專利名稱：減少流線形物體阻力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)ー種減少流線形物體阻力的方法，尤指ー種于流線形交通工具上設(shè)置至少ー個隆起結(jié)構(gòu)，使其在行進(jìn)時的尾端的壓カ增加，以減少阻力的方法。
背景技術(shù)：
交通工具在行進(jìn)時所承受的流體阻カ是影響行進(jìn)速度的主因之一，而該阻カ不但使交通工具需損耗更多的能量(例如熱能或電能)，其動カ產(chǎn)生機(jī)構(gòu)與動力傳輸機(jī)構(gòu)需承受較大的負(fù)荷而易耗損，而且會増加行進(jìn)的耗時，制造更多的廢氣及廢熱，造成環(huán)境的污染以及運(yùn)輸業(yè)者在能源與行進(jìn)時間方面的損失。而傳統(tǒng)降低行進(jìn)間物體的阻力的方式，包括將飛機(jī)、船舶或車輛的殼體表面設(shè)計為滑順的流線造型，以減少殼體前部的表面壓カ并增加殼體后部的表面壓力，使殼體前部與后部的壓カ差減小，藉此減少該交通工具于流體中行進(jìn)時所遭受的阻力，而提升交通エ 具的速度或節(jié)省耗能。然而，此種流線造型的設(shè)計對于阻カ的改善雖大有幫助，但實際減少的阻カ仍有其極限，請參閱圖6所示，為現(xiàn)有船舶于水中行進(jìn)的流體流動示意圖，該船舶I’自船首11’的a’點(diǎn)至最寬處b’點(diǎn)，再經(jīng)船身至船尾12’的c’點(diǎn)，其與水之間有ー極薄的邊界層，該邊界層可傳導(dǎo)來自外層的壓力，而c’點(diǎn)為一分離點(diǎn)，流體粒子于此離開船舶I’并于船尾附近形成追跡流13’，亦即從a’點(diǎn)的高壓區(qū)至b’點(diǎn)的低壓區(qū)，而后自b’點(diǎn)的低壓區(qū)至c’點(diǎn)的高壓區(qū)，其中在前端11’的水流對船舶I’產(chǎn)生較高的壓力，而在后端12’的水流則對船舶I’產(chǎn)生較低的壓力，此種壓力差成為阻礙船舶前進(jìn)的ー種阻力，必須加以降低才能提升船舶的行進(jìn)速度。有鑒于此，本發(fā)明人期能提供一種減少流線形物體阻力的方法，利用特殊設(shè)置的隆起結(jié)構(gòu)以増加流體對流線形物體尾端低壓區(qū)的壓力，藉此減少流線形物體所遭受的阻力，其可應(yīng)用于各種流線形物體，而提升其行進(jìn)時的速度，是為本發(fā)明所欲研發(fā)的創(chuàng)作動機(jī)者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在提供一種減少流線形物體阻力的方法，其僅需于流線形物體的尾端設(shè)置至少ー個隆起結(jié)構(gòu)，即可通過該隆起結(jié)構(gòu)而使流體增加對尾端表面的壓力，藉此減少流線形物體所遭受的阻力。本發(fā)明的次一目的，在提供一種減少流線形物體阻力的方法，其可應(yīng)用于各種流線形物體，如船舶、飛機(jī)或車輛等運(yùn)輸工具。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的減少流線形物體阻力的方法，是于流線形物體的最寬處與尾端之間設(shè)有一或多數(shù)個隆起結(jié)構(gòu)，其中該等隆起結(jié)構(gòu)之間可具有ー間隔空間；藉此，該隆起結(jié)構(gòu)可阻滯邊界層并引導(dǎo)流體對流線形物體尾端增加壓力，而減少流線形物體遭受的阻力，其可應(yīng)用于各種流線形物體，而提升其行進(jìn)時的速度。
本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明所提供的減少流線形物體阻力的方法，是利用持殊設(shè)置的隆起結(jié)構(gòu)以増加流體對流線形物體尾端低壓區(qū)的壓力，藉此減少流線形物體所遭受的阻力，其可應(yīng)用于各種流線形物體，而提升其行進(jìn)時的速度。


圖I是本發(fā)明較佳實施例的流線形物體截面圖。圖2A是圖I的流體流經(jīng)隆起結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2B是圖I的流體流經(jīng)隆起結(jié)構(gòu)的另ー示意圖。圖2C是現(xiàn)有未設(shè)置隆起結(jié)構(gòu)的流體流動示意圖。 圖3A是本發(fā)明的隆起結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖3B是本發(fā)明的另一隆起結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖4A是本發(fā)明較佳實施例的隆起結(jié)構(gòu)應(yīng)用在船舶的示意圖。圖4B是圖4A的仰視圖。圖5A是本發(fā)明較佳實施例的隆起結(jié)構(gòu)應(yīng)用在飛機(jī)的俯視圖。圖5B是本發(fā)明較佳實施例的隆起結(jié)構(gòu)應(yīng)用在飛機(jī)的立體示意圖。圖5C是圖5A的沿X-X’方向截面圖。圖是未于該機(jī)身設(shè)置隆起部的截面圖。圖6是現(xiàn)有船舶行進(jìn)于水中的流體流動示意圖。附圖編號流線形物體I、I’前端11、11’尾端12、12，隆起結(jié)構(gòu)13、14船舶2船首21船尾22隆起部23、33飛機(jī)3機(jī)身前端31、31’機(jī)身尾端32、32’最寬處A流體流動方向D吃水線E壓カP1、P2、P3垂直作用力P1’、P2’水平作用力P1”、P2”合成水平作用力Ρ1”’、Ρ2”’、Ρ3”’流體f水流fl
氣流f2、f3流線形物體最寬處的端點(diǎn)a流線形物體與隆起結(jié)構(gòu)的前交界點(diǎn)b流線形物體與隆起結(jié)構(gòu)的后交界點(diǎn)c流線形物體的尾端點(diǎn)d機(jī)身的尾端點(diǎn)e機(jī)身中線X-X’現(xiàn)有流線形物體的前端點(diǎn)a’`
現(xiàn)有流線形物體最寬處的端點(diǎn)b’現(xiàn)有流線形物體的尾端點(diǎn)c’現(xiàn)有流線形物體的追跡流13’
具體實施例方式本發(fā)明的其他特征及各具體實施例，可于以下配合附圖的詳細(xì)說明中進(jìn)ー步得到了解。請參閱圖I所示，為本發(fā)明較佳實施例的流線形物體截面圖，本發(fā)明減少流線形物體阻力的方法是于流線形物體I的最寬處A與尾端12之間的表面設(shè)有ー或多數(shù)個隆起結(jié)構(gòu)13，亦即a點(diǎn)與d點(diǎn)之間設(shè)有至少一隆起結(jié)構(gòu)13，而該流線形物體I的尾端12為流體通過流線形物體I的末端位置，而本實施例的流體流動方向D是向右方流動，故流體通過流線形物體I的末端位置為尾端12，其中該等隆起結(jié)構(gòu)13之間可具有ー間隔空間。請參閱圖2A及圖2B所示，本發(fā)明的隆起結(jié)構(gòu)13、14是不限定為對稱的凸?fàn)铙w，該等隆起結(jié)構(gòu)的作用是阻滯邊界層并制造擾流與渦流，以增加流體的動量，致使流線形物體I的表面的壓カ增加；同時請參閱圖3A所示，本實施例的隆起結(jié)構(gòu)13為一半圓柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)，設(shè)置于流線形物體I的尾端12表面，其中該隆起結(jié)構(gòu)亦可為ー規(guī)則或不規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)；請參閱圖3B所示，該隆起結(jié)構(gòu)14為ー梯形柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)，設(shè)置于流線形物體I的尾端12表面。請參閱圖I及圖2A所示，當(dāng)該流體f流過流線形物體I的最寬處A之后至b點(diǎn)時，接觸到隆起結(jié)構(gòu)13,此時該流體f被迫改變流向而沿隆起結(jié)構(gòu)13的表面流動,并施ー壓カPl予該隆起結(jié)構(gòu)13之前方的流線形物體I的尾端12表面，當(dāng)該流體f通過隆起結(jié)構(gòu)13的最高點(diǎn)后被導(dǎo)引至隆起結(jié)構(gòu)13的c點(diǎn)時，又被迫改變流向，并施ー壓カPl予流線形物體I的尾端12表面，其中被施壓カPl的區(qū)域為前述各隆起結(jié)構(gòu)13之前、后的間隔空間，又壓力Pl可分解為垂直作用力P”與合成水平作用力Pl"，該垂直作用力ΡΓ因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而上下抵消，該水平作用力Pl"因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而合成増加形成一往前的合成水平作用力Pl" /，藉此減少流線形物體I的阻力；請參閱圖I及圖2C所示，其中圖2C為現(xiàn)有未設(shè)置隆起結(jié)構(gòu)的流體流動示意圖，該流體f自流線形物體I的前端11流向最寬處A時，其流速漸增、壓カ漸減，而至最寬處A時流速最快、壓カ最小，其后流體f流向尾端12時，流速漸減、壓カ漸增，施予尾端12的壓カP3使前端11與尾端12的壓カ差減小，但由于其未設(shè)置隆起結(jié)構(gòu)，該尾端12的壓カP3仍屬有限，導(dǎo)致該尾端12的壓カ仍低，無法減少流線形物體的阻力。因此，由圖2A與圖2C比較可知，本發(fā)明的隆起結(jié)構(gòu)13可有效增加流線形物體I行進(jìn)時的尾端12的壓力。本發(fā)明的另ー實施例，請參閱圖I及圖2B所示，隆起結(jié)構(gòu)14可為ー梯形隆起結(jié)構(gòu)，當(dāng)該流體f接觸到隆起結(jié)構(gòu)14的前方b點(diǎn),此時該流體f被迫改變流向而沿隆起結(jié)構(gòu)14的表面流動，并施ー壓カP2予該隆起結(jié)構(gòu)14之前的流線形物體I的尾端12表面，當(dāng)該流體f被導(dǎo)引至流線形物體I的尾端12吋，又被迫改變流向，并施ー壓カP2予流線形物體I的尾端12表面，又壓カP2可分解為垂直作用力P2'與水平作用力P2"，該垂直作用力P2'因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而上下抵消，該水平作用力P2"因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而合成増加形成一往前的合成水平作用力P2"'，藉此減少流線形物體I的阻力。請參閱圖4A及圖4B所示,本發(fā)明是可應(yīng)用在一船舶2的船殼構(gòu)造上該船舶2是于船殼上的船尾22設(shè)置多數(shù)個隆起部23，該隆起部23設(shè)于吃水線E下方，而該等隆起部23的設(shè)置位置可參照圖4B所示，設(shè)于船舶2最寬處A與船尾22之間，該等隆起部23之間可具有ー間隔空間，且該隆起部23的作用是阻滯邊界層并制造擾流與渦流，以增加流體的動量，致使船舶2的表面的壓カ增加，其中本實施例的隆起部23為一條 半圓柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)，而該隆起部23亦可為ー規(guī)則或不規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)(未圖示)，水流fl是由船首21流過船殼最寬處A之后接觸該隆起部23，被迫改變流動方向，使該水流Π施壓カ予該隆起部23的前方的船舶2的船尾22表面，并繼續(xù)沿下ー個隆起部23表面繼續(xù)流動，當(dāng)該水流fl被導(dǎo)引向船尾22的表面后，又被迫改變流向，并增加船尾22表面的壓力，請同時參閱圖2A所示，又壓カPl可分解為垂直作用力Pl'與水平作用力Pl"，該垂直作用力ΡΓ因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而上下抵消，該水平作用力Pl"因流線形物體I呈對稱型結(jié)構(gòu)而合成増加形成一往前的合成水平作用力Pl" /，因而減少流體阻力，而提升行進(jìn)中船舶的速度。請參閱圖5A至圖5C所示，本發(fā)明是可應(yīng)用在ー飛機(jī)3的機(jī)尾構(gòu)造上請參閱圖5A及圖5B，該飛機(jī)3是于機(jī)身設(shè)置多數(shù)個隆起部33，該隆起部33是環(huán)繞于機(jī)身尾端32的上頂面、下底面以及ニ側(cè)面，其設(shè)置的位置為機(jī)身的最寬處與機(jī)身尾端32之間，其中該等隆起部33之間可具有ー間隔空間，本實施例的隆起部33為一條半圓柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)環(huán)繞于機(jī)尾，而該隆起部33亦可為ー規(guī)則或不規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)(未圖示)，而該氣流是由機(jī)身前端31沿機(jī)身中線X-X’流過機(jī)身的最寬處后，接觸該隆起部33而改變流向(請同時參閱圖5C所示)，使該氣流f2施壓カ予該隆起部33的前方的機(jī)身的尾端32表面，并沿隆起部33表面繼續(xù)流動，當(dāng)該氣流f2被下ー個隆起部33導(dǎo)引流向機(jī)身尾端32的表面后，又被迫改變流向，并增加機(jī)身尾端32的壓力，故可減少流體阻力，而提升行進(jìn)中飛機(jī)的速度。其中,請參閱圖所示,為未于該機(jī)身尾端32’設(shè)置隆起部的截面圖，并請同時參照圖5C所示，比較得知，該飛機(jī)3’由于未設(shè)置隆起部，當(dāng)氣流f3由機(jī)身前端31’流動至機(jī)身尾端32’的e點(diǎn)，機(jī)身尾端32’產(chǎn)生低壓區(qū)，而有設(shè)置該等隆起部33的飛機(jī)3，其在機(jī)身尾端32受到的壓カ較未設(shè)置隆起部的飛機(jī)3的尾端32’為大，故飛機(jī)3的流體阻カ較小，而可提升行進(jìn)速度。綜上所述，依上文所掲示的內(nèi)容，本發(fā)明確可達(dá)到發(fā)明的預(yù)期目的，利用流線形物體的最寬處與流線形物體的尾端之間所設(shè)置的隆起結(jié)構(gòu)，可増加流線形物體的尾端的壓力，而減少流線形物體于行進(jìn)中所遭受的流體阻力，故本發(fā)明可提升流線形物體行進(jìn)的速度，且可應(yīng)用于各種流線形物體如船舶、飛機(jī)以及車輛，確實具有實用價值無疑，而具備產(chǎn)業(yè)利用性、新穎性及進(jìn)步性要件，爰依法提出發(fā)明專利申請。以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例，舉凡依本發(fā)明權(quán)利要求所 作的均等設(shè)計變化，均應(yīng)為本案的技術(shù)范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，其是于一流線形物體的最寬處與流線形物體的尾端之間設(shè)有一或多數(shù)個隆起結(jié)構(gòu)，其中所述等隆起結(jié)構(gòu)之間可具有一間隔空間。
2.如權(quán)利要求I所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)為半圓柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)為梯形柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)可為規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)或不規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)為條狀隆起結(jié)構(gòu)。
6.一種減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，其是應(yīng)用于一船舶的船殼，其是于船殼的最寬處與尾部之間設(shè)有一或多數(shù)個隆起部，其中所述等隆起部之間可具有一間隔空間。
7.一種減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，其是應(yīng)用于一飛機(jī)的機(jī)身的上頂面、下底面以及二側(cè)面，其是于所述機(jī)身的最寬處與尾部之間設(shè)有一或多數(shù)個隆起部，其中所述等隆起部之間可具有一間隔空間。
8.如權(quán)利要求6或7所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)為半圓柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起結(jié)構(gòu)為梯形柱體的條狀隆起結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求6或7所述的減少流線形物體阻力的方法，其特征在于，所述隆起部為一規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)、不規(guī)則形狀的隆起結(jié)構(gòu)或條狀隆起結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減少流線形物體阻力的方法，其是于一流線形物體的最寬處與尾端之間設(shè)有一或多數(shù)個隆起結(jié)構(gòu)，其中，該等隆起結(jié)構(gòu)之間可具有一間隔空間；藉此，該隆起結(jié)構(gòu)可阻滯并引導(dǎo)流體對流線形物體尾端增加壓力，以減少流線形物體遭受的阻力，其可應(yīng)用于各種流線形物體，而提升行進(jìn)中流線形物體的速度。
文檔編號B63B1/08GK102837799SQ20121019642
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者梅正新 申請人:梅正新