CN1008902B - 湿软地面上运行机械的减阻节能装置 - Google Patents

Abstract

本***属使湿软地面用的机械运行时减小阻力以节约能源的一种装置，该装置沿纵向设置至少两条向下凸起的筋条，其上有喷孔，控制阀控制孔口的开闭，空气经风机(2)和调压阀(3)调节流量和压力后进入气室(4)，经喷气孔(8)渗入滑板和湿软地面之间，既不使滑板升举，又不使滑板与地面脱离接触，在微观上形成局部的气幕层，将“固体—塑体”摩擦变成“固体——气体——塑体”的综合摩擦，起到减阻节能作用，经试验减少阻力25%以上。

Description

本装置属使湿软地面用的机械运行时减少阻力以节约能源的一种装置。

机械在湿软地面运行时，一般装有平底大面积浮体以承托整机的大部分重量。但该滑板在遇到无表层水而粘滞的湿软地面时，因土壤粘着、摩擦及吸附等作用使运行阻力和起步阻力急剧增大，消耗大量能源。这是在湿软地面上使用的机械遇到的一大难题。

目前，国内外在船舶和车辆上利用充气方式形成气垫制成气垫船和气垫车以减少阻力的装置已被广泛采用。但它需要消耗很大的能量才能形成气垫，达到高速减阻的目的，当不能形成气垫时，或则停驶，或则利用附加行走机构运行。在船舶上已出现了另一些消耗低能量的空气润滑方案，如黑龙江省水运科研所研制的垫气驳，不需将整船抬起，而是在船的底部与水之间形成气室，大大减少湿表面积而降低阻力，该课题已申请“船舶垫气***整机结构”专利。与此相类似的还有“船舶气膜减阻节能装置”、“降低船舶阻力的方法及装置”、“船舶使用气流减阻”等专利。但上述专利都是解决船舶在水中的减阻问题。对于在湿软地面上采用空气润滑以减少机械与地面（土壤）之间的阻力的装置至今尚未见到。

本发明用于湿软地面，在装置和湿软地面之间不是形成气垫将装置抬起，而是在它们之间充入压缩空气，在微观上形成局部的气幕层，将装置与湿软地面间的“固体-塑体”摩擦变成“固体-气体-塑体”之间综合摩擦，并破坏真空吸附状态，从而减少了运行阻力，并改善了机械的起步性能。 由于只需形成局部的气幕层，不需形成气垫，就不需配置较大功率的风机，从而减少了能源的消耗。本发明自1985年起开始模型试验，在研究上述规律的基础上提出了可行的装置，如两栖车和船式车辆等湿软地面机械解决起步和粘滞吸附阻力，从而为拓宽应用领域创造了良好的条件。

本装置的外形可以制成船型或滑板等多种形状。主要由进气管（1）、风机（2）、调压阀（3）、气室（4）、喷气管（5）、喷气孔（8）、控制阀组成（见附图1-9）。沿装置纵向设置至少两条向下凸起的筋条，筋条上开有若干喷气孔，用控制阀控制孔口的开闭，空气经风机（2）调压阀（3）调节流量和压力后进入气室（4），通过喷气管（5）和喷气孔（8）渗入滑板和湿软地面之间，既不使滑板升举，又不使滑板与地面脱离接触，在微观上形成局部的气幕层，将“固体-塑体”摩擦变成渗入气体润滑的“固体-气体-塑体”综合摩擦的方法，起到减阻节能作用。

下面结合附图对本发明做具体说明：

图1：湿软地面上运行机械的减阻节能装置的“喷气管-转阀”型的主视图;

图2：“喷气管-转阀”型的俯视图。

图3：“喷气管-转阀”型的喷气管布置图。

图4：“喷气管-转阀”型的转阀与喷气孔装配关系图。

图5：湿软地面上运行机械的减阻节能装置的“夹层气室-滑板阀”型的主视图。

图6：“夹层气室-滑板阀”型的俯视图。

图7：“夹层气室-滑板阀”型的气室和滑板阀布置图。

图8：“夹层气室-滑板阀”型的两侧滑板阀与喷气孔的装配关系图。

图9：“夹层气室-滑板阀”型的滑板阀与喷气孔的装配关系图。

本装置的控制阀采用转阀（6）和滑板阀（7）形式，气室采用小气室和夹层气室形式。其基本型为“喷气管-转阀”型（附图1-4），采用小气室，喷气管和转阀结构。数条喷气管纵向装于底部，两侧的最外边两条喷气管（5）向下凸出底部一定高度。并沿纵向向内，与底部夹角小于90°方向钻有若干喷气孔（8）。其余喷气管（5）向下凸出底部稍小，管底也钻有若干小孔。在喷气管（5）内套装着管形转阀（6），其上钻有与喷气管小孔相应的孔。转动转阀（6）使两孔相通时，压缩空气喷出;两孔错位时，喷口关闭，既阻止空气喷出，又可防止泥水进入，操纵者可以根据周围环境的特点操纵控制阀以控制气量的大小与有无。压缩空气由装置向湿软地面喷出，在它们之间形成微观上局部的气幕层，使它们之间的摩擦变成固体与空气、湿软地面的综合摩擦，同时降低了湿软地面对装置的真空吸附和粘附作用，从而减少了阻力。两侧向下凸出的喷气管，由于小孔向内，使空气向底部中间喷出，这样中间几条喷气管喷出的空气不易从两侧泄漏，保证了其润滑作用，还起到了一定的密封作用，调压阀（3）可根据湿软地面的湿度状况调整喷气压力，以获得更好的减阻效果。

“夹层气室-滑板阀”型是在“喷气管-转阀”型式基础上作出的一种变型（附图5-9）。在装置的下部设置一个夹层气室（4），既能储备足够的气量，又可使气体压力稳定， 各喷口喷出的气体压力均匀。在气室底部也设置若干密布的喷气孔（8），按纵向或横向在每排孔上装置滑板阀（7），阀上也设有相应的孔。当阀沿滑道滑动，使阀上的孔与底部的孔相通时，空气即可喷出，两孔错位时，喷口关闭。沿装置纵向两侧设置的两排喷气孔钻在向下凸出底部一定高度的两条纵筋上，喷口向内、与底部夹角小于90°方向，起到防止喷出空气泄漏的作用。

本装置的特点是：在装置与湿软地面之间不是象气垫船（车）那样使船（车）体尽量升高形成气垫，而是不抬起装置，只在其间形成微观上局部的气幕层，以耗费较小的动力换取减阻的效果。其二是本发明主要研究用于湿软地面的机械的行驶通过性和减阻节能问题。其三，研究在湿软地面降低吸附力以改善起步性能。

在湿软地面用的机械底部可以较容易地安装本结构。当小孔的直径和分布选择适当时，可获得较理想的气幕层，因此在技术上是较易实现的。

本装置经过试验，测得阻力可减少25%以上。

Claims (4)

1、湿软地面上运行机械的减阻节能装置是由进气管(1)、风机(2)、调压阀(3)、气室(4)、喷气管(5)、喷气孔(8)，控制阀和底板组成的一个***。其特征是沿装置纵向设置至少两条向下凸起的筋条，筋条上开有若干喷气孔，用控制阀控制孔口的开闭，空气经风机(2)和调压阀(3)调节流量和压力后进入气室(4)，通过喷气管(5)和喷气孔(8)渗入滑板和湿软地面之间，既不使滑板升举，又不使滑板与地面脱离接触，在微观上形成局部的气幕层，将“固体-塑体”摩擦变成渗入气体润滑的“固体-气体-塑体”的综合摩擦，起到减阻节能作用。

2、根据权利要求1所述的湿软地面上运行机械的减阻节能装置，其特征是装置设置的纵向筋条，最外侧的两条筋条凸起量较大，其上的孔口方向向内，并与底部的夹角小于90°;而中间的筋条凸起稍少，其上的孔口向下。从而使喷气能集于两外侧筋条之间，以强化气幕减阻作用，且使孔口不易堵塞。

3、根据权利要求1所述的湿软地面上运行机械的减阻节能装置，其特征是气室（4）由小气室和管状分支（喷气管与内的空间）相结合组成，控制阀为转阀（6），它与喷气管（5）合为一体，在浮体上为纵向布置，转阀有两个调节位置以实现气流的开闭，且可防止泥水浸入装置内部。

4、根据权利要求3所述的湿软地面上运行机械的减阻节能装置，其特征是气室（4）可扩大为夹层气室，控制阀为滑板阀（7）。

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