JPH07228224A - 空力ブレーキ - Google Patents

空力ブレーキ

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JPH07228224A
JPH07228224A JP6046391A JP4639194A JPH07228224A JP H07228224 A JPH07228224 A JP H07228224A JP 6046391 A JP6046391 A JP 6046391A JP 4639194 A JP4639194 A JP 4639194A JP H07228224 A JPH07228224 A JP H07228224A
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JP
Japan
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aerodynamic brake
brake
blades
rotary shaft
blade
Prior art date
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Pending
Application number
JP6046391A
Other languages
English (en)
Inventor
Yohachiro Watabe
洋八郎 渡部
Katsuaki Takasaki
勝明 高崎
Tamiya Shirokibara
民也 白木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、風車の回転によって発生す
る空気抵抗を制動力として有効に利用し得ると共に、該
風車の回転によって発電機を駆動し電気エネルギを回収
する省エネルギ形式の空力ブレーキを提供するにある。 【構成】 本発明の空力ブレーキ1は、航走体2の走行
方向に垂直な回転軸13と、該回転軸と翼縁の方向が平
行な2枚の翼11a,11bと、前記回転軸に取付けら
れ該2枚の翼を翼弦が平行となるよう両端部に固着させ
た回転自在な翼支持板12と、空力ブレーキを作動させ
ないときは前記2枚の翼の翼弦が走行方向に平行になる
ように前記回転軸を固定し、空力ブレーキを作動させる
ときは前記した回転軸の固定を解放するブレーキ固定装
置15と、前記回転軸によって駆動される発電機14と
を有してなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両、自動車、船
舶などの航走体の制動に利用される空力ブレーキに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7は従来技術によるプレート式空力ブ
レーキを取付けた航走体2の側面図である。ブレーキを
かけようとする場合、図に示すように車体の屋根の上に
ブレーキ板20を起立させ、航走体の走行によって該ブ
レーキ板に作用する空気抵抗を制動力として利用してい
る。この例でのブレーキ板のように、一般に流れの場に
おかれた物体の受ける抵抗をF、流体の密度をρ、物体
と流体の相対速度をV、物体の基準面積(通常流れの方
向に直角な最大断面積をとる)をS、抵抗係数(無次
元)をCD とすると、物体の受ける抵抗Fは次式で表わ
される。 F=(1/2)ρV2 SCD 抵抗係数CD はレイノルズ数の関数として与えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術によ
るプレート式空力ブレーキには次のような問題点があっ
た。即ち、ブレーキ板20に発生する空気抵抗Fと航走
体の走行速度(無風状態としたときの空気と車両の相対
速度)Vとによる単位時間当りのエネルギFVは、ブレ
ーキ板20の背後に発生する渦流の運動のエネルギとし
て大気中に消散し、無効なエネルギとして散逸されてし
まう。
【0004】本発明の目的は、航走体の外表面に風車を
配設し、該風車の回転によって発生する空気抵抗を航走
体の制動力として有効に利用し得ると共に、該風車の回
転によって発電機を駆動し電気エネルギを回収する省エ
ネルギ形式の空力ブレーキを提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の空力ブレーキ1
は、鉄道車両、自動車、船舶などの航走体2の車体の外
表面に設置されるジャイロミル型の風車で、該風車は航
走体2の走行方向に対して軸線が垂直な回転軸13と;
該回転軸と翼縁の方向が平行な2枚の翼11a,11b
と;該2枚の翼を翼弦が平行となるように固着して前記
回転軸に取付けられ、2枚の翼と一体で回転自在な翼支
持板12と;空力ブレーキを作動させないときは前記し
た2枚の翼の翼弦が走行方向と平行となるように前記回
転軸を固定し、空力ブレーキを作動させるときは前記し
た回転軸の固定を解放するブレーキ固定装置15と;前
記回転軸によって駆動される発電機14とを有してな
り;風車の回転によって発生する空気抵抗を航走体2の
制動力として利用すると共に、風力を電気エネルギとし
て回収する省エネルギ形式の空力ブレーキであることを
特徴としている。
【0006】
【作用】前記した技術的手段による作用について図2、
図3、図4を参照して説明する。図2の側面図(a)、
平面図(b)は空力ブレーキを作動させていない状態を
示し、2枚の翼11aと11bの翼弦が航走体の進行方
向に平行となるように、回転軸13はブレーキ固定装置
15によって固定されている。2枚の翼には共に小さい
ながら空気抵抗が作用しているが、図2(b)に示され
るように、翼11aは前縁が進行方向に向き、翼11b
は後縁が進行方向に向いているので、翼11bの空気力
が翼11aの空気力より大きい。
【0007】図3(a),(b)に示すように、空力ブ
レーキを作動させるためブレーキ固定装置15を解放す
ると回転軸13は回転自在となり、前記2枚の翼11
a,11bの空気力の差によって風車は平面図(b)の
矢印Aの方向に回転を始める。
【0008】図4は図3の平面図(b)を拡大し、翼1
1aと翼11bに対する空気の速度や力の作用状態を示
している。翼11aと翼11bには、無風状態のもとで
それぞれの翼の回転周速度と空気の相対速度Va及びV
bと、航走体の走行速度と空気の相対速度Vとの合成に
より、翼11aには速度Waの空気が、翼11bには速
度Wbの空気が作用することになる。この速度Waの空
気によって翼11aには空気力Faが作用し、速度Wb
の空気によって翼11bには空気力Fbが作用すること
になる。翼11aと翼11bに作用する空気力FaとF
bの回転の周方向成分TaとTbは風車の回転を持続さ
せる力となり、走行の逆方向成分DaとDbは航走体を
制動する空気抵抗となる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の第1実施例に係る空力ブレー
キを装備した航走体の斜視図である。図2は図1に示し
た空力ブレーキを作動させていないときの空力ブレーキ
の側面図(a)及び平面図(b)で、図3は空力ブレー
キを作動させているときの側面図(a)及び平面図
(b)である。図1、図2、図3において、1は空力ブ
レーキ、2は航走体(実施例では鉄道車両)、3は車体
で、11aと11bは翼、12は翼支持板、13は回転
軸、14は発電機、15はブレーキ固定装置である。
【0010】これらの図を参照して第1実施例の構成と
作用について説明する。図1に示されるように空力ブレ
ーキ1は航走体(車両)2の屋根に配設されたジャイロ
ミル型の風車で、該風車の回転軸13の軸方向は車両2
の走行方向に対して垂直であり、該回転軸には翼支持板
12が取付けられ、該翼支持板の両端部には翼11aと
翼11bが共に回転軸13に平行で且つ2枚の翼の翼弦
が平行となるように保持されている。
【0011】図2(a),(b)は空力ブレーキを作動
させていないときの状態を表わし、2枚の翼11aと1
1bの翼弦が走行方向に平行となるようにブレーキ固定
装置15で回転軸13にブレーキをかけて停止させ固定
する。固定装置としては、鉄片と電磁石の組合せ等、2
枚の翼11aと11bの翼弦が走行方向に平行になるよ
うに固定できればよい。
【0012】図3(a),(b)はブレーキ固定装置1
5を解放して空力ブレーキを作動させているときの状態
を表わし、回転軸13は回転自在となり、風車は図3
(b)の矢印Aの方向に回転を始める。風車が回転を始
めると回転軸13によって発電機14が駆動される。
【0013】図4は2枚の翼11aと11bに対する空
気の速度や力の作用状態を示している。翼11aと翼1
1bには、無風状態のもとでそれぞれの翼の回転周速度
と空気の相対速度Va及びVbと、航走体の走行速度と
空気の相対速度Vとの合成により、翼11aには速度W
aの空気が、翼11bには速度Wbの空気が作用するこ
とになる。この速度Waの空気によって翼11aには空
気力Faが作用し、速度Wbの空気によって翼11bに
は空気力Fbが作用することになる。翼11aと翼11
bに作用する空気力FaとFbの回転の周方向成分Ta
とTbは風車の回転を持続させる力となり、走行の逆方
向成分DaとDbは航走体を制動する空気抵抗となる。
上記のような作用により、ジャイロミル型の風車の回転
によって、発生する空気抵抗が航走体2の制動力として
利用されると共に、回転力が電気エネルギとして回収さ
れる。
【0014】図5は本発明の第2実施例に係る空力ブレ
ーキを装着した航走体(鉄道車両)の斜視図で、図6は
図5に示した空力ブレーキの正面図(a)及び側面図
(b)である。図5、図6を参照して第2実施例の構成
と作用について説明する。図5での10は第2実施例の
空力ブレーキで、図6での符号3,11a,11b,1
2〜15の名称は図2、図3の名称と同じであり、17
は回転軸13から発電機14に回転を伝えるベルト、1
6は伝動装置のカバーである。
【0015】図6(a)に示されるように2枚の翼11
aと11bは、車体3の屋根面に水平で且つ車両の走行
方向と直角となるように配設され、両端部は翼支持板1
2で支持されている。該翼支持板の中心には回転軸13
が嵌設され、該回転軸はカバー16内に配設した軸受に
よって支承されている。図6(b)に見られるように、
車両の進行による走行風を矢印Vで示すと、第2実施例
の空力ブレーキ10では、速度境界層の影響があるので
屋根面より離れて上方に位置する翼が受ける風速は下方
に位置する翼の受ける風速より速い。このため空力ブレ
ーキ10は矢印Bの方向に回転を始めようとする態勢に
なっている。なお前記2枚の翼の断面形状は航空機の翼
形とするのが好ましい。
【0016】車両にブレーキをかけようとしてブレーキ
固定装置15を解放すると空力ブレーキ10は矢印Bの
方向に回転し、2枚の翼に発生する空気抵抗が車両の制
動力として利用されると共に、空力ブレーキの回転はベ
ルト17を介して発電機14に伝えられ電気エネルギを
発生させる。空力ブレーキ10の作動を解除する場合に
は、図6(a)のように車体3の屋根面上で2枚の翼1
1aと11bが水平で且つ平行な状態を持続し得るよう
に、ブレーキ固定装置15を介して回転軸13の回転方
向位置を設定し固定する。
【0017】
【発明の効果】本発明の空力ブレーキにより次のような
効果が得られる。風車の回転によって発生する空気抵抗
を制動力として有効に利用し得ると共に、該風車の回転
によって発電機を駆動し電気エネルギを回収することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る空力ブレーキを装着
した航走体の斜視図。
【図2】図1に示した空力ブレーキを作動させていない
ときの空力ブレーキの側面図(a)と平面図(b)。
【図3】図1に示した空力ブレーキを作動させていると
きの空力ブレーキの側面図(a)と平面図(b)。
【図4】図1に示した空力ブレーキの2枚の翼に対する
空気の速度や力の作用状態の説明図。
【図5】本発明の第2実施例に係る空力ブレーキを装着
した航走体の斜視図。
【図6】図5に示した空力ブレーキの正面図(a)と側
面図。
【図7】従来技術による空力ブレーキを装着した航走体
の側面図。
【符号の説明】
1…空力ブレーキ、2…航走体、3…車体、11a,1
1b…翼、12…翼支持板、13…回転軸、14…発電
機、15…ブレーキ固定装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄道車両、自動車、船舶などの航走体の
    外表面に設置される風車形の空力ブレーキ(1)におい
    て;航走体(2)の走行方向に対して軸線が垂直である
    風車の回転軸(13)と;該回転軸と翼縁の方向が平行
    である2枚の翼(11a),(11b)と;該2枚の翼
    を翼弦が平行になるように固着して前記回転軸に取付け
    られ、2枚の翼と一体で回転自在な翼支持板(12)
    と;空力ブレーキを作動させないときは前記2枚の翼の
    翼弦が走行方向と平行となるように前記回転軸を固定
    し、空力ブレーキを作動させるときは前記回転軸の固定
    を解放するブレーキ固定装置(15)と;前記回転軸に
    よって駆動される発電機(14)とを有してなることを
    特徴とする風車形の空力ブレーキ。
JP6046391A 1994-02-21 1994-02-21 空力ブレーキ Pending JPH07228224A (ja)

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011204