征在于：所述车载蓄电池并联一备用蓄电池。
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