。如果沒有粘性，空氣中流動的列車10周圍是完全的理想 流體，從理想流體理論得出的空氣阻力應該是零，而事實上空氣阻力是很大的，本裝置通 過控制泡沫產(chǎn)生器3在列車10表面產(chǎn)生一層空氣泡沫，降低列車10與空氣的摩擦，減小空 氣阻力。
[0029] 本實施例所述裝置利用空氣泡沫減小高速列車10空氣阻力的實現(xiàn)方法是：水泵2 將向泡沫液抽送注入泡沫產(chǎn)生器3,泡沫液經(jīng)過泡沫產(chǎn)生器3處理后變成泡沫，并由空氣泡 沫噴射管道5噴射在列車10的表面，遇到空氣后變成空氣泡沫，這樣空氣泡沫層就將空氣 和列車10的接觸減弱了。
[0030] 列車10開始行駛時，列車速度傳感器7檢測到實時速度，在微型計算機4中存儲 著每個速度所對應的泡沫流量，由微型計算機4控制水泵2的抽送速度達到控制泡沫流量 的目的。
[0031] 同時通過流量傳感器9檢測泡沫產(chǎn)生器3的輸出端的泡沫實際流量，與微型計算 機4欲達到的流量速度相比較，并將信號傳送至微型計算機4開始控制，當流量明顯不足 時，說明泡沫液不足，將信號傳給微型計算機4,并實時報警，顯示在人機界面上。
[0032] 速度傳感器實時檢測到列車10行駛的速度，而每一個速度都有一個與之對應的 泡沫流量，通過與反饋回來的實時泡沫流量比較，再把信號傳送給微型計算機4。微型計算 機4與人機界面相連，實現(xiàn)信息的相互傳遞；微型計算機4控制水泵2的轉速，列車10行 駛速度越快，水泵2轉速越大，泡沫液的流量也就越大，泡沫產(chǎn)生器3把泡沫液變成泡沫噴 射在列車10表面，而安裝在管道上的流量傳感器9實時檢測泡沫的流量，把泡沫流量變化 的信號反饋回去，形成一個閉環(huán)的信息反饋系統(tǒng)；微型計算機4與聲光報警器相連，當泡沫 流量與給定流量長時間不相等時，或泡沫液不足時，微型計算機4接通聲光報警器，實時報 警。（圖3)
[0033] 微型計算機4接收人機界面的輸入輸出指令，人機界面既可以接收微型計算機4 傳遞過來的信息，如顯示列車10的速度、泡沫的流量，也可以設置參數(shù)，規(guī)定每一個速度所 對應產(chǎn)生的泡沫流量，并把信號傳送給微型計算機4,實現(xiàn)對裝置的整體控制。
[0034] 高速列車10在軌道上行駛的時候，安裝在列車10上的速度傳感器檢測到實時的 速度，得到與列車10速度對應的泡沫流量A值，而流量傳感器9測到的實時泡沫流量為B 值，對A、B值進行比較后將信號傳送給微型計算機4,微型計算機4對信號進行處理，其輸 出信號控制水泵2的轉速，把水池中的泡沫液注入泡沫產(chǎn)生器3,泡沫液經(jīng)過泡沫產(chǎn)生器3 處理后變成泡沫，并通過管道噴射在列車10的表面，遇到空氣后變成空氣泡沫，這樣空氣 泡沫層就將空氣和列車10的摩擦減弱了。
[0035] 在泡沫噴到高速列車10表面的同時，安裝在管道上的流量傳感器9實時的測量流 過管道的泡沫流量，并及時進行反饋，通過比較A和B值的大小來確定泡沫流量的增減。
[0036] 如果A>B，說明與列車10速度對應的給定流量比實時流量大，微型計算機4需要增 加水泵2的轉速，使泡沫流量增加到與列車10速度對應。如果A〈B，說明與列車10速度對 應的給定流量比實時流量小，微型計算機4需要減小水泵2的轉速，使泡沫流量減小到與列 車10速度對應。如果A = B，說明與列車10速度對應的給定流量與實時流量相等，無需調 節(jié)水泵2的轉速。這樣就形成了一個閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0037] 總之，本實施例的結構實現(xiàn)了通過改變列車10表面空氣密度來達到減小空氣阻 力的目的，在列車10表面產(chǎn)生一層空氣泡沫，減小了列車10在高速行駛時其表面的空氣密 度，從而降低了列車10與空氣的摩擦，減小了空氣阻力。
[0038] 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。本說明書中未作詳 細描述的部分屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【主權項】
1. 一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在于：包括設置在列車 (10)上的蓄水池（1)、連接于所述蓄水池⑴的水泵（2)、連接于所述水泵⑵輸出端口的 泡沫產(chǎn)生器（3)，所述泡沫產(chǎn)生器（3)的輸出端口連接有空氣泡沫噴射管道（5)，所述空氣 泡沫噴射管道（5)鋪設在所述列車（10)表面，所述空氣泡沫噴射管道（5)上設有數(shù)個噴射 孔（6);所述列車（10)上還設有微型計算機（4)，以及連接于所述微型計算機（4)第一輸入 端口的列車速度傳感器（7)，所述微型計算機（4)的第一輸出端口連接于水泵（2)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述列車速度傳感器（7)為壓電式列車速度傳感器（7)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：在泡沫產(chǎn)生器（3)的輸出端設有流量傳感器（9)，所述流量傳感器（9)連接所述微型計 算機（4)第二輸入端口。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述流量傳感器（9)為管道式渦街流量傳感器（9)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述微型計算機（4)還包括第二輸出端口，所述第二輸出端口連接聲光報警器。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述空氣泡沫噴射管道（5)均勻鋪設在所述列車（10)的表面。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述列車（10)表面還設有薄膜（8)，所述空氣泡沫噴射管道（5)設置在所述薄膜（8)和 所述列車（10)表面之間，所述薄膜（8)與所述列車（10)表面通過固膜線連接，所述固膜線 與所述噴射孔（6)錯位布置。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述固膜線為金屬絲，所述固膜線鑲嵌在所述薄膜（8)靠近所述列車（10)的內表面，所 述固膜線固定連接于所述列車（10)表面。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，其特征在 于：所述微型計算機（4)為51系列單片機或者ARM處理器或者PLC控制器或者工控機。
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用空氣泡沫減小高速列車空氣阻力的裝置，包括設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在列車表面，空氣泡沫噴射管道上設有數(shù)個噴射孔。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，從而達到減小列車空氣阻力的目的。本實用新型所述的方案結構簡單，易于實際應用，操作方便，運行可靠，并且造價合理。通過有效降低高速列車行駛中的空氣阻力提高列車運行速度，并且降低能耗。
【IPC分類】B61C17-00
【公開號】CN204323343
【申請?zhí)枴緾N201420856127
【發(fā)明人】熊和金, 劉元慶, 王強強, 魏迪, 張瑤
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月29日