专利名称：减少流线形物体阻力的方法
技术领域：
本发明是有关ー种減少流线形物体阻力的方法，尤指ー种于流线形交通工具上设置至少ー个隆起结构，使其在行进时的尾端的压カ增加，以减少阻力的方法。
背景技术：
交通工具在行进时所承受的流体阻カ是影响行进速度的主因之一，而该阻カ不但使交通工具需损耗更多的能量(例如热能或电能)，其动カ产生机构与动力传输机构需承受较大的负荷而易耗损，而且会増加行进的耗时，制造更多的废气及废热，造成环境的污染以及运输业者在能源与行进时间方面的损失。而传统降低行进间物体的阻力的方式，包括将飞机、船舶或车辆的壳体表面设计为滑顺的流线造型，以减少壳体前部的表面压カ并增加壳体后部的表面压力，使壳体前部与后部的压カ差减小，藉此减少该交通工具于流体中行进时所遭受的阻力，而提升交通エ 具的速度或节省耗能。然而，此种流线造型的设计对于阻カ的改善虽大有帮助，但实际減少的阻カ仍有其极限，请參阅图6所示，为现有船舶于水中行进的流体流动示意图，该船舶I’自船首11’的a’点至最宽处b’点，再经船身至船尾12’的c’点，其与水之间有ー极薄的边界层，该边界层可传导来自外层的压力，而c’点为一分离点，流体粒子于此离开船舶I’并于船尾附近形成追迹流13’，亦即从a’点的高压区至b’点的低压区，而后自b’点的低压区至c’点的高压区，其中在前端11’的水流对船舶I’产生较高的压力，而在后端12’的水流则对船舶I’产生较低的压力，此种压力差成为阻碍船舶前进的ー种阻力，必须加以降低才能提升船舶的行进速度。有鉴于此，本发明人期能提供一种减少流线形物体阻力的方法，利用特殊设置的隆起结构以増加流体对流线形物体尾端低压区的压力，藉此减少流线形物体所遭受的阻力，其可应用于各种流线形物体，而提升其行进时的速度，是为本发明所欲研发的创作动机者。
发明内容
本发明的主要目的，在提供一种减少流线形物体阻力的方法，其仅需于流线形物体的尾端设置至少ー个隆起结构，即可通过该隆起结构而使流体增加对尾端表面的压力，藉此减少流线形物体所遭受的阻力。本发明的次一目的，在提供一种减少流线形物体阻力的方法，其可应用于各种流线形物体，如船舶、飞机或车辆等运输工具。为达上述目的，本发明的減少流线形物体阻力的方法，是于流线形物体的最宽处与尾端之间设有一或多数个隆起结构，其中该等隆起结构之间可具有ー间隔空间；藉此，该隆起结构可阻滞边界层并引导流体对流线形物体尾端增加压力，而减少流线形物体遭受的阻力，其可应用于各种流线形物体，而提升其行进时的速度。
本发明的有益效果在于，本发明所提供的減少流线形物体阻力的方法，是利用持殊设置的隆起结构以増加流体对流线形物体尾端低压区的压力，藉此减少流线形物体所遭受的阻力，其可应用于各种流线形物体，而提升其行进时的速度。
图I是本发明较佳实施例的流线形物体截面图。图2A是图I的流体流经隆起结构的示意图。图2B是图I的流体流经隆起结构的另ー示意图。图2C是现有未设置隆起结构的流体流动示意图。 图3A是本发明的隆起结构立体示意图。图3B是本发明的另一隆起结构立体示意图。图4A是本发明较佳实施例的隆起结构应用在船舶的示意图。图4B是图4A的仰视图。图5A是本发明较佳实施例的隆起结构应用在飞机的俯视图。图5B是本发明较佳实施例的隆起结构应用在飞机的立体示意图。图5C是图5A的沿X-X’方向截面图。图是未于该机身设置隆起部的截面图。图6是现有船舶行进于水中的流体流动示意图。附图编号流线形物体I、I’前端11、11’尾端12、12，隆起结构13、14船舶2船首21船尾22隆起部23、33飞机3机身前端31、31’机身尾端32、32’最宽处A流体流动方向D吃水线E压カ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”’流体f水流fl
气流f2、f3流线形物体最宽处的端点a流线形物体与隆起结构的前交界点b流线形物体与隆起结构的后交界点c流线形物体的尾端点d机身的尾端点e机身中线X-X’现有流线形物体的前端点a’`
现有流线形物体最宽处的端点b’现有流线形物体的尾端点c’现有流线形物体的追迹流13’
具体实施例方式本发明的其他特征及各具体实施例，可于以下配合附图的详细说明中进ー步得到了解。请參阅图I所示，为本发明较佳实施例的流线形物体截面图，本发明减少流线形物体阻力的方法是于流线形物体I的最宽处A与尾端12之间的表面设有ー或多数个隆起结构13，亦即a点与d点之间设有至少一隆起结构13，而该流线形物体I的尾端12为流体通过流线形物体I的末端位置，而本实施例的流体流动方向D是向右方流动，故流体通过流线形物体I的末端位置为尾端12，其中该等隆起结构13之间可具有ー间隔空间。请參阅图2A及图2B所示，本发明的隆起结构13、14是不限定为对称的凸状体，该等隆起结构的作用是阻滞边界层并制造扰流与涡流，以增加流体的动量，致使流线形物体I的表面的压カ增加；同时请參阅图3A所示，本实施例的隆起结构13为一半圆柱体的条状隆起结构，设置于流线形物体I的尾端12表面，其中该隆起结构亦可为ー规则或不规则形状的隆起结构；请參阅图3B所示，该隆起结构14为ー梯形柱体的条状隆起结构，设置于流线形物体I的尾端12表面。请參阅图I及图2A所示，当该流体f流过流线形物体I的最宽处A之后至b点时，接触到隆起结构13,此时该流体f被迫改变流向而沿隆起结构13的表面流动,并施ー压カPl予该隆起结构13之前方的流线形物体I的尾端12表面，当该流体f通过隆起结构13的最高点后被导引至隆起结构13的c点时，又被迫改变流向，并施ー压カPl予流线形物体I的尾端12表面，其中被施压カPl的区域为前述各隆起结构13之前、后的间隔空间，又压力Pl可分解为垂直作用力P”与合成水平作用力Pl"，该垂直作用力ΡΓ因流线形物体I呈对称型结构而上下抵消，该水平作用力Pl"因流线形物体I呈对称型结构而合成増加形成一往前的合成水平作用力Pl" /，藉此減少流线形物体I的阻力；请參阅图I及图2C所示，其中图2C为现有未设置隆起结构的流体流动示意图，该流体f自流线形物体I的前端11流向最宽处A时，其流速渐增、压カ渐减，而至最宽处A时流速最快、压カ最小，其后流体f流向尾端12时，流速渐减、压カ渐增，施予尾端12的压カP3使前端11与尾端12的压カ差减小，但由于其未设置隆起结构，该尾端12的压カP3仍属有限，导致该尾端12的压カ仍低，无法减少流线形物体的阻力。因此，由图2A与图2C比较可知，本发明的隆起结构13可有效增加流线形物体I行进时的尾端12的压力。本发明的另ー实施例，请參阅图I及图2B所示，隆起结构14可为ー梯形隆起结构，当该流体f接触到隆起结构14的前方b点,此时该流体f被迫改变流向而沿隆起结构14的表面流动，并施ー压カP2予该隆起结构14之前的流线形物体I的尾端12表面，当该流体f被导引至流线形物体I的尾端12吋，又被迫改变流向，并施ー压カP2予流线形物体I的尾端12表面，又压カP2可分解为垂直作用力P2'与水平作用力P2"，该垂直作用力P2'因流线形物体I呈对称型结构而上下抵消，该水平作用力P2"因流线形物体I呈对称型结构而合成増加形成一往前的合成水平作用力P2"'，藉此減少流线形物体I的阻力。请參阅图4A及图4B所示,本发明是可应用在一船舶2的船壳构造上该船舶2是于船壳上的船尾22设置多数个隆起部23，该隆起部23设于吃水线E下方，而该等隆起部23的设置位置可參照图4B所示，设于船舶2最宽处A与船尾22之间，该等隆起部23之间可具有ー间隔空间，且该隆起部23的作用是阻滞边界层并制造扰流与涡流，以增加流体的动量，致使船舶2的表面的压カ增加，其中本实施例的隆起部23为一条 半圆柱体的条状隆起结构，而该隆起部23亦可为ー规则或不规则形状的隆起结构(未图示)，水流fl是由船首21流过船壳最宽处A之后接触该隆起部23，被迫改变流动方向，使该水流Π施压カ予该隆起部23的前方的船舶2的船尾22表面，并继续沿下ー个隆起部23表面继续流动，当该水流fl被导引向船尾22的表面后，又被迫改变流向，并增加船尾22表面的压力，请同时參阅图2A所示，又压カPl可分解为垂直作用力Pl'与水平作用力Pl"，该垂直作用力ΡΓ因流线形物体I呈对称型结构而上下抵消，该水平作用力Pl"因流线形物体I呈对称型结构而合成増加形成一往前的合成水平作用力Pl" /，因而减少流体阻力，而提升行进中船舶的速度。请參阅图5A至图5C所示，本发明是可应用在ー飞机3的机尾构造上请參阅图5A及图5B，该飞机3是于机身设置多数个隆起部33，该隆起部33是环绕于机身尾端32的上顶面、下底面以及ニ侧面，其设置的位置为机身的最宽处与机身尾端32之间，其中该等隆起部33之间可具有ー间隔空间，本实施例的隆起部33为一条半圆柱体的条状隆起结构环绕于机尾，而该隆起部33亦可为ー规则或不规则形状的隆起结构(未图示)，而该气流是由机身前端31沿机身中线X-X’流过机身的最宽处后，接触该隆起部33而改变流向(请同时參阅图5C所示)，使该气流f2施压カ予该隆起部33的前方的机身的尾端32表面，并沿隆起部33表面继续流动，当该气流f2被下ー个隆起部33导引流向机身尾端32的表面后，又被迫改变流向，并增加机身尾端32的压力，故可減少流体阻力，而提升行进中飞机的速度。其中,请參阅图所示,为未于该机身尾端32’设置隆起部的截面图，并请同时參照图5C所示，比较得知，该飞机3’由于未设置隆起部，当气流f3由机身前端31’流动至机身尾端32’的e点，机身尾端32’产生低压区，而有设置该等隆起部33的飞机3，其在机身尾端32受到的压カ较未设置隆起部的飞机3的尾端32’为大，故飞机3的流体阻カ较小，而可提升行进速度。综上所述，依上文所掲示的内容，本发明确可达到发明的预期目的，利用流线形物体的最宽处与流线形物体的尾端之间所设置的隆起结构，可増加流线形物体的尾端的压力，而减少流线形物体于行进中所遭受的流体阻力，故本发明可提升流线形物体行进的速度，且可应用于各种流线形物体如船舶、飞机以及车辆，确实具有实用价值无疑，而具备产业利用性、新颖性及进步性要件，爰依法提出发明专利申请。以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，举凡依本发明权利要求所 作的均等设计变化，均应为本案的技术范围所涵盖。
权利要求
1.一种减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，其是于一流线形物体的最宽处与流线形物体的尾端之间设有一或多数个隆起结构，其中所述等隆起结构之间可具有一间隔空间。
2.如权利要求I所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构为半圆柱体的条状隆起结构。
3.如权利要求I所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构为梯形柱体的条状隆起结构。
4.如权利要求I所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构可为规则形状的隆起结构或不规则形状的隆起结构。
5.如权利要求I所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构为条状隆起结构。
6.一种减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，其是应用于一船舶的船壳，其是于船壳的最宽处与尾部之间设有一或多数个隆起部，其中所述等隆起部之间可具有一间隔空间。
7.一种减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，其是应用于一飞机的机身的上顶面、下底面以及二侧面，其是于所述机身的最宽处与尾部之间设有一或多数个隆起部，其中所述等隆起部之间可具有一间隔空间。
8.如权利要求6或7所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构为半圆柱体的条状隆起结构。
9.如权利要求6或7所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起结构为梯形柱体的条状隆起结构。
10.如权利要求6或7所述的减少流线形物体阻力的方法，其特征在于，所述隆起部为一规则形状的隆起结构、不规则形状的隆起结构或条状隆起结构。
全文摘要
本发明提供一种减少流线形物体阻力的方法，其是于一流线形物体的最宽处与尾端之间设有一或多数个隆起结构，其中，该等隆起结构之间可具有一间隔空间；藉此，该隆起结构可阻滞并引导流体对流线形物体尾端增加压力，以减少流线形物体遭受的阻力，其可应用于各种流线形物体，而提升行进中流线形物体的速度。
文档编号B63B1/08GK102837799SQ20121019642
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月14日 优先权日2011年6月21日
发明者梅正新 申请人:梅正新