專利名稱：減少運動阻力的方法
該減少運動阻力的方法屬于空氣動力學(xué)、流體力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。
現(xiàn)在減少運動阻力的主要方法有將物體外形制成流線型、表面涂覆光滑涂料、采用氣墊減少阻力等。前兩種方法只能部分減少阻力，后一種需要有輔助動力。
本方法發(fā)明的目的是采用履帶或轉(zhuǎn)動的葉輪將水的阻力或空氣的阻力減少至非常小的范圍內(nèi)，以極大提高高速運動物體的速度。
以船為例(其他運動物體也相似)，在船首迎水部分固定一套能自由轉(zhuǎn)動的履帶，履帶轉(zhuǎn)軸與船體前進方向垂直，整個履帶與水平面夾角為a(參看附圖
二)，也可用葉輪，但需注意葉輪的轉(zhuǎn)軸中心高于吃水線，且在空氣中不適用。
在履帶每個鏈節(jié)(附圖一所示)上固定一個活動擋板1，當水沖擊活動擋板時，擋板受定位銷2限制，可使水推動履帶轉(zhuǎn)動。受力分析如附圖一所示設(shè)水對船的總沖擊阻力為F，履帶與水平面的夾角為a，此阻力可分解為F1＝F×sina，F(xiàn)2＝F×cosaF2使履帶轉(zhuǎn)動，形成能推動履帶轉(zhuǎn)動的動力，即阻力轉(zhuǎn)化為動力矩，從而減少了動力能量的消耗。
F1通過連接支座6、7，作用于船體上，此力沿水平方向分解成實際水對船的阻力F3，而F3＝F1×sina＝F×sina×sina當a＝0時，F(xiàn)3＝0，此時水的實際阻力為零，阻力所做的負功全部轉(zhuǎn)化為船行進的有用功，但此時船體受不到浮力，實際上是不可能的。
當a＝15度時，F(xiàn)3＝F/16，即此時水的阻力為原來船的阻力的1/16。即減少阻力93％。
當a＝30度時，F(xiàn)3＝F/4，即此時水的阻力為原來船的阻力的1/4。即減少阻力75％。
當a＝5--30度時，為實際中應(yīng)該采用的角度。實際上F2使履帶獲得動力矩，做有用功，從而減少了船的動力能量的消耗。
一般的有采用此種方法船行進的速度與sin2a成反比(在功率相同的情況下)。
對于在空氣中或水中的物體，如導(dǎo)彈、潛艇等，可將運動物體頭部制成能繞軸線旋轉(zhuǎn)的流線型頭罩，在頭罩上從頭至尾密布切線始終與中心軸線異面夾角為a的、有一定高度的凸起螺線筋板，以將運動物體受到的流體阻力變成旋轉(zhuǎn)動力矩，節(jié)省動力輸出，減少運動阻力，夾角a越小，受到的實際阻力越小，實際的阻力為原來的sina倍，但a不能等于零。此方法傳動效率比鏈傳動效率高，適于各種須減少流體阻力的運動物體。實際上也是一種變行的葉輪。還可以將動力直接安裝在頭部，達到將推進器與減少阻力的裝置合二為一的效果。
此方法發(fā)明的有益效果是將空氣和水的阻力，轉(zhuǎn)化為推動履帶轉(zhuǎn)動、形成轉(zhuǎn)動力矩，能夠做有用功，減少阻力，減少船的動力能量損耗。實際作用在船體上的阻力變?yōu)樵瓉碜枇Φ膕in2a倍或sina倍。在相同功率條件下，速度與sin2a或sina成反比，能成倍提高速度，并能減少能源消耗。
對于潛艇、軍艦、飛機、高速列車都可以采用該方法，在同樣條件下，能減少阻力，可以節(jié)約大量能源，減少發(fā)動機功率和重量，成倍增加航程和速度，具有節(jié)能、增速及軍事價值。
在附圖一中1是活動擋塊；2是定位銷；3是鉸鏈支架?；顒訐鯄K僅在0--90度之間自由轉(zhuǎn)動。
附圖二為履帶和船體受力圖。履帶受水的總阻力為F，F(xiàn)1＝sinaF，F(xiàn)2＝cosaF。
F1在水平方向的分力F3為實際船體所受的阻力，F(xiàn)3＝F1sina＝Fsin2a。
F2使履帶轉(zhuǎn)動，實際上變成了動力矩。
1--船體 2--履帶 3、4--連接支座 5、6--轉(zhuǎn)軸 7--鏈節(jié)實現(xiàn)該發(fā)明的最好方式是為了盡可能達到最快速度，小型船只履帶與水平面夾角a為15度左右。
大型船只因為要保證吃水深度，a為15--30度左右，對于潛水艇、高速列車等，轉(zhuǎn)軸5、6半徑要盡可能小，以減少不可克服的阻力。
實際上使用時，可由幾組履帶來工作，以減少機械損耗，達到運轉(zhuǎn)靈活的目的。船的速度越快產(chǎn)生的效果越顯著；速度低的船只因為機械傳動損耗大，速度增加不顯著。
權(quán)利要求
這種利用履帶或葉輪的轉(zhuǎn)動特性，將空氣或水的阻力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動力矩，從而轉(zhuǎn)化為能作有用功的動力，實際的阻力只有原有阻力的sin2a倍或sina倍，在相同的功率條件下，速度為原來的相應(yīng)倍數(shù)的方法專利(考慮到系統(tǒng)傳動效率及其他阻力，實際的阻力會大一些，速度會低一些。)
全文摘要
該減少運動阻力的方法屬空氣動力學(xué)或流體力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。該方法可以極大減少船舶等高速運動物體行進時受到的阻力，既能顯著提高速度，又能減少能源損耗。主要技術(shù)特征是利用履帶或葉輪將水或空氣阻力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動力矩，用于做有用功，使作用在運動物體上的阻力實際上變?yōu)樵凶枇Φ膕in
文檔編號F15D1/10GK1492155SQ0210293
公開日2004年4月28日 申請日期2002年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者金榮國 申請人:金榮國