一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置的製作方法

2023-05-06 10:12:16 1

專利名稱：一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置。
背景技術：
水陸兩棲車輛既能勝任陸地推進、又能在水中航行，適用於多種工況等特點而得到廣泛研究和應用。實驗證明，在水中航行時，以較低速度在水中航行的兩棲車輛，其摩擦阻力最高可達到總水上阻力的70％，因此通過減少摩擦阻力是保證車輛的快速性重要方法之一。
當兩棲車輛在水中航行時，車輛周圍的邊界層帶有一薄層水隨著車體一起前進。由於水的粘性，車輛在航行過程中受到切應力的作用，亦即車體與水之間產生了摩擦力，它在運動方向的合力便是車體的摩擦阻力。
經試驗證明，被氣泡包圍兩棲車輛車底的情形下，車輛摩擦阻力R與空氣的相對消耗量有關，並且可利用如下公式近似計算R=RF(1-0.365v0v)---(1)]]>式(1)中，v0為氣層中空氣的平均速度，v為兩棲車體航速。根據兩棲車體摩擦阻力的處理方法，車體摩擦阻力可以由計算相當平板的摩擦阻力與由粗糙度增加的摩擦阻力之和來估算，即摩擦阻力RF可以近似表示為下式RF＝(CF+ΔCF)×ρv2S/2 (2)式(2)中，CF為光滑平板摩擦阻力係數，ΔCF為粗糙度補償係數，ρ為水的質量密度，v為航速，S為兩棲車體溼表面積。
實驗證明在相同條件下，在20℃的環境中，空氣的粘性係數最低可達到水的粘性係數的1/56。由式(1)得知，利用氣流進入兩棲車體底部的外表面區域，通過改變邊界附近流體流態，即以粘性係數值比較低的氣體局部替換粘性係數值高的流體，來改變流體邊界層上粘性阻力值以實現減阻的目的。

發明內容
本實用新型的目的在於提供能運用在兩棲車輛上減小航行阻力、節約能量、提高航速的一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是包括一端與發動機廢氣喉管連接的單向閥，單向閥的另一端接輸氣管後經兩棲車體底部孔、與裝在兩棲車體底部外壁上的各排氣通道的噴氣接頭相連通，噴氣接頭上裝有多個排氣通道。
所述的排氣通道與噴氣接頭呈輻射狀均布，各個排氣通道上開有從內到外間距逐個縮小、而孔逐個擴大的多個噴嘴。
所述的噴嘴的設置方向均與兩棲車航行方向的兩棲車體底部向後傾角度為15°。
本實用新型具有的有益的效果是利用發動機的排廢氣壓力，將廢氣經廢氣喉管、輸氣管傳輸到兩棲車體底部的排氣通道，並通過排氣通道中的噴嘴向外噴射氣體。一方面可以使得兩棲車體底部形成一薄層氣泡膜，通過減小兩棲車輛底部流體的運動粘性係數，從而到達減阻的目的；另一方面利用廢氣餘壓做功，也可節約能量。試驗證實，當噴嘴氣流和水流之間的夾角大約是15°時，最大可以使摩擦阻力下降到原來的1/6。經過仿真試驗，裝備有本裝置的兩棲車輛在水中航行時，可以有效地減少摩擦阻力、節約能量，同時達到提高航速的目的。由於是利用發動機廢氣，故在具有大功率發動機(高於1000KW)的重型兩棲車輛上使用本裝置時，具有明顯的減阻、節能效果。本實用新型不局限於履帶式重型兩棲車輛，同樣適用於輪式重型兩棲車輛。


圖1是本實用新型兩棲車輛車體示意圖；圖2是圖1的仰視圖；圖3是圖2的A-A局部剖視圖；圖4是圖3的局部放大圖；圖5是圖4的B-B旋轉剖視圖。
圖中1、兩棲車體底部，2、履帶，3、排氣通道，4、噴嘴，5、噴氣接頭，6、發動機，7、發動機廢氣噴口，8、廢氣喉管，9、單向閥，10、輸氣管，11、兩棲車體底部孔，12、兩棲車體底部外壁。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本實用新型包括一端與發動機廢氣喉管連接的單向閥9，單向閥9的另一端接輸氣管10後經兩棲車體底部孔1、與裝在兩棲車體底部外壁12上的各排氣通道3的噴氣接頭5相連通，噴氣接頭5上裝有多個排氣通道3。其中排氣通道3由冷彎外卷邊槽鋼加工而成，並焊接在兩棲車體底部1的外壁12上。
所述的排氣通道3與噴氣接頭5呈輻射狀均布，各個排氣通道3上開有從內到外間距逐個縮小、而孔逐個擴大的多個噴嘴4，以保證在兩棲車體底部形成儘可能均勻的氣泡膜。
所述的噴嘴4的設置方向均與兩棲車航行方向的兩棲車體底部1向後傾角度為15°。
當水陸兩棲車輛在水中航行時，兩棲車輛的氣泡減阻裝置利用發動機6的排廢氣壓力，當廢氣壓力超過單向閥9的工作壓力時，從發動機廢氣噴口7，經廢氣喉管8、單向閥9將廢氣通過輸氣管10傳輸到兩棲車體底部排氣管道3，並通過排氣管道上的噴嘴4向外噴射氣體。單向閥9的設置同時保證了水不會溢到兩棲車體內部。經過仿真試驗證實，裝備有本裝置的兩棲車輛在水中航行時，一方面利用廢氣餘壓做功，節約能量；另一方面可以使得兩棲車體底部形成一薄層氣泡膜，改變了流體的流態，通過減小兩棲車輛底部流體的運動粘性係數，從而達到減小阻力、提高航速的目的。
上述具體實施方式
用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護範圍內，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置，其特徵在於包括一端與發動機廢氣喉管連接的單向閥(9)，單向閥(9)的另一端接輸氣管(10)後經兩棲車體底部孔(1)、與裝在兩棲車體底部外壁(12)上的各排氣通道(3)的噴氣接頭(5)相連通，噴氣接頭(5)上裝有多個排氣通道(3)。
2.根據權利要求1所述的一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置，其特徵在於所述的排氣通道(3)與噴氣接頭(5)呈輻射狀均布，各個排氣通道(3)上開有從內到外間距逐個縮小、而孔逐個擴大的多個噴嘴(4)。
3.根據權利要求2所述的一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置，其特徵在於所述的噴嘴(4)的設置方向均與兩棲車航行方向的兩棲車體底部(1)向後傾角度為15°。
專利摘要本實用新型公開了一種兩棲車輛氣泡減阻節能裝置，包括一端與發動機廢氣喉管連接的單向閥，單向閥的另一端接輸氣管後經兩棲車體底部孔、與裝在兩棲車體底部外壁上的各排氣通道的噴氣接頭相連通，噴氣接頭上裝有多個排氣通道。當兩棲車輛在水中航行時，利用發動機廢氣餘壓，將廢氣經兩棲車體底部排氣通道，通過噴嘴斜向下噴射，使得兩棲車體底部形成一薄層氣泡膜。一方面通過改變兩棲車體底部流體的流態，導致運動粘性係數的變化來減小摩擦阻力；另一方面利用廢氣餘壓做功，節約能量，提高航速。本實用新型不局限於履帶式重型兩棲車輛，同樣適用於輪式重型兩棲車輛。
文檔編號B60F3/00GK2806209SQ200520103089
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月20日 優先權日2005年6月20日
發明者何斌, 潘雙夏, 馮培恩 申請人:浙江大學