專利名稱：高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，屬于交通工具用減少空氣阻力的表面結(jié)構(gòu)領(lǐng)域， 具體涉及一種高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
沿水平道路勻速行駛的汽車阻力主要由空氣阻力和滾動(dòng)阻力組成。滾動(dòng)阻力與車 速無(wú)關(guān)，而空氣阻力的功率與車速的三次方成正比。因此，車輛高速行駛時(shí)的阻力主要來(lái)源 于空氣阻力。有關(guān)測(cè)試表明，車速超過(guò)60km/h時(shí)用于克服空氣阻力的功率和燃料消耗占行 駛總功率和燃料消耗的30% 40%，因此，減阻即意味著節(jié)能。如果不考慮流體粘性、設(shè)流體為理想流體，流動(dòng)不產(chǎn)生邊界層和分離旋渦流動(dòng)，車 輛所受到的空氣阻力為零，但實(shí)際上，車輛行駛中所受的空氣阻力即是空氣的粘性所致，空 氣的粘性與車輛表面摩擦產(chǎn)生的摩擦阻力約占空氣阻力的15% ；空氣粘性形成的邊界層流 動(dòng)引起汽車尾部流動(dòng)分離形成渦流，尾部渦流流動(dòng)使得車身前、后部產(chǎn)生壓差，形成的壓差 阻力占車輛空氣阻力的85% ！因此，控制車輛尾部的空氣的分離流動(dòng)、減小分離旋渦區(qū)域， 是減少車輛前、后部壓差，降低空氣阻力的關(guān)鍵。目前減少空氣阻力的主要手段就是對(duì)車輛進(jìn)行修形，如采用流線型外形，雖可一 定程度的降低空氣阻力，卻往往在保證人員乘坐空間的同時(shí)受到人機(jī)工程學(xué)的限制而導(dǎo)致 車輛不能保證具有最佳的流線型外觀，因而造成行駛下形成的空氣阻力還是相當(dāng)可觀的。此外，也有少數(shù)改變表面結(jié)構(gòu)的做法，如專利號(hào)為200810150487.6的中國(guó)專利， 專利號(hào)為02129311. 2的中國(guó)專利，均可用于減小微尺度下的表面流體摩擦、使流體粘附失 效，一定程度上減小流動(dòng)阻力、減小能耗、節(jié)省能源。但此類專利存在有明顯的缺點(diǎn)一是制 造的技術(shù)要求、成本較高，且制造難度較大、過(guò)程繁雜；二是表面的精細(xì)微觀結(jié)構(gòu)在使用環(huán) 境中的熱脹冷縮、酸堿變化等嚴(yán)酷影響下易損壞且損壞后不易被發(fā)現(xiàn)，天長(zhǎng)日久微小凹槽 內(nèi)積存的污垢不易清洗，對(duì)表面微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重威脅，遇到降雨及冰雪天氣，雨水 冰雪侵襲后形成的水膜及冰霜層后的表面很容易將微觀的減阻功能結(jié)構(gòu)掩蓋而導(dǎo)致功能 失效；使用壽命及減阻效果也會(huì)隨使用次數(shù)的增多而減少，使用成本較高。而且如前所述的 表面功能失效在車輛表面分布很有可能是不均勻的，這就給應(yīng)用此種發(fā)明的車輛在高速行 駛中帶來(lái)不穩(wěn)定因素！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種進(jìn)一步降低空氣阻 力、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、經(jīng)久耐用、可降低大乘坐空間車輛空阻系數(shù)的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能 外殼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)， 包括殼體，其特征在于殼體的表層上均布多個(gè)六角形凹槽，所述的六角形凹槽呈蜂窩狀集 群分布，所述的每個(gè)六角形凹槽由六角形開口、六角形凹槽底平面以及六個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁連接組成。表層下方還牢固貼合一減震層，減震層頂面為與表層相對(duì)應(yīng)的六角形凹槽，減震 層底面為平面。所述的的表層上均布的六角形凹槽的開口等邊六邊形邊長(zhǎng)L為4. 5-5. 5cm，六角 形凹槽底平面等邊六邊形邊長(zhǎng)I為3. 03-4. 03cm,凹槽深度H為1. 0-2. Ocm, 6個(gè)等面積的等 腰梯形側(cè)壁腰長(zhǎng)T為1. 41-2. 83cm,每個(gè)六角形凹槽開口平面間距N為0. 5-1. 5cm,等腰梯 形側(cè)壁與六角形凹槽底平面之間的夾角α為135°。所述的表層為可塑性輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，減震層為輕質(zhì)高強(qiáng)度彈性泡沫材料。所述的表層厚度為0. 7 2mm，減震層厚度為5 20mm。所述的減震層下部增設(shè)有改裝貼合用底層。適用于現(xiàn)有車輛的改裝。所述的改裝貼合用底層為高強(qiáng)度粘合材料，粘合于現(xiàn)有車輛的光滑表層。所述的改裝貼合用底層厚度為0. 5 1. 5mm。具體數(shù)據(jù)可根據(jù)不同車輛整體設(shè)計(jì) 的要求而做相應(yīng)的改變，而單個(gè)六角形凹槽單元模塊表面結(jié)構(gòu)特征不做改變。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是1、外觀設(shè)計(jì)前衛(wèi)獨(dú)特、減阻效果 佳獨(dú)特的六角形凹槽設(shè)計(jì)，充分的利用了安裝平面的有效面積，最大程度的推后分離點(diǎn)的 位置，減少尾流區(qū)域的面積，使減阻效果達(dá)到最佳狀態(tài)；2、減少油耗和排放以大型高風(fēng)阻系數(shù)車輛為例，氣動(dòng)阻力系數(shù)降低30%， 以80km/g的車速行駛時(shí)可降低油耗12% -13% ；氣動(dòng)阻力系數(shù)降低20%，可降低油耗 7% -9% ；氣動(dòng)阻力降低10%，可降低油耗3% -5% ；3、動(dòng)力性增加通過(guò)力學(xué)分析表明車輛氣動(dòng)阻力減少后，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)用于抵抗風(fēng) 阻所做的多余功在減小風(fēng)阻后可以立刻體現(xiàn)到動(dòng)力輸出增加上，其動(dòng)力性增強(qiáng)；4、穩(wěn)定性和安全性提高側(cè)風(fēng)能降低車輛操縱穩(wěn)定性和安全性，表現(xiàn)在行駛方向 的偏移及劇烈側(cè)風(fēng)下車身的擺動(dòng)甚至傾側(cè)翻倒，降低風(fēng)阻系數(shù)可減小側(cè)風(fēng)對(duì)車身的影響， 提高行車穩(wěn)定性和安全性。具有可有效降低空氣阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、經(jīng)久耐用、且保證人員乘坐空 間的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)；可用于整體、局部位置表面的新型車輛外殼設(shè)計(jì)或現(xiàn) 有車輛的外殼改裝。其六角形凹槽的獨(dú)特設(shè)計(jì)充分利用安裝平面的有效面積，使減阻效果 達(dá)到最佳狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明單個(gè)六角形凹槽的剖視圖示意圖。圖2是本發(fā)明單個(gè)六角形凹槽的俯視圖示意圖。圖3是本發(fā)明安裝于平整平面局部示意圖。圖4是本發(fā)明在非平整平面加裝前的定位示意圖。圖5是本發(fā)明在非平整平面加裝過(guò)程示意圖。其中1、表層2、減震層3、改裝貼合用底層4、六角形凹槽5、六角形凹槽底 平面。圖1 5是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1 5對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
具體實(shí)施例方式參照附圖1 5:實(shí)施例1新型車輛外殼設(shè)計(jì)采用該高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，對(duì)于殼體的表層1足夠 厚的，直接模壓成帶呈蜂窩狀集群分布六角形凹槽4的殼體即可。對(duì)于高檔快速車，殼體由表層1和牢固貼合在一起的減震層2組成，殼體的表層 1上均布多個(gè)六角形凹槽4，所述的六角形凹槽4呈蜂窩狀集群分布，每個(gè)六角形凹槽4由 較大六角形開口、較小六角形凹槽底平面5以及六個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁連接組成，減 震層2頂面為與表層1相對(duì)應(yīng)的六角形凹槽4，減震層2底面為平面。所述的表層1為可 塑性輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，其六角形凹槽4的開口等邊六邊形邊長(zhǎng)L為5cm，六角形凹槽底平面 5等邊六邊形邊長(zhǎng)I為3. 53cm,凹槽深度H為1. 5cm, 6個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁腰長(zhǎng)T為 2. Icm,每個(gè)六角形凹槽4開口平面間距N為1cm，等腰梯形側(cè)壁與六角形凹槽底平面5之間 的夾角α為135°，表層1厚度為0. 7 2mm，減震層為輕質(zhì)高強(qiáng)度彈性泡沫材料，減震層 2厚度為5 20mm。由于本發(fā)明殼體的表層1上制作的六角形凹槽4采用蜂窩式集群排布，可將等六 邊形開口的六角形凹槽4數(shù)量在單位面積中排列至最大，充分的利用了表面的有效面積。表層1采用可塑性輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，如鋁合金、鋼板、玻璃鋼纖維、碳纖維等；減震 層2采用輕質(zhì)高強(qiáng)度彈性泡沫材料，如泡沫橡膠等，以達(dá)到吸收共振及風(fēng)噪的目的。對(duì)于小面積區(qū)域跟據(jù)具體殼體的局部表層1的大小可選擇圖1所示的六角形凹槽 4尺寸的1/2或1/4的縮小比例的單元模塊按蜂巢結(jié)構(gòu)排列。工作過(guò)程如下高速行駛的車輛，前方會(huì)有一高壓區(qū)，而后方會(huì)有一個(gè)負(fù)壓尾流區(qū)，車體表面在高 速情況下會(huì)出現(xiàn)氣流粘附。尾流的范圍越大緊貼車后的負(fù)壓區(qū)越大，車體前、后部即會(huì)產(chǎn)生 壓差，以致形成壓差阻力；同時(shí)高速行駛的車輛表面氣流粘附會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力，且隨車速的 提高而越來(lái)越明顯。本發(fā)明集群分布的六角形凹槽4表面結(jié)構(gòu)可使空氣流動(dòng)形成一層緊貼 車體表面的負(fù)壓紊流邊界層，使得平滑的氣流沿車身往后方多流動(dòng)一些，從而推后了分離 點(diǎn)的位置，減小了尾流的負(fù)壓范圍，車體前、后部的壓差得到減小；同時(shí)緊貼車體表面的負(fù) 壓紊流邊界層也剝離了車體表面的氣流粘附從而減少摩擦阻力，以此使車輛所受的阻力比 平滑表面要少的多。經(jīng)多次應(yīng)用家用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)轎車試驗(yàn)表明，應(yīng)用本發(fā)明在100km/h速 度下行駛油耗減少了至少10%。實(shí)施例2 本發(fā)明單獨(dú)制作成現(xiàn)有車輛的外殼改裝套件。運(yùn)用計(jì)算機(jī)CAD等設(shè)計(jì)技術(shù)，先獲 取具體改裝車輛車身表面結(jié)構(gòu)特征資料，再切取單個(gè)六角形凹槽4為單元模塊，將該單元 模塊在安裝表面上按蜂窩式、對(duì)稱原則進(jìn)行排布，在排列完畢后精確記錄下每個(gè)個(gè)體化單 元模塊之間的關(guān)系，如圖4所示，并記錄下來(lái)；然后依據(jù)記錄所得的單元模塊位置關(guān)系應(yīng) 用數(shù)控機(jī)床制造出本發(fā)明的貼合現(xiàn)有車輛表面安裝部位的改裝用外殼結(jié)構(gòu)模型，如圖5所 示。最后用所得的模型制造沖壓件或生產(chǎn)用翻模模具來(lái)批量生產(chǎn)改裝套件。另外，對(duì)于現(xiàn)有車輛個(gè)別及特殊情況需要應(yīng)用本發(fā)明，可依據(jù)實(shí)際車體情況用實(shí) 體單元模塊排列固定后用高精細(xì)塑泥平滑處理間隙做成等比例模型，用陰陽(yáng)翻模復(fù)制技術(shù)得到玻璃鋼、碳纖維等纖維材料的成品。最后，固定本發(fā)明改裝套件使用改裝貼合用底層3。如需加強(qiáng)固定本發(fā)明改裝套 件，應(yīng)在六角形凹槽底平面5的中心點(diǎn)位置應(yīng)用鉚釘固定，且應(yīng)用鉚釘必須遵循對(duì)稱的原 則。表層1的六角形凹槽4的開口等邊六邊形邊長(zhǎng)L為4. 5cm，六角形凹槽底平面5 等邊六邊形邊長(zhǎng)I為3. 03cm,凹槽深度H為1. 0cm，6個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁腰長(zhǎng)T為 1. 41cm,每個(gè)六角形凹槽4開口平面間距N為0. 5cm,等腰梯形側(cè)壁與六角形凹槽底平面5 之間的夾角α為135°。實(shí)施例3:本發(fā)明單獨(dú)制作成現(xiàn)有車輛的外殼改裝套件，對(duì)于優(yōu)秀氣動(dòng)外形車輛局部關(guān)鍵風(fēng) 阻位置可以加以進(jìn)一步的優(yōu)化改良。具體實(shí)施是用較小面積安裝于車體外部、空氣流動(dòng)分 離的各個(gè)分離點(diǎn)，根據(jù)不同外觀的車輛安裝在不同的位置，可達(dá)到一定的風(fēng)阻系數(shù)優(yōu)化效 果。具體效果使車輛表面形成邊界層，推后分離點(diǎn)的位置，減小尾流區(qū)域來(lái)減少車體前、后 部的壓差，減小壓差阻力，以達(dá)到有效減阻、節(jié)能、保持車輛高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性和安全性 的目的。既保證了車輛外形的美觀，又起到了減阻的效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排。表層1六角形凹槽的開口等邊六邊形邊長(zhǎng)L為5. 5cm,六角形凹槽底平面5等邊六 邊形邊長(zhǎng)I為4. 03cm,凹槽深度H為2. 0cm，6個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁腰長(zhǎng)T為2. 83cm, 每個(gè)六角形凹槽開口平面間距N為1.5cm，等腰梯形側(cè)壁與六角形凹槽底平面5之間的夾角 α 為 135°。另外，本發(fā)明除應(yīng)用在車輛外亦可嘗試性應(yīng)用在船舶領(lǐng)域，如郵輪等，減少水中的 流體阻力達(dá)到節(jié)能的目的。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，包括殼體，其特征在于殼體的表層(1)上均布多個(gè)六角形凹槽(4)，所述的六角形凹槽(4)呈蜂窩狀集群分布，所述的每個(gè)六角形凹槽(4)由六角形開口、六角形凹槽底平面(5)以及六個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁連接組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于表層(1)下方 還牢固貼合一減震層(2)，減震層(2)頂面為與表層(1)相對(duì)應(yīng)的六角形凹槽(4)，減震層 (2)底面為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的表層(1) 上均布的六角形凹槽(4)的開口等邊六邊形邊長(zhǎng)L為4. 5-5. 5cm，六角形凹槽底平面(5)等 邊六邊形邊長(zhǎng)I為3. 03-4. 03cm,凹槽深度H為1. 0-2. 0cm，6個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁腰 長(zhǎng)T為1.41-2. 83cm，每個(gè)六角形凹槽(4)開口平面間距N為0. 5-1. 5cm，等腰梯形側(cè)壁與 六角形凹槽底平面(5)之間的夾角α為135°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的表層(1) 為可塑性輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，減震層(2)為輕質(zhì)高強(qiáng)度彈性泡沫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 表層(1)厚度為0. 7 2mm，減震層⑵厚度為5 20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的減震層 (2)下部增設(shè)有改裝貼合用底層(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的改裝貼 合用底層(3)為高強(qiáng)度粘合材料，粘合于車輛光滑表層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的改裝貼 合用底層(3)厚度為0. 5 1. 5mm。
全文摘要
高速車輛低風(fēng)阻節(jié)能外殼結(jié)構(gòu)，屬于減少空氣阻力的表面結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。包括殼體，其特征在于殼體的表層(1)上均布多個(gè)六角形凹槽(4)，所述的六角形凹槽(4)呈蜂窩狀集群分布，所述的每個(gè)六角形凹槽(4)由六角形開口、六角形凹槽底平面(5)以及六個(gè)等面積的等腰梯形側(cè)壁連接組成。具有可有效降低空氣阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、經(jīng)久耐用、且保證人員乘坐空間；可用于整體、局部位置表面的新型車輛外殼設(shè)計(jì)或現(xiàn)有車輛的外殼改裝。其六角形凹槽的獨(dú)特設(shè)計(jì)充分利用安裝平面的有效面積，使減阻效果達(dá)到最佳狀態(tài)。
文檔編號(hào)B62D25/00GK101973318SQ20101050875
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者侯謙 申請(qǐng)人:侯謙