高速列车高速运行降表面阻力结构的制作方法

本实用新型属于高速列车技术领域，尤其涉及高速列车高速运行降表面阻力结构。

背景技术：

高速列车正常运行时，行驶阻力一般包括轮轨滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速时的惯性阻力，在低速运行时，轮轨阻力占主要部分，但随着列车运行速度提高，空气阻力将增加，当列车速度超过200公里/小时后，空气阻力将成为列车运行阻力的主要部分。在时速300公里以上时，90％以上的阻力来自空气阻力。400公里的高速列车空气阻力会超过90％。

有数据表明，和谐号crh380a在京沪高速列车跑出时速486.1公里时，空气阻力超过了总阻力的92％，如果跑到500公里以上，大约95％以上都是气动阻力,轮轨摩擦阻力等占比极小。高速列车空气阻力由三部分组成：一是列车车头迎风受到的正面压力，列车尾部由于空气尾流引起空气稀薄而产生的向后的拉力，这样由于头部及尾部压力差形成的阻力称为压差阻力，在设计流线型车头车尾后，压差阻力占比不大；二是由于车身整体在空气中“浸润”面积及空气粘性而引起的作用于车体表面的摩擦阻力，这是主要的空气阻力，在列车超高速行驶时，有可能占空气阻力的50％以上；三是有车辆转向架、车顶设备、门窗、车厢间链接风挡等车辆表面凹凸结构引起的干扰阻力，这部分阻力已经通过表面平滑优化处理，占比次于空气与车身的摩擦力。空气阻力和列车运行速度的平方成近似正比关系，速度提高2-3倍，空气阻力将增至4-9倍。

综上所述，高速列车在以高速(300公里左右)或超高速(500公里以上)行驶时，空气阻力是其主要阻力，而空气阻力中由列车与空气的“浸润”面积及空气黏性作用于车体表面的摩擦阻力，是其主要阻力。且列车被空气“浸润”面积越大，阻力越大。高速列车表面“浸润”面积及空气黏性形成摩擦阻力的原因分析如下：高速列车列车在高速或超高速行驶时，由流体力学的贝努利原理可知，车体表面气压会比列车周边气压低许多，速度愉快，压差愈大，大气压会以巨大的压力“抱死”车体，使得车体“浸润”空气部分产生巨大的滑动摩擦力，从而阻碍列车高速行驶(即大气压“抱死”原理)。列车在高速或超高速行驶时，由于大气压“抱死”原理，车体表面与空气滑动摩擦，产生巨大的黏扯涡流，除了阻力巨大，还经常会出现以下问题：列车高速行驶产生的噪音波较大，易扰民；相反方向行驶的高速列车列车会车时两车间空气的摩擦拉扯，从而使列车交会时的压力波变大，而行驶时互吸力变大；高速列车在进入隧道时，隧道内空气因此受到的扭动拉扯，产生较大的压缩波和膨胀波，以及增加在隧道行驶的阻力等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供高速列车高速运行降表面阻力结构，旨在解决现有技术中，高速移动的物体，受到空气的阻力极大的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供的高速列车高速运行降表面阻力结构，在所述高速列车的表面设置有多个与之转动连接的转动辊轴；所述转动辊轴的旋转轴心与所述高速列车行驶的方向垂直，或者接近垂直；所述高速列车高速行驶时，形成对所述高速列车表面的气压会推动所述转动辊轴旋转。

进一步，所述高速列车的表面均匀地设置有多个安装凹槽，各所述安装凹槽内设置有所述转动辊轴，所述安装凹槽的两端设置有轴承，所述转动辊轴的两端分别与对应的轴承连接。

进一步，所述转动辊轴的1/3～1/2伸出所述安装凹槽。

进一步，所述转动辊轴与所述安装凹槽的内壁之间的间隙为1mm～3mm。

进一步，所述高速列车的表面相对的往外突出有两安装部，多件所述转动辊轴转动连接在两所述安装部之间；相邻所述转动辊轴之间的距离小于所述转动辊轴的直径。

进一步，所述转动辊轴的两端套设有轴承，所述轴承连接在轴承座，所述轴承座固定安装在高速列车表面。

本实用新型实施例提供的高速列车高速运行降表面阻力结构中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果：

1、可以使高速列车的车体与空气的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而车身空气阻力极大减小；

2、可以使车体与空气的滑动摩擦变为滚动摩擦，列车高速行驶产生的噪音波因此大大减小；

3、可以使车体与空气的滑动摩擦变为滚动摩擦，相反方向行驶的高速列车列车会车时两车间空气的摩擦拉扯变小，从而列车的压力波大大减小。

4、可以使车体与空气的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而高速列车在进入隧道时，隧道内空气因此受到的扭动拉扯小，可以大大减小压缩波和膨胀波，以及在隧道行驶的阻力等。

5、由于大气压对高速行驶高速列车的“抱死”原理可知，当大气压加力于转动辊轴时，由于转动辊轴是转动的，大气压就像一把光滑“钳子”，转动辊轴就像钳子里的“圆柱体”，整个列车体变成了大气压“钳子”里的弹射体，因而对高速列车具有“弹射”作用，从而增加列车前进动力(这部分动力本质上是列车高速行驶时受空气阻力损失部分的回馈，可称之为大气压“弹射”原理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高速列车降低阻力结构的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的高速列车降低阻力结构所述转动辊轴部分的剖视图。

图3为本实用新型实施例提供的高速列车降低阻力结构所述转动辊轴安装在安装部之间的实施例的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的高速列车降低阻力结构所述转动辊轴通过轴承座安装在高速列车表面的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型的一个实施例中，如图1～2所示，高速列车高速运行降表面阻力结构，在高速列车100的表面设置多件转动辊轴200，所述转动辊轴200转动连接在所述高速列车100的表面。所述转动辊轴200的旋转轴心与所述高速列车100行驶的方向垂直，或者形成的夹角在85°到95°之间。本实施例中，因高速列车100在高速行驶，对高速列车100两侧形成的正气压的压力施加在转动辊轴200的外表面上，在高速列车100高速运行下，所述转动辊轴200旋转，使得转动辊轴200与表面的空气形成滚动摩擦。因此，解决了现有的表面面的空气与高速列车100的表面滑动的摩擦的问题，减小空气对高速列车100的摩擦力，进而降低了高速列车100在高速行驶时的空气阻力。并且在使车体与空气的滑动摩擦变为滚动摩擦时，相反方向行驶的高速列车会车时两车间空气的摩擦拉扯变小，从而列车的压力波大大减小。以及，从而高速列车100在进入隧道时，隧道内空气因此受到的扭动拉扯小，可以大大减小压缩波和膨胀波，和在隧道行驶的阻力等。甚至是，由于大气压对高速行驶高速列车的“抱死”原理可知，当大气压加力于转动辊轴200时，由于转动辊轴200是转动动的，大气压就像一把光滑“钳子”，转动辊轴就像钳子里的“圆柱体”，整个列车体变成了大气压“钳子”里的弹射体，因而对高速列车具有“弹射”作用，从而增加列车前进动力，即，这部分动力本质上是列车高速行驶时受空气阻力损失部分的回馈，可称之为大气压“弹射”原理。

进一步地，所述高速列车100的表面均匀地设置有多组所述转动辊轴200；本实施例中，多组所述转动辊轴200均匀地分布设置，在高速列车100高速行驶过程中，可使得高速列车100的受力平横。

参照图1和图，转动辊轴200与高速列车100安装的一种实施例，所述高速列车100的表面均匀地设置有多个安装凹槽110，各所述安装凹槽110内设置有所述转动辊轴200，所述转动辊轴200旋转轴心与所述高速列车100的行驶方向垂直。具体地，在安装凹槽110的两端设置有轴承111，转动辊轴200的两端分别与对应的轴承111连接。本实施例中，高速列车100在高速行驶的过程中，表面的气压施加到转动辊轴200的外侧，使得转动辊轴200收到气压的压力，从而从而使得转动辊轴200旋转，实现高速列车100与表面的空气为滚动摩擦，进而大大地减小了空气对高速列车100的摩擦阻力。

进一步的，所述转动辊轴200的1/3～1/2部分伸出安装凹槽110。本实施例中，转动辊轴200受到的力始终是转动辊轴200伸出安装凹槽111的部分，因此使得转动辊轴200的受力始终位于转动辊轴200中心轴的同一侧，进而使得转动辊轴200能一直处于转动的状态。

进一步的参照图1和图2，所述转动辊轴200与所述安装凹槽110的内壁之间的间隙为1mm～3mm。本实施例中，在转动辊轴200高速旋转时，通过间隙会使得安装凹槽110内形成负压，使得空气顺着转动旋转的方向进入的安装凹槽110内，从而能将部分的空气转换成对高速列车100的推力。

进一步地，参照图3，在高速列车100的表面相对地向外凸出两安装部101，多件所述转动辊轴200转动安装在两安装部101之间。

更进一步的，相邻所述转动辊轴200之间的间隙小于转动辊轴200的直径。本实施例中，使得转动辊轴200的内侧与外侧存在气压差，使得转动辊轴200受力存在不平衡而转动。

进一步，所述转动辊轴200安装在列车上又一实施例，参照图4；转动辊轴200的两端套设有转轴201，轴承201连接轴承座202；轴承座202安装在高速列车100的表面。相邻转动辊轴200之间的间隙为0～10mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。