[實(shí)用新型]高速列車(chē)的車(chē)翼外形

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120294987.4
• 申請(qǐng)日: 2011-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202175052U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樹(shù)祥;龔國(guó)政;李青;許瑞飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): B61D17/02
• 分類號(hào): B61D17/02;B61H11/00
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高速列車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速列車(chē)的車(chē)翼外形。

背景技術(shù)

目前的高速列車(chē)運(yùn)行速度最高可達(dá)350Km/h，給列車(chē)的短距離應(yīng)急制動(dòng)造成很大困難。我國(guó)行駛速度300Km/h的高速列車(chē)的制動(dòng)距離大于1000m。由于高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)相對(duì)風(fēng)速可達(dá)400Km/h以上，這種高速氣流蘊(yùn)含有巨大能量，但是高速列車(chē)的車(chē)廂上面沒(méi)有安裝任何翼面，因此，高速氣流的能量在高速列車(chē)運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)都未得到利用，造成能量浪費(fèi)。現(xiàn)在有一種在高速列車(chē)車(chē)廂頂部裝減速板的方案，減速板緊貼車(chē)廂頂部，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，減速板向上張開(kāi)，利用空氣阻力把車(chē)廂壓回地面，而使列車(chē)減速。其缺點(diǎn)是：減速板是一塊平板，不能產(chǎn)生升力，導(dǎo)致功能單一；同時(shí)減速板不能雙向使用，每節(jié)車(chē)廂需要安裝兩套減速板，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本上升。中國(guó)專利“火車(chē)提速裝置”(申請(qǐng)?zhí)?00810160585.8)在車(chē)廂頂部安裝前后可轉(zhuǎn)動(dòng)的飛行翼，前進(jìn)時(shí)仰角，產(chǎn)生升力，制動(dòng)時(shí)俯角，利用空氣阻力制動(dòng)。但是，該專利未給出翼型結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是：飛行翼在前進(jìn)時(shí)仰角容易導(dǎo)致升力過(guò)大，對(duì)列車(chē)不安全，同時(shí)會(huì)使列車(chē)阻力增大，消耗能源；這種飛行翼也不能雙向使用，每節(jié)車(chē)廂同樣需要安裝兩套減速板，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本上升。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：提出一種高速列車(chē)的車(chē)翼外形，以便在高速列車(chē)運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)，利用高速氣流的能量產(chǎn)生升力或者阻力，達(dá)到減小能源消耗、縮短制動(dòng)距離的目的。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：高速列車(chē)的車(chē)翼外形，其特征在于，沿翼展方向各個(gè)翼形剖面的形狀相同，翼形剖面的輪廓形狀是由上弧線1、下弧線2、右弧線3和左弧線4圍成的外凸的封閉曲線，上弧線1是半徑為R1的圓弧線，下弧線2是半徑為R2的圓弧線，右弧線3和左弧線4是半徑為R3的圓弧線，右弧線3分別與上弧線1和下弧線2的右端相切，左弧線4分別與上弧線1和下弧線2的左端相切。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：能利用高速氣流的能量，在高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生升力，減小了能源消耗；在高速列車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力，縮短了制動(dòng)距離。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)證明，高速列車(chē)在350Km/h速度下的制動(dòng)距離可減少40％以上。由于本實(shí)用新型翼形剖面的輪廓對(duì)稱，可以雙向使用，不需要在一節(jié)車(chē)廂上安裝兩套車(chē)翼，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)后的阻力、負(fù)升力和風(fēng)速關(guān)系圖。圖中橫坐標(biāo)為風(fēng)速，單位為Km/h；縱坐標(biāo)分為上下兩部分，從原點(diǎn)向上為車(chē)翼受到的阻力，單位Kg，從原點(diǎn)向下為車(chē)翼產(chǎn)生的負(fù)升力，單位Kg。圖2中，車(chē)翼的迎角為-30°。圖中有兩條曲線，以圓點(diǎn)特征點(diǎn)擬合的曲線為阻力-風(fēng)速曲線，以方點(diǎn)特征點(diǎn)擬合的曲線為負(fù)升力-風(fēng)速曲線。

圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)后的升力、阻力和風(fēng)速關(guān)系圖。圖中橫坐標(biāo)為風(fēng)速，單位為Km/h；縱坐標(biāo)車(chē)翼受到的升力或阻力，單位Kg。圖中有兩條曲線，以圓點(diǎn)特征點(diǎn)擬合的曲線為阻力-風(fēng)速曲線，以方點(diǎn)特征點(diǎn)擬合的曲線為升力-風(fēng)速曲線。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。高速列車(chē)的車(chē)翼外形，其特征在于，沿翼展方向各個(gè)翼形剖面的形狀相同，翼形剖面的輪廓形狀是由上弧線1、下弧線2、右弧線3和左弧線4圍成的外凸的封閉曲線，上弧線1是半徑為R1的圓弧線，下弧線2是半徑為R2的圓弧線，右弧線3和左弧線4是半徑為R3的圓弧線，右弧線3分別與上弧線1和下弧線2的右端相切，左弧線4分別與上弧線1和下弧線2的左端相切。

所說(shuō)的上弧線1的半徑R1＝450mm～550mm，下弧線2的半徑R2＝950mm～1050mm，右弧線3和左弧線4的半徑R3＝10mm～30mm，車(chē)翼的翼展長(zhǎng)度為2000mm～2500mm。

本實(shí)用新型的工作原理是：當(dāng)列車(chē)高速行駛時(shí)，車(chē)翼的迎角為0°，產(chǎn)生向上的升力，升力與向下的車(chē)廂重力正好相反，抵消了部分重力對(duì)軌道的壓力，摩擦力變小，車(chē)輪與鋼軌間的磨損減小。本實(shí)用新型實(shí)施例1的參數(shù)為：上弧線1的半徑R1＝500mm，下弧線2的半徑R2＝1000mm，右弧線3和左弧線4的半徑R3＝15mm，車(chē)翼的翼展長(zhǎng)度為2000mm。經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)后的升力和阻力隨速度的關(guān)系數(shù)據(jù)參見(jiàn)圖3。從圖3可見(jiàn)，單塊車(chē)翼在列車(chē)速度為350km/h時(shí)，升力達(dá)到1100kg，阻力只有15kg。若每節(jié)車(chē)廂安裝3塊車(chē)翼，則有3000kg以上的升力，45kg阻力。一般車(chē)廂自重7000kg，車(chē)翼產(chǎn)生的升力抵消將近一半的車(chē)廂重量，使摩擦力減小一半，可以節(jié)省近50％能源。