[发明专利]一种动车车顶绝缘子减阻结构

说明书

本发明公开了一种动车车顶绝缘子减阻结构，包括芯棒柱体和多个伞裙；多个伞裙均间隔固定于芯棒柱体上，且多个伞裙之间平行设置；伞裙的上表面和下表面均设有非光滑表面结构；非光滑表面结构包括沿伞裙径向分布的多个凹坑。本发明的车顶绝缘子减阻结构设计，打破了现阶段高速列车的减阻瓶颈，针对高速列车车顶外绝缘设备，以车顶绝缘子为对象，在不影响爬距的前提下，在绝缘子的伞裙表面合理设计凹坑结构以减少表面湍动能的损失，从而减少绝缘子气动阻力的大小；在高速气流条件下，由于凹坑的存在可增加闪络路径，提升闪络电压，本发明可为车顶外绝缘设备和高速列车降阻提供新思路。

技术领域

本发明属于高速动车的技术领域，具体涉及一种动车车顶绝缘子减阻结构。

背景技术

随着我国经济的不断发展，迫切需要运力更大、效率更高的高速铁路，目前我国已经建成世界上高速铁路运营里程最长、输送旅客量最大的国家。但随着高速列车的时速不断增加，列车受到的气动阻力效果也越来越明显，空气动力学性能研究逐渐成为高速列车设计的关键。当列车速度达到360km/h时，列车受到的总阻力近80％来源于空气阻力，且速度越快，空气阻力的占比也越大，加之我国高速铁路的运营里程巨大，导致能源的消耗也越来越大，由于不断上涨的石化能源价格，节约能源变的越来越重要，其中一个有效的方法就是减少各种交通工具在运行过程中所受到的气动阻力，即使是很小的减阻也能在很大程度上降低能源的消耗和进一步提升列车运行速度，而空气阻力就成为了高速列车进一步提高运行效率和节约能源的主要制约因素，因此研究各种实现高速列车的减阻方法具有很强的现实意义。

目前国内外学者对列车上已做了大量减阻研究工作，常用手段主要有：采用流线型车身、加装导流装置、改变车身迎风面积等，这些方法已取得了显著的成效，其研究思路也越来越成熟，但碍于车体大小和车身附属部件等局限性，降低车身阻力的空间越来越小，使得列车空气减阻的发展进入一个瓶颈阶段，现亟需突破瓶颈对传统的降阻观念加以改变，探索实现高速列车减阻的新方法。近年来，随着非光滑表面减阻技术的发展，在汽车、轮船及航天飞机上的运用越来越广泛，为进一步减阻提供了新的出路。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种动车车顶绝缘子减阻结构，以解决现有高速列车难以实现进一步降阻的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种动车车顶绝缘子减阻结构，其包括芯棒柱体和多个伞裙；多个伞裙均间隔固定于芯棒柱体上，且多个伞裙之间平行设置；伞裙的上表面和下表面均设有非光滑表面结构；非光滑表面结构包括沿伞裙径向分布的多个凹坑。

本结构进一步地技术方案为，凹坑在绝缘子伞裙的上表面和下表面均呈圆周排列，且相邻的圆周阵列角度α为5°～7°。

本结构进一步地技术方案为，凹坑表面为圆形，其内部为光滑球面。

本结构进一步地技术方案为，位于同一阵列上的相邻凹坑之间的横向间距L为2mm～3mm。

本结构进一步地技术方案为，凹坑的直径D为2mm～2.5mm。

本结构进一步地技术方案为，凹坑的深度H为0.2mm～0.5mm。

本发明提供的动车车顶绝缘子减阻结构，具有以下有益效果：

本发明在绝缘子伞裙的上表面和下表面均设置非光滑表面结构，即在伞裙的表面上开设多个呈圆周阵列排布的凹坑，并通过合理设计伞裙表面凹坑阵列方式和结构参数可最大程度减小绝缘子的气动阻力，达到减阻的优化效果。

本发明的车顶绝缘子减阻结构设计，打破了现阶段高速列车的减阻瓶颈，针对高速列车车顶外绝缘设备，以车顶绝缘子为对象，在不影响爬距的前提下，在绝缘子的伞裙表面合理设计凹坑结构以减少表面湍动能的损失，从而减少绝缘子气动阻力的大小；在高速气流条件下，由于凹坑的存在可增加闪络路径，提升闪络电压，本发明可为车顶外绝缘设备和高速列车降阻提供新思路。