本發(fā)明涉及空氣動(dòng)力學(xué)及風(fēng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

風(fēng)能作為真正的清潔能源之一，在車輛上沒有得到推廣應(yīng)用。

風(fēng)阻是車輛行駛需要克服的重要阻力之一，且風(fēng)阻與速度的平方成正比，故隨著車速的增加，風(fēng)阻將成為車輛行駛需要克服的絕大部分阻力，相當(dāng)于車輛的動(dòng)力系統(tǒng)提供的能量的絕大部分用來克服風(fēng)阻。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN 101070820 A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種速度控制車載風(fēng)力發(fā)電裝置，主要是根據(jù)車輛的速度控制發(fā)電機(jī)工作，且未見推廣應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中未對(duì)車輛的風(fēng)阻加以利用，只是一味地通過消耗更多的燃料或電能驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)來抵消風(fēng)阻，從而造成排放污染及能源浪費(fèi)。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN 101070820 A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種速度控制車載風(fēng)力發(fā)電裝置，雖然將風(fēng)阻的能量用來發(fā)電，但未對(duì)車輛的風(fēng)阻從空氣動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行任何利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的為了部分克服車輛行駛中的風(fēng)阻對(duì)車輛產(chǎn)生的消極影響，除了可將風(fēng)阻的部分風(fēng)能轉(zhuǎn)變成其他形式的能源儲(chǔ)存或加以利用外，更可改變車輛的空氣動(dòng)力學(xué)特征，從而提高車輛的安全性、經(jīng)濟(jì)性，變害為寶。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，提供了一種風(fēng)能在車輛內(nèi)部利用的方法，在車輛與周圍的空氣發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)進(jìn)入車輛內(nèi)部的風(fēng)能加以利用，其特征是，包括具有喇叭口狀的進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流板、風(fēng)機(jī)、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備以及出風(fēng)口。

所述喇叭口狀的進(jìn)風(fēng)口，放置在車輛的迎風(fēng)面，前大后小放置。

所述進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流板，數(shù)量在一個(gè)以上，包括水平導(dǎo)流板及垂直導(dǎo)流板，導(dǎo)流板包括全固定式、半固定半可動(dòng)式、及全可動(dòng)式三種調(diào)節(jié)方式；水平導(dǎo)流板的功能類似于飛機(jī)的機(jī)翼與襟翼，用來在垂直方向上產(chǎn)生上升分力或下壓分力；垂直導(dǎo)流板的功能類似于飛機(jī)的垂直尾翼（垂直安定面）及方向舵，用來在橫向（相對(duì)于車輛的行駛方向）產(chǎn)生向左或向右的分力，可在直線行駛時(shí)保持穩(wěn)定性，或在車輛行駛中遇到側(cè)風(fēng)時(shí)，將垂直導(dǎo)流板調(diào)節(jié)向側(cè)風(fēng)的來風(fēng)方向偏轉(zhuǎn)，部分抵消或全部抵消側(cè)風(fēng)對(duì)車輛行駛穩(wěn)定性的影響；所有導(dǎo)流板的剖面可設(shè)計(jì)為與對(duì)應(yīng)的機(jī)翼剖面類似的流線型，所有導(dǎo)流板沿車輛的縱向中心軸向?qū)ΨQ分布；進(jìn)一步地，進(jìn)風(fēng)口裝有濾網(wǎng)以阻止異物進(jìn)入車輛內(nèi)部。

所述風(fēng)機(jī)，包括水平軸風(fēng)機(jī)及垂直軸風(fēng)機(jī)，水平軸風(fēng)機(jī)指風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與進(jìn)風(fēng)方向相同，如風(fēng)扇式風(fēng)機(jī)，垂直軸風(fēng)機(jī)指風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與進(jìn)風(fēng)方向垂直，如軸流風(fēng)機(jī)。

所述能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，指以轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，如空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、泵等，可將風(fēng)機(jī)及能量轉(zhuǎn)換設(shè)備集成在一起以節(jié)省空間（如以共軸的方式集成）；風(fēng)機(jī)與能量轉(zhuǎn)換設(shè)備也可通過連接器連接，所述連接器包括聯(lián)軸器、皮帶、齒輪、鏈條、摩擦等連接傳動(dòng)方式，進(jìn)一步地，風(fēng)機(jī)與能量轉(zhuǎn)換設(shè)備之間裝有變速箱，用于調(diào)整輸出能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；上述能量轉(zhuǎn)換設(shè)備可用于產(chǎn)生壓縮空氣、驅(qū)動(dòng)空調(diào)、發(fā)電機(jī)發(fā)電、或驅(qū)動(dòng)流體循環(huán)等。

所述出風(fēng)口，數(shù)量在一個(gè)以上，用于將流經(jīng)風(fēng)機(jī)的高速氣流進(jìn)行二次利用或直接導(dǎo)出至車外，其中二次利用指通過接到出風(fēng)口的管道將高速氣流引至車輛內(nèi)部，用于：對(duì)車載設(shè)備散熱、及/或使車載設(shè)備附近空氣流動(dòng)形成均勻熱場(chǎng)、及/或利用出風(fēng)的高壓通過空氣濾芯提供清潔空氣、及/或利用出風(fēng)口的高速氣流形成氣幕。

在本發(fā)明的第二個(gè)方面中，提供了一種風(fēng)能在車輛外部利用的方法，其特征是，在高速運(yùn)行車輛的頂部、及/或迎風(fēng)面、及/或底部安裝有導(dǎo)流板。

所述高速運(yùn)行車輛，包括高鐵、火車、地鐵列車的牽引機(jī)車及車廂。

所述導(dǎo)流板，數(shù)量在一個(gè)以上，包括水平導(dǎo)流板及垂直導(dǎo)流板，導(dǎo)流板包括全固定式、半固定半可動(dòng)式、及全可動(dòng)式三種調(diào)節(jié)方式；水平導(dǎo)流板的功能類似于飛機(jī)的機(jī)翼與襟翼，用來在垂直方向上產(chǎn)生上升分力或下壓分力，水平導(dǎo)流板的寬度不超過車輛的寬度；垂直導(dǎo)流板的功能類似于飛機(jī)的垂直尾翼（垂直安定面）及方向舵，用來在橫向（相對(duì)于車輛的行駛方向）產(chǎn)生向左或向右的分力，可在直線行駛時(shí)保持穩(wěn)定性，或在車輛行駛中遇到側(cè)風(fēng)時(shí)，將垂直導(dǎo)流板調(diào)節(jié)向側(cè)風(fēng)的來風(fēng)方向偏轉(zhuǎn)，部分抵消或全部抵消側(cè)風(fēng)對(duì)車輛行駛穩(wěn)定性的影響，或在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，提供額外的轉(zhuǎn)向力，降低對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及軌道的外力，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、軌道等的壽命或降低維護(hù)成本；所有導(dǎo)流板的剖面可設(shè)計(jì)為與對(duì)應(yīng)的機(jī)翼剖面類似的流線型，所有導(dǎo)流板沿車輛的縱向中心軸向?qū)ΨQ分布。

在本發(fā)明的第三個(gè)方面中，提供了一種風(fēng)擋氣幕裝置，用于在運(yùn)載工具的前風(fēng)擋形成氣幕，保持前風(fēng)擋清潔，包括高壓氣源、控制閥、高壓通氣管、中空帶通風(fēng)管道及出氣孔的雨刷以及中空帶通風(fēng)管道及出氣孔的前風(fēng)擋邊框，其特征是，高壓氣源與控制閥通過通氣管與控制閥連接，控制閥通過通氣管分別與雨刷進(jìn)氣口和前風(fēng)擋邊框進(jìn)氣口連接，控制閥導(dǎo)通時(shí)，可在前風(fēng)擋形成高壓氣幕。

所述高壓氣源可以是壓縮空氣儲(chǔ)存罐，也可以是本發(fā)明第一個(gè)方面所述的高速氣流出風(fēng)口。

所述控制閥用于調(diào)節(jié)通風(fēng)量的大小或截止。

所述高壓通氣管用于在運(yùn)載工具內(nèi)部傳輸高壓氣流。

所述雨刷，內(nèi)部中空，有進(jìn)氣口用于引入高壓氣流，有一個(gè)以上的出氣孔用于向風(fēng)擋表面噴出高速氣流（如氣流方向可平行于風(fēng)擋表面），其中出氣孔也可由出氣縫隙來代替。在某些沒有雨刷的運(yùn)載工具上，可由前風(fēng)擋的下邊框噴射高速氣流代替。

所述前風(fēng)擋邊框，內(nèi)部中空，有1個(gè)以上的進(jìn)氣口用于引入高壓氣流，有一個(gè)以上的出氣孔用于向風(fēng)擋表面噴出高速氣流（如氣流方向可平行于風(fēng)擋表面），其中出氣孔可由出氣縫隙來代替，出氣孔的高度高于風(fēng)擋表面。

所述運(yùn)載工具包括車輛、火車、船只、飛機(jī)等在內(nèi)。

有益效果

本發(fā)明公開的風(fēng)能在車輛內(nèi)部利用的方法的有益效果是變害為寶，提升車輛運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，即將風(fēng)阻轉(zhuǎn)化為可利用的能量?jī)?chǔ)存起來，降低車輛的燃料或電能消耗，降低運(yùn)行成本；垂直導(dǎo)流板可提高直行、側(cè)風(fēng)及轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛運(yùn)行的循跡穩(wěn)定性（如避免過度轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向不足）；水平導(dǎo)流板提供的額外的上升力可降低車輛的摩擦阻力，提升加速性能或降低驅(qū)動(dòng)能源消耗；水平導(dǎo)流板提供的額外下壓力可增加車輛的摩擦阻力，提升制動(dòng)效果。

本發(fā)明公開的風(fēng)能在車輛外部利用的方法的有益效果是，提升高鐵列車等高速車輛運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性；垂直導(dǎo)流板可提高直行、側(cè)風(fēng)及轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛運(yùn)行的循跡穩(wěn)定性；水平導(dǎo)流板提供的額外的上升力可降低車輛的摩擦阻力，提升加速性能或降低驅(qū)動(dòng)能源消耗；水平導(dǎo)流板提供的額外下壓力可增加車輛的摩擦阻力，提升制動(dòng)效果。

本發(fā)明公開的風(fēng)擋氣幕裝置的有益效果是，提升運(yùn)載工具駕駛員的視野，尤其在沒有雨刷的運(yùn)載工具上效果更為顯著，可以更長(zhǎng)久保持前風(fēng)擋清潔，利于安全；同時(shí)可降低風(fēng)擋清洗液的使用量，利于環(huán)保。

附圖說明

圖1是風(fēng)能在車輛內(nèi)部利用的側(cè)向示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖以及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些附圖及實(shí)施例僅出于說明本發(fā)明的目的，而不用來限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明所述的原理并通過適當(dāng)?shù)淖儞Q和替代實(shí)現(xiàn)更多的功能或拓展本發(fā)明的應(yīng)用范圍。

實(shí)施例1，參考圖1，介紹了風(fēng)能在車輛內(nèi)部利用的側(cè)向示意圖，其中車輛101，行駛方向?yàn)?02，吹向車輛101的風(fēng)的方向103，通過濾網(wǎng)104，進(jìn)入喇叭口裝進(jìn)風(fēng)口105，流經(jīng)垂直導(dǎo)流板106和107，其中垂直導(dǎo)流板為半固定半可動(dòng)式，垂直導(dǎo)流板106為固定部分，垂直導(dǎo)流板107為可動(dòng)部分，可控制向左或向右偏轉(zhuǎn)，進(jìn)風(fēng)進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口的小口部分108，流經(jīng)水平導(dǎo)流板109和110，其中水平導(dǎo)流板為半固定半可動(dòng)式，水平導(dǎo)流板109為固定部分，水平導(dǎo)流板110為可動(dòng)部分，可控制向上或向下偏轉(zhuǎn)，進(jìn)風(fēng)隨后流經(jīng)風(fēng)機(jī)111，并驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)111旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)111通過連軸器112帶動(dòng)壓縮機(jī)113工作，產(chǎn)生高壓氣體儲(chǔ)存在壓縮氣體儲(chǔ)存罐114中，進(jìn)風(fēng)流經(jīng)風(fēng)機(jī)111后，通過出風(fēng)口115向風(fēng)擋氣幕供氣、通過出風(fēng)口116給電池箱散熱及形成均勻熱場(chǎng)、通過出風(fēng)口117吹向剎車盤片用于散熱。圖中水平導(dǎo)流板的可動(dòng)部分110向上動(dòng)作，進(jìn)風(fēng)流經(jīng)水平導(dǎo)流板110后，產(chǎn)生了額外產(chǎn)生了向下的作用分力，增加了車輛101與地面的壓力，進(jìn)而加大了阻力，提升了車輛101的制動(dòng)效果，提升了安全性，同時(shí)利用風(fēng)阻制造了壓縮氣體，獲得了額外的能量，若風(fēng)機(jī)111驅(qū)動(dòng)的是發(fā)電機(jī)，則獲得了額外的電能，可用于增加續(xù)航，利于節(jié)能減排，同時(shí)，由于車輛的迎風(fēng)面沒有發(fā)生變化，并沒有改變車輛整體的風(fēng)阻系數(shù)，不會(huì)帶來額外的能源消耗。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。