一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于高速列車減小空氣阻力裝置，具體涉及一種利用空氣泡沫減小高 速列車空氣阻力的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)正在著手研宄和建立高速列車運(yùn)行系統(tǒng)。由于列車運(yùn)行時(shí)所受的 空氣阻力與速度的平方成正比，空氣阻力耗散功率與速度立方成正比，所以隨著車速的 提高，空氣阻力及其耗散功率急驟增加。研宄結(jié)果表明，當(dāng)高速列車運(yùn)行速度達(dá)到300km/ h，其空氣阻力占總阻力的比例達(dá)到80%，所以減小空氣阻力與提高列車運(yùn)行速度和降低能 耗密切相關(guān)，因而減小空氣阻力成為列車提速的關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)的減小空氣阻力的途徑包 括：減小列車橫截面積或減小空氣阻力系數(shù)，通過(guò)研宄可知，高速列車空氣阻力的計(jì)算公式 是=0.5(ΓΛ./7Κν2；^，從式中可知，高速列車所受空氣阻力與9，、5、(；有關(guān)， 其中空氣密度P通常情況下為常數(shù)，列車速度V是人們希望不斷提高的量，因此，要減 小空氣阻力，傳統(tǒng)的方法是減小列車橫截面積S及空氣阻力系數(shù)Cx。然而列車橫截面積的 降低有限，減小空氣阻力系數(shù)也沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)理想效果。
[0003] 然而列車橫截面積的降低有限，減小空氣阻力系數(shù)也沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)理想效果。想 要進(jìn)一步提高列車的行駛速度，需要尋找一種能夠減小空氣阻力的新途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種原理簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行可靠，能夠有效減小列車 行駛中的空氣阻力的利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不 足。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0006] 一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，包括設(shè)置在列車上的蓄水池、 連接于蓄水池的水泵、連接于水泵輸出端口的泡沫產(chǎn)生器，泡沫產(chǎn)生器的輸出端口連接有 空氣泡沫噴射管道，空氣泡沫噴射管道鋪設(shè)在列車表面，空氣泡沫噴射管道上設(shè)有數(shù)個(gè)噴 射孔；列車上還設(shè)有微型計(jì)算機(jī)，以及連接于微型計(jì)算機(jī)第一輸入端口的列車速度傳感器； 微型計(jì)算機(jī)的第一輸出端口連接于水泵。
[0007] 較佳地，列車速度傳感器為壓電式列車速度傳感器。
[0008] 較佳地，在泡沫產(chǎn)生器的輸出端設(shè)有流量傳感器，流量傳感器連接微型計(jì)算機(jī)第 二輸入端口。
[0009] 較佳地，流量傳感器為管道式渦街流量傳感器。
[0010] 較佳地，微型計(jì)算機(jī)還包括第二輸出端口，第二輸出端口連接聲光報(bào)警器。
[0011] 較佳地，空氣泡沫噴射管道均勻鋪設(shè)在列車的表面。
[0012] 較佳地，列車表面還設(shè)有薄膜，空氣泡沫噴射管道設(shè)置在薄膜和列車表面之間，薄 膜與列車表面通過(guò)固膜線連接，固膜線與噴射孔錯(cuò)位布置。
[0013] 較佳地，固膜線為金屬絲，固膜線鑲嵌在薄膜靠近列車的內(nèi)表面，固膜線固定連接 于列車表面。
[0014] 較佳地，微型計(jì)算機(jī)為51系列單片機(jī)或者ARM處理器或者PLC控制器或者工控 機(jī)。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果在于：水泵將向泡沫液由蓄水池抽送注入泡沫產(chǎn)生器，泡 沫液經(jīng)過(guò)泡沫產(chǎn)生器處理后變成泡沫，并由空氣泡沫噴射管道噴射在列車的表面，變成空 氣泡沫，這樣空氣泡沫層就將空氣和列車的接觸減弱了，從而達(dá)到減小列車空氣阻力的目 的。通過(guò)連接與微型計(jì)算機(jī)的速度傳感器和流量傳感器，達(dá)到對(duì)列車速度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并依 據(jù)列車的實(shí)時(shí)速度對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，達(dá)到對(duì)最終泡沫噴射量和流速的控制。而設(shè)置在 泡沫產(chǎn)生器輸出端口的流量傳感器對(duì)實(shí)際輸出的泡沫流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)返回微型計(jì) 算機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵更進(jìn)一步更準(zhǔn)確的控制。設(shè)置在最外層的薄膜通過(guò)固膜線固定在列 車表面，并與空氣泡沫噴射管道上的噴射孔錯(cuò)位布置，可以在列車表面形成更穩(wěn)定的空氣 泡沫層，達(dá)到更有效的減小列車空氣阻力的目的。本實(shí)用新型所述的方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí) 際應(yīng)用，操作方便，運(yùn)行可靠，并且造價(jià)合理。通過(guò)有效降低高速列車行駛中的空氣阻力提 高列車運(yùn)行速度，并且降低能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017] 圖2為本實(shí)用信息實(shí)施例空氣泡沫噴射管道鋪設(shè)在列車表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本實(shí)用信息實(shí)施例的原理圖。
[0019] 圖中：1-蓄水池，2-水泵，3-泡沫產(chǎn)生器，4-微型計(jì)算機(jī)，5-空氣泡沫噴射管道， 6_噴射孔，7-列車速度傳感器，8-薄膜，9-流量傳感器，10-列車。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021] 一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置（圖1)，包括設(shè)置在列車10上的 蓄水池1、水泵2、泡沫產(chǎn)生器3、微型計(jì)算機(jī)4和空氣泡沫噴射管道5,通過(guò)各自相應(yīng)的支撐 部件安裝在列車10內(nèi)部或表面。
[0022] 蓄水池1、水泵2和泡沫產(chǎn)生器3通過(guò)管道依次連接，泡沫產(chǎn)生器3的輸出端口連 接有空氣泡沫噴射管道5,空氣泡沫噴射管道5設(shè)置在列車10表面。本實(shí)施例中，空氣泡沫 噴射管道5均勻鋪設(shè)在列車10的表面，并設(shè)有數(shù)個(gè)噴射孔6 (圖2)。
[0023] 微型計(jì)算機(jī)4第一輸入端口連接列車速度傳感器7,第一輸出端口連接于水泵2。 在泡沫產(chǎn)生器3的輸出端還設(shè)有流量傳感器9,流量傳感器9連接微型計(jì)算機(jī)4第二輸入端 口。微型計(jì)算機(jī)4還包括第二輸出端口，第二輸出端口連接聲光報(bào)警器。
[0024] 本實(shí)施例中，列車速度傳感器7為壓電式列車速度傳感器7。流量傳感器9為管 道式渦街流量傳感器9,它可用于液體、蒸汽以及壓縮空氣等介質(zhì)的流量測(cè)量。微型計(jì)算機(jī) 4為51系列單片機(jī)或者ARM處理器或者PLC控制器或者工控機(jī)。泡沫產(chǎn)生器3由濾網(wǎng)、泡 沫噴管、轉(zhuǎn)接蓋、切換頭等器件組成；聲光報(bào)警器包括LED燈和蜂鳴器。
[0025] 作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)方案在空氣泡沫噴射管道5外層設(shè)置薄膜8,薄膜8與 列車10表面通過(guò)固膜線連接。固膜線為金屬絲，固膜線鑲嵌在薄膜8靠近列車10的內(nèi)表 面，固膜線固定連接與列車10表面，固膜線與噴射孔6錯(cuò)位布置。固膜線固定連接與列車 10表面是指將固膜線縱向一圈一圈地熔合在列車10表面。
[0026] 當(dāng)薄膜8的厚度達(dá)到納米尺寸時(shí)，會(huì)發(fā)生量子尺寸效應(yīng)。這是由于電子的運(yùn)動(dòng)被 限制在薄膜8內(nèi)，引起垂直于表面方向的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生劈裂產(chǎn)生量子阱態(tài)。使得薄膜8表 面具有吸附性質(zhì)，當(dāng)列車10靜止時(shí)，薄膜8能夠吸附在列車10的金屬表面，和列車10成為 一個(gè)整體，只有在空氣泡沫從空氣泡沫噴射管道5的噴射孔6出來(lái)時(shí)，才在列車10表面和 薄膜8之間形成微小的空隙。當(dāng)列車10開(kāi)始運(yùn)行，隨著速度的增加，列車10表面的氣壓會(huì) 下降，大氣壓對(duì)薄膜8的作用力也是向列車10內(nèi)側(cè)，而噴射出來(lái)的空氣泡沫只會(huì)進(jìn)入到薄 膜8層的微小空隙里。
[0027] 泡沫從泡沫產(chǎn)生器3中出來(lái)以后，輸送到分布在火車表面的空氣泡沫噴射管道5 中，管道上分布著許多噴射孔6,空氣泡沫就從這些噴射孔6中噴射出來(lái)，在火車的表面設(shè) 置這層薄膜8,使噴射出來(lái)的空氣泡沫均勻的分布在列車10的表面，形成一層空氣泡沫層， 這樣就減小了列車10表面的空氣密度，從而就減小了列車10所受的空氣阻力，提高了列車 10速度，節(jié)約了能源。
[0028] 在高速列車10的行駛過(guò)程中，空氣阻力是高速列車10阻力的主要組成部分，空氣 阻力產(chǎn)生的根源是空氣的粘性