利用车辆中的动能的生态系统
阅读说明：本技术 利用车辆中的动能的生态系统 (Ecosystem for utilizing kinetic energy in a vehicle ) 是由 阿夫东·米格尔·埃斯特凡贝良 卡洛斯·毛里西奥·巴尔加斯马卡多 佩德罗·安东尼奥·菲诺普埃尔托 于 2019-12-23 设计创作，主要内容包括：提供了一种用于陆地或海上车辆的生态系统,该生态系统利用废弃的气团、使其通过两个子系统,这允许减轻移动车辆的载荷并产生电能。因此,显示了在燃料、轮胎和一般维护方面的经济性以及至环境的污染物排放的减少。(An ecosystem for land or marine vehicles is provided that utilizes a waste air mass, passing it through two subsystems, which allows for the load of the moving vehicle to be relieved and electrical energy to be generated. Thus, economy in fuel, tires and general maintenance as well as reduction of pollutant emissions to the environment are demonstrated.)
技术领域
本发明涉及应用于陆地和航海车辆的替代性能量产生领域。特别地，本发明涉及生态系统，该生态系统利用移动车辆的动能气流同时或交替地通过车辆的空气动力升力来减轻其重量以及/或者产生电能。
背景技术
在地面或海面上移动以及通过其运动使构成我们大气的气团移位的每种陆地或航海车辆都是今天尚未得到充分利用潜在的能源。这种资源的使用可以给我们的星球带来益处，从而提供下述解决方案：该解决方案与减少燃料和运输用品消耗——燃料和运输用品通常来自不可再生资源——以及减少与这类用品的使用有关的残留物、并因此降低运输成本、提高效率相关。从这些解决方案中获得的益处肯定会为今世后代带来实实在在的好处，它们的职责是在不影响生产率的情况下尝试降低不可再生资源的消耗。另一方面，需要寻找对环境友好的替代能源并最大限度地减少不可再生自然资源发电的使用和影响，而替代能源成本更低且更容易获得。
实际上，每种行驶中的车辆无论是卡车、轿车、轮船、火车等都会使气团移位和压缩，被适当地引导和压缩的气团可以被用作新能源，而这样的新能源今天正在被浪费。
因此，本发明的发明人能够使用和解决由那些移动车辆产生的大部分风能，移动车辆穿透周围气团并因此通过车辆上的空气动力升力产生有效载荷的减少并且同时地或替代性地结合了能够发电的子系统。
文献US 2011/0181072公开了一种安装在比如轿车、卡车的载重车或拖拉机的载重车之类的车辆的上部部分上的空气动力翼。该设备允许通过空气改善车辆的空气动力学运动。
美国专利No.8205932描述了一种用于牵引式挂车装备的半挂车的升力翼结构，该升力翼结构用于产生各种空气动力学效果，比如减少湍流、产生升力和产生向下的力。升力翼设备安装在挂车底盘中，并向上延伸到大约是牵引车舱室的一部分的高度。升力翼设备包括固定基座结构，该固定基座结构具有连接到翼部分的一对连结的竖向液压缸。所述液压缸允许操作者在运输期间通过舱室区域内的遥控器对翼的高度进行调节。
文献US 2011/0181072和US 8205932描述了用于在车辆中产生空气动力学效果的系统或翼结构。但是，这样的系统没有示出产生真正压缩的装置或设备，所提到的装置或设备有效地允许通过车辆中的空气动力升力来减轻重量，而不显著影响车辆的尺寸。此外，这样的系统没有提供在商业上维持显著地降低燃料或供应消耗或者提高车辆效率的有利方程的解决方案。
美国专利No.5280827描述了一种由电动马达驱动的标准车辆以及一种改进的电池充电系统，该电池充电系统包括安装在车辆后部的风力涡轮机、沿着车辆的上部部分延伸的文丘里管和沿着车辆的车身的下侧延伸的一对下文丘里效应管，这些文丘里效应管导引气流以改善导向至涡轮机的力。该美国专利还描述了用于稳定车辆的地板效应系统，以及太阳能电池。
公开No.WO2011011856提供了一种用于车辆的能量回收系统，该能量回收系统包括具有壳体的发电机，所述壳体相对于车辆绕壳体轴线定向。所述系统还包括风力涡轮机，该风力涡轮机包含相对于叶片轴线定向的一组叶片。风力涡轮机被支承在壳体上并可以绕其轴旋转。所述发电机联接至风力涡轮机并将所述一组叶片的旋转运动能转换为电能。
美国专利No.7808121提供了一种陆地车辆，该陆地车辆具有包括能量储存电池的电能产生设备，附加的电能产生设备包括壳体、壳体中的一组旋转叶片或桨、连接至所述一组旋转叶片的移动轴、至蓄电池以提供电力的电连接件。壳体具有至少一个前部空气人口孔和位于叶片的下游的空气出口开口区域，并且前部孔具有至少一个门。门只在车辆减速或停止时打开并且在车辆行驶时关闭。
文献US 5280827、WO 2011011856和US 7808121公开了具有使用风力涡轮机和太阳能电池板的电能产生设备的车辆，但是由所述设备和/或车辆所提供的拟议解决方案实质上影响了它们的尺寸和用途，影响了它们在当前市场中的使用或并入的商业可行性。此外，这些设备和车辆没有真正的压缩系统，这些压缩系统可以在不显著影响车辆的尺寸的情况下允许车辆的反馈。
因此，需要符合目前陆上运输车辆尺寸的规定的一种在商业上可行的生态系统，该生态系统有效地利用移动车辆中的气流，这提供了气团的真正压缩，以用于在不显著地影响车辆的尺寸的情况下减轻车辆的重量以及/或者产生大量有用的电能。
发明内容
本发明的发明人认识到关爱环境和在运输业中获得重要的资金和资源经济的重要性，并因此提供了一种使用移动车辆的气流的系统，其中，所述系统将所述气流朝向一个或更多个子系统导向，以通过提供给车辆的空气动力升力来减轻重量以及/或者产生电能。
利用本发明的生态系统，移动车辆的重量减轻，并且因此燃料成本、轮胎成本和一般维护成本也降低，并且因此污染环境的颗粒物也减少。此外，减少了车辆对道路网的承载影响，从而有助于降低维护成本。
本发明的生态系统优选地针对能够有规律地达到大约80km/h到大约120km/h之间的速度的车辆，即使在速度超过大约40km/h的情况下存在空气动力学效果。
本发明的目的中的一个目的是通过由系统产生的空气动力升力减轻车辆的有效载荷。
为了增加移动车辆的升力，提供了作为生态系统的一部分的下述装置：该装置导向当今的浪费的气团、压缩气团并使气团加速，使得空气的输出速度达到输入速度的四(4)倍左右。因此，气团对也作为本发明的生态系统的一部分的空气动力学型材的冲击速度对市场上的每种类型的车辆产生了真正有用的升力效果。
本发明的另一目的是产生电能并减少释放到大气中的污染物排放。
本发明的附加目的是利用车辆的初始形态来使用和优化车辆的空气动力学，从而获得所提出的空气动力学或能量结果。
本发明的另一目的是提供一种生态系统，该生态系统能够适应车辆的初始形态或者是车辆的组成部分。
本发明的又一目的是提供一种用于减少由系统部件中的一些系统部件制造的噪声所产生的环境影响的装置。
在附图的描述、本发明的详细描述和所提出的权利要求中，本发明的其他目的和优点将变得明显。
本发明的系统的元件清单
100 生态系统
400 车辆
11-000 装置
11-100 格栅
11-200 装置进入其中的侧向壁/侧壁
11-300 上压缩壁
11-400 下压缩壁
11-500 管道
11-600 铰接装置
11-610 联接装置
11-620 空气传导挠性元件
11-700 层流喷射器
11-730 凸形导轨
11-731 凹形导轨
11-740 系统支承
11-741 支承柱
11-742 上梁
11-742a 模具
11-742b 毂
11-743 锚固梁
11-744 紧固元件
11-745 空气导引件
12-000 第一子系统
12-100 空气动力学型材
12-110 轻型结构
12-111 肋
12-112 梁
12-114 蒙皮
12-115 联接元件
12-120 外部结构
12-121 翼梢装置
12-122 侧向梁
12-122a 模具
12-122b 毂
12-130 涡流发生器装置
12-140 流导引件
12-150 超升力装置
12-151 翼片轴
12-152 联接件
13-000 第二子系统
13-100 壳体
13-200 涡轮机
13-210 叶片
13-220 涡轮机轴
13-310 能量储存电池
13-400 传输系统
13-700 噪声消除元件
13-800 密封元件
13-900 排气元件
14-000 集成到车辆中的头部
14-100 侧向装置
14-200 挠性元件或波纹管
定义
为了容易理解本发明，下面将定义某些术语，并且将在详细描述中公开一些其他术语。
迎角是翼型空气动力绳索与撞击空气的方向的角度。
迎角边缘是空气动力学型材中的空气的初始冲击点。
泄漏边缘是空气动力学型材的出风口的端点。
绳索是迎角边缘与泄漏边缘之间的直线距离。
风能是气流冲击涡轮机叶片所导致的影响所产生的动能，涡轮机将这种运动转化为电能。
发电机是能够在两个点(称为极或端子)之间保持电位差的装置，发电机将机械能转化为电能。
涡流发生器是一种鳍形空气动力学装置且通常被安装在升力表面的背面，使得当与气流冲击时会产生小的湍流，这允许延迟极限层的脱离，从而增加空气动力学型材的角度。
空气动力学型材是元件在空气中移动时可以产生压力分布从而产生升力的横向区域的形状。
升力是在空气动力学表面上产生的与机翼重量相反的压力或力。
升力系数(Cl)，其中，l是用于英语“升力”中的术语，升力系数对应于空气动力学系数，该系数是无量纲的并且通过改变空气密度的雷诺数来测量。
车辆是包括或不包括发动机或马达的装置或设备，其可以在陆地、水上或空中移动并且可用于运输物体、动物或人。
铰接式卡车是具有载重能力在大约10吨至大约40吨之间的重载车辆。
附图说明
图1是本发明的生态系统100的实施方式的示例的横截面图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000；
图2是生态系统100的实施方式的示例的立体图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000；
图3是本发明的生态系统100的实施方式的示例的横截面图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图4是生态系统100的实施方式的示例的立体图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图5示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的横截面，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000；
图6是具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的立体图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000；
图7示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的分解图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000；
图8示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的横截面，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图9示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的立体图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图10示出了轿车的分解图，其中，示出了涡轮机(13-200)；
图11示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的轿车的横截面，其中，示出了第二子系统13-000的壳体13-100和涡轮机13-200；
图12示出了轿车的立体图，其中，示出了第二子系统13-000、壳体13-100和具有径向涡轮机的实施方式的排气元件13-900。
图13示出了轿车的分解图，其中，示出了涡轮机(13-200)和排气元件13-900。
图14示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的皮卡车的横截面，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图15示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的皮卡车的立体图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图16示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的皮卡车的横截面，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000。
图17示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的皮卡车的立体图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000。
图18示出了皮卡车的分解图，其中，示出了涡轮机(13-200)和排气元件13-900。
图19示出了具有生态系统100的非铰接式卡车的横截面，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图20示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的非铰接式卡车的立体图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图21示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的非铰接式卡车的分解图，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图22示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的非铰接式卡车的横截面，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000。
图23示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的非铰接式卡车的立体图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图24示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的非铰接式卡车的分解图，其中，示出了第二子系统12-000和装置11-000；
图25示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的横截面，其中，示出了第一子系统12-000和所述装置11-000；
图26示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的立体图，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图27示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的分解图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图28示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的横截面，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图29示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的立体图，其中，示出了第二子系统13-000和装置11-000；
图30示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的公共汽车的分解图，其中，示出了具有其部件的第二子系统13-000和装置11-000；
图31示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100的铰接式卡车的横截面，其中，示出了第一子系统12-000和装置11-000。
图32示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100并且具有第一子系统12-000的铰接式卡车的立体图。
图33示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100和第一子系统12-000的铰接式卡车的分解图。
图34示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100和第二子系统13-000的铰接式卡车的横截面；
图35示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100和第二子系统13-000的铰接式卡车的立体图；
图36示出了具有根据实施方式的示例的生态系统100和第二子系统13-000的铰接式卡车的分解图；
图37示出了联轴器系统毂12-122b-模具12-122a；
图38示出了根据实施方式的示例的生态系统100的装置11-000的横截面；
图39示出了根据实施方式的示例的生态系统100的装置11-000的立体图；
图40示出了第一子系统12-000的轻型结构12-110的立体图；
图41示出了第一子系统12-000的轻型结构12-110的立体图平面；
图42示出了装置11-000与第一子系统12-000的联接的横截面；
图43示出了装置11-000与第一子系统12-000的折叠联接的立体图；
图44示出了第二子系统13-000的前视图；
图45示出了第二子系统13-000的立体图；
图46示出了第二子系统13-000的各部件的分解图；
图47示出了装置11-000与第二子系统13-000的联接的立体图；
图48示出了装置11-000和第二子系统13-000在系统被折叠的情况下的联接的立体图；
图49示出了超升力装置(12-150)；
图50示出了联接至铰接式卡车中的装置11-000的第一子系统12-000和第二子系统13-000的组合。
图51示出了联接至铰接式卡车中的装置11-000的第一子系统12-000和第二子系统13-000的组合的立体图。
图52示出了E61Cl型(Eppler 61)的本发明的空气动力学型材在升力系数(Cl)和迎角(Alpha)方面的不同行为。
图53示出了取决于型材(A)和最小升力值在4000msnm处的型材(B)以及最大升力值在海平面处的型材(C)的以千克-力为单位的不同升力结果与以km/h为单位的车辆的速度的比。
图54示出了根据实施方式的示例的在卡车头部14-000中的装置11-000和第一子系统12-000的立体图。
图55示出了根据实施方式的示例的具有头部14-000和装置14-100的卡车的正视图。
图56示出了根据实施方式的示例的卡车的侧视图，该卡车具有在头部14-000中的格栅11-100以及挠性元件14-200。
图57示出了具有装置11-000和第一子系统12-000的铰接式卡车的侧视图。
图58示出了具有装置11-000和第一子系统12-000的铰接式卡车的立体图和正视图。
具体实施方式
本发明提供了一种使用移动车辆(400)的动能的生态系统(100)。在本发明中，车辆(400)是一种可以具有或不具有马达或发动机的装置或设备，其可以在地面、水或空气中移动，并且可用于运输物体、动物或人。所述车辆(400)选自轿车、公共汽车、皮卡车、箱车、火车、轮船、铰接式卡车和非铰接式卡车。
优选地，本发明的生态系统包括：一个或更多个装置(11-000)，其在移动时导引、压缩、加速和投射由车辆(400)中的一个或更多个装置(11-000)捕获的气团；第一子系统(12-000)，其接收从一个或更多个装置(11-000)朝向对车辆产生升力的一个或更多个空气动力学型材(12-100)投射的气流；以及第二子系统(13-000)，其接收从一个或更多个装置(11-000)朝向一个或更多个发电机涡轮投射的气流，其中，第一子系统和第二子系统能够共同或单独工作。
生态系统(100)的一个或更多个装置(11-000)位于系统的前部部分处，并且利用空气输入来攻击进入并被压缩、加速和朝向输出区域导引的气流，其中，一个或更多个装置(11-000)的输入区域大于输出区域，使得输出区域中的气流的速度显著大于输入区域中的气流的速度。所述一个或更多个装置(11-000)的输入区域大约是车辆的前部部分的区域，并且根据系统在其中进行操作的车辆的宽度和高度而变化。
特别地，装置(11-000)的输入区域的高度大于或等于大约10cm。优选地，发现输入区域在大约10cm到大约2.5m的范围内。
一个或更多个装置(11-000)还包括一个或更多个进气口、压缩喉部和一个或更多个排气口。
一个或更多个装置(11-000))包括一个或更多个进气控制系统，比如格栅或膜片(11-100)，并且还包括从一个或更多个进气口至一个或更多个排气口的侧壁。
在本发明的一个实施方式中，一个或更多个进气控制系统可以包括一个或更多个格栅(11-100)。
在本发明的另一实施方式中，一个或更多个进气控制系统不包括格栅(11-100)。
图38示出了作为优选实施方式中的一个优选实施方式的装置(11-000)，其中，示出了格栅(11-100)、装置(11-000)的进气侧壁(11-200)，其还示出了从进气口到排气口、改变其角度和长度的上压缩壁(11-300)和下压缩壁(11-400)。所述图还示出了铰接装置(11-600)、空气导引管道(11-500)、支承梁(11-741)和锚固梁(11-743)。
在本发明的一个实施方式中，装置(11-000)的压缩壁(11-400)可选地是车辆车身，下壁为该压缩壁。图39示出了装置的上梁(11-742)、格栅(11-100)和侧壁(11-200)。
本发明的该实施方式使用车辆形态作为装置(11-000)的一部分，并且车辆的形状有助于空气压缩。
本发明的其他实施方式、比如图43所示的实施方式示出了装置(11-000)还包括铰接装置(11-600)，铰接装置将来自系统的前部部分的进入的空气导引至装置(11-000)的输出部。所述图还示出了装置(11-000)还包括具有固定面积或可变面积的层流喷射器(11-700)。喷射器是由矩形平行六面体组成并包括侧壁和竖向壁的管状体。
所述铰接装置(11-600)包括一个或更多个空气导引挠性元件(11-620)。装置(11-000)的层流喷射器(11-700)包括用以朝向空气动力学型材或子系统(12-000)的边缘输送层流的加速空气导引件。在挠性元件中，除其他外，还有波纹管、复合材料或纺织材料，或膜片元件。
本发明的生态系统的第一子系统(12-000)是空气动力学型材(12-100)的本体，空气动力学型材(12-100)可选地包括图40所示的一个或更多个翼梢装置(12-121)。一个或更多个空气动力学型材(12-100)包括也如图40所示的一个或更多个涡流发生器装置(12-130)。一个或更多个空气动力学型材(12-100)包括一个或更多个流导引件(12-140)，尽管图中未示出。所述空气动力学型材(12-100)包括位于所述空气动力学型材(12-100)内的如图40和图41所示的轻型结构(12-110)。
图40示出了构造或轻型结构(12-110)的型材，其中，示出了待穿孔的肋、蒙皮(12-114)和联接元件(12-115)。
肋(12-111)是适于空气动力学形式的刚性结构，其减轻了型材的重量而不影响其坚固性，并且蒙皮粘附至肋(12-111)并共同形成第一子系统(12-000)。
图41示出了轻型结构(12-110)的平面图，肋(12-111)适于空气动力学型材形式，蒙皮(12-114)粘附至肋(12-111)，并且共同形成空气动力学型材(12-100)。图41还示出了梁(12-112)，梁(12-112)系住肋(12-111)并提供结构支承以将系统锚固至翼梢装置(12-121)，该翼梢装置(12-121)将系统固定至车辆(400)。
在本发明的一个实施方式中，空气动力学型材(12-100)通过所选择的紧固装置而连结至车辆(400)，所选择的紧固装置不限于作为凸部而穿透到车辆(400)的一个或更多个模具(12-122a)中的侧梁(12-222)、皮带、线缆、螺钉、螺栓、螺母、绳索或紧固别针。图37示出了由位于侧梁(12-122)中的一个或更多个毂组成的紧固装置的示例，该紧固装置作为凸部而穿透到所述车辆(400)的一个或更多个模具(12-122a)中。
在一个实施方式中，空气动力学型材(12-100)可选地包括支承外部结构(12-120)，该支承外部结构(12-120)被支承在一个或更多个翼梢装置(12-121)上，该翼梢装置(12-121)又将力传递到侧梁或侧向梁(12-122)，侧梁或侧向梁(12-122)作为凸部而穿透到车辆(400)的一个或更多个模具(12-122a)中。
空气动力学型材(12-100)包括如超升力装置(12-150)、翼梢装置(12-121)、侧梁(12-122)、轻型结构(12-110)和流导引件(12-140)等元件的组合。图49示出了第一子系统(12-000)，其中，可以看到空气动力学型材(12-100)包括一个或更多个超升力装置(12-150)，所述超升力装置(12-150)可以位于迎角边缘或条板处，或者位于泄漏边缘或翼片处。图49将超升力装置定位在翼片处。
图1示出了生态系统(100)的装置(11-000)，该装置(11-000)收集空气并通过输出部处的面积减小产生气流速度的增加，直到其影响空气动力学型材(12-100)或第一子系统(12-000)，并在其上产生升力并由此减轻车辆(400)的重量为止。
图2示出了相同的装置(11-000)，其中，翼梢装置(12-121)具有双重功能，将装置(11-000)与车辆(400)中的空气动力学型材(12-100)结合和锚固，并且第二功能是防止在空气动力学型材(12-100)下方循环的气流与在型材(12-100)上循环的气流混合。翼梢装置(12-121)防止这种流动混合物以保持由生态系统(100)产生的空气动力升力。
图3、图10、图11和图12示出了本发明的生态系统的第二子系统(13-000)，第二子系统包括壳体(13-100)、通过图中未示出的一个或更多个传输系统(13-400)驱动一个或更多个发电机的一个或更多个涡轮机(13-200)、涡轮机的一个或更多个内部或外部马达、一个或更多个内部或外部传输系统、一个或更多个噪声扩散器或噪声消除器(13-700)以及一个或更多个排气元件(13-900)，在图44、图45中示出了排气元件(13-900)。
壳体(13-100)包括允许电能产生的涡轮机(13-200)，壳体(13-100)是在其外部以刚性材料建造的机构并且在其内部是优选为蜂窝型的结构，以减轻由涡轮机(13-200)产生的噪声。所述壳体(13-100)在其侧壁上具有移位装置，优选为一个或更多个导轨，使得所述子系统可以缩回，并因此便于其卸载和运输。
涡轮机(13-200)可以是纵向型或轴向型的，如图11所示。
在优选实施方式中，涡轮机(13-200)是对冲击空气进行压缩，并使冲击空气朝向排气元件(13-900)和噪声消除元件(13-700)寻址的风力涡轮机，涡轮机(13-200)沿相反方向旋转，另外，当空气与涡轮机的叶片撞击时，涡轮机(13-200)中心的线圈旋转并在支承于壳体中的轴中引起电子流，其中，能量被分配到转换器或能量储存电池(13-310)，如图17所示，转换器或能量储存电池可以可选地是系统的一部分或被容纳在车辆中。
噪声消除元件(13-700)对应于下述片材：该片材使面向它的气流在涡轮机(13-200)内部混合并且允许在空气被压缩时产生的声波发现彼此并相互抵消。
在本发明的其他实施方式中，生态系统(100)的第一子系统(12-000)和第二子系统(13-000)一起进行操作。例如，图50和图51示出了使用移动车辆(400)的动能的生态系统(100)的优选实施方式，其中，车辆(400)是具有共同操作的子系统(12-000)和(13-000)的铰接式卡车。
在本发明的另一实施方式中，子系统(13-000)和(12-000)在生态系统(100)内单独操作。
例如，生态系统实施方式具有导引、压缩、加速和投射由移动车辆(400)中的装置(11-000)捕获的气团的装置(11-000)，以及接收从装置(11-000)朝向对车辆(400)产生升力的空气动力学型材(12-100)投射的气流的子系统(12-000)。
图5、图6和图7示出了在该实施方式中车辆是轿车、普通轿车、五门轿车，其中，装置(11-000)的输入区域由车辆(400)本身和空气收集箱系统以及在车辆(400)的上部部分发现的空气动力学型材形成。在该实施方式中，该系统用透明或半透明材料制造，使得在车辆(400)中不产生盲点。
图7示出了图5和图6所示的相同的车辆(400)的生态系统的分解图，其中，装置(11-000)在与车辆(400)连结时是形状符合的，在本实施方式中，车辆(400)与装置(11-000)的空气动力学由车辆(400)的两个壁、引擎盖、车顶和挡风玻璃形成。图7还示出了翼梢装置(12-121)。
图14和图15示出了包括装置(11-000)和子系统(12-000)的生态系统(100)的构型的另一实施方式。在该实施方式中，车辆(400)是皮卡车。装置(11-000)由形成管道和皮卡车几何形状的壳体形成，并且子系统(12-000)安装在皮卡车的舱室中且对应于空气动力学型材(12-100)。
图19、图20和图21示出了包括装置(11-000)和子系统(12-000)的生态系统(100)的构型的另一实施方式。在该实施方式中，车辆(400)是箱车或货车或非铰接式卡车。因为货车具有产生空气动力学阻力的区域，然后装置(11-000)具有这样的区域，并且装置(11-000)位于货车的头部上，通过其面积减小来产生到子系统(12-000)或空气动力学型材(12-100)的可能更高的速度。在该实施方式中，货车或非铰接式卡车不是装置(11-000)的一部分，而是所述装置(11-000)可以完全分开。
图25、图26和图27示出了包括装置(11-000)和子系统(12-000)的生态系统(100)的构型的另一实施方式，在该实施方式中，车辆(400)是标准公共汽车。在该实施方式中，装置(11-000)具有更长的长度以产生具有更多空气动力学端部的更多层流。在该实施方式中，装置(11-000)也是分开的。
图31、图32和图33示出了本发明的优选实施方式，其中，车辆(400)是铰接式卡车，示出了装置(11-000)和第一子系统(12-000)。所述装置(11-000)导引、压缩、加速和投射由移动的铰接式卡车中的装置(11-000)捕获的气团，并且第一子系统(12-000)接收从装置(11-000)朝向空气动力学型材(12-100)投射的气流，空气动力学型材(12-000)对铰接式卡车产生升力。图33清楚地示出了装置(11-000)的层流喷射器(11-700)，层流喷射器(11-700)可选地包括移位装置，移位装置优选地为两个侧壁和/或竖向壁中的导轨、用于将层流喷射器组装在集装箱中的紧固装置、以及用于安装和拆卸系统的竖向支承柱和用于进行夹持的机械装置。
所述导轨允许第一子系统(12-000)在集装箱和/或挂车的拆卸进行时向装置(11-000)的内部滑动。
支承柱以气动、电动、机械或手动方式操作，并允许在从集装箱或箱式卡车上移出时对系统进行保持。
用于安装系统的竖向支承柱位于车辆(400)的底盘上以分配力，并且方便地定位成当系统被从集装箱或箱式卡车上移出时用作支承件，而其存在不会阻碍或影响车辆(400)的头部的相对于集装箱或挂车移动或自然旋转。
在优选实施方式中，紧固装置是将系统紧固至集装箱或铰接式卡车的系泊装置，并且优选地包括在一个或更多个系带。
图42和图43示出了第一子系统(12-000)与装置(11-000)的联接。还示出了铰接装置(11-600)和层流喷射器(11-700)。
在另一实施方式中，生态系统(100)包括导引、压缩、加速和投射由移动车辆(400)中的装置(11-000)捕获的气团的装置(11-000)，以及接收从装置(11-000)朝向一个或更多个发电涡轮机(13-200)投射的气流的第二子系统(13-000)。该实施方式使用气流来产生电能，电能可以被储存并因此用于给车辆(400)供电。
图3示出了具有与能量发生器对应的第二子系统(13-000)的装置(11-000)。此外，图3示出了格栅(11-100)，格栅(11-100)被发现位于装置(11-000)的输入部处并且在本发明的系统接收的空气量大于系统所支承的空气量的情况下用作备用件。在这种情况下，格栅(11-100)关闭以避免不期望的影响，比如能量发生器中的不稳定、倾覆或能量过充。此外，图4示出了具有第二个子系统(13-000)的装置(11-000)，该第二子系统(13-000)具有带其涡轮机(13-200)、空气收集和减少系统以及其排气管和其输出系统的能量发生器。
图8、图9、图10、图11、图12和图13示出了在该实施方式中，车辆(400)是轿车、普通轿车、五门轿车，其中，装置(11-000)的输入区域由车辆(400)本身和在车辆(400)的上部部分中发现的空气收集箱系统和子系统(13-000)形成。
图10示出了具有装置(11-000)的系统(100)以及能量发生器的分解图，其中，示出了形成装置(11-000)的壁及车辆(400)、能量发生器的壳体(13-100)、用以防止空气动力学损失的涡轮机(13-200)及齿轮汇集器、以及排气元件(13-900)，其中，涡轮机(13-200)的空气组合以产生相对位置，这使得波阻力减小并因此降低了噪声。
图16、图17和图18示出了包括装置(11-000)和第二子系统(13-000)的生态系统(100)的构型的另一实施方式。在该实施方式中，车辆(400)是皮卡车。所述装置(11-000)由形成管道和皮卡车几何形状的壳体形成，并且与能量发生器相对应的第二子系统(13-000)安装在舱室中，该第二子系统(13-000)在皮卡车的上部部分中被发现。在这些图中可以看到密封元件(13-800)和排气元件(13-900)。
密封元件(13-800)是与涡轮机(13-200)形成密封的倒锥形结构件，使得空气可以被压缩并朝向排气元件(13-900)和噪声消除元件(13-700)输送。
图22、图23和图24示出了用于货车或非铰接式卡车的实施方式的装置(11-000)和子系统(13-000)的横截面、立体图和分解图。示出了密封元件(13-800)、排气元件(13-900)、涡轮机(13-200)和壳体(13-100)。
图28、图29和图30示出了包括装置(11-000)和第二子系统(13-000)的生态系统(100)的构型的另一实施方式。在该实施方式中，车辆(400)是标准公共汽车。在该实施方式中，装置(11-000)也是分开的。还示出了密封元件(13-800)、排气元件(13-900)、涡轮机(13-200)和壳体(13-100)。
图34、图35和图36示出了本发明的优选实施方式，其中，车辆(400)是铰接式卡车，并且示出了装置(11-000)和第二子系统(13-000)，所述装置(11-000)导引、压缩、加速和投射由移动车辆(400)中的装置(11-000)捕获的气团，并且第二子系统(13-000)接收由装置(11-000)朝向一个或更多个发电涡轮机(13-200)投射的气流。
图35和图36还示出了铰接装置(11-600)和紧固元件(11-744)。
图44和图45示出了第二子系统(13-000)的正视图和立体图，其中，可以观察到壳体(13-100)、涡轮机(13-200)、噪声消除元件(13-700)和密封元件(13-800)。
图46示出了子系统(13-000)的分解图，其中，示出了所述子系统的不同部件、比如排气元件(13-800)和噪声消除器(13-700)。
图47示出了第二子系统(13-000)与装置(11-000)的联接。
图48示出了第二子系统(13-000)和装置(11-000)的折叠联接。
本发明的生态系统(100)可以适于现有的车辆(400)。例如，图57和图58示出了适于不同类型的卡车的本发明的生态系统。
在本发明的另一实施方式中，本发明的生态系统可以是车辆的组成部分。例如，在图54、图55和图56中可以观察到，本发明的生态系统借助于包含一个或更多个装置(11-000)和(14-100)以及格栅(11-100)的头部(14-000)作为卡车的组成部分。
装置(14-100)侧向地位于车辆(400)的头部(14-000)中。这些装置或空气入口(14-100)在内部连接到装置(11-000)以增加气流。这些进气口可以有或可以没有格栅。
图54和图56示出了作为本发明的实施方式的从车辆(400)的顶部到底部的范围内的挠性元件(14-200)。
接着，我们公开了本发明的生态系统的一些示例，这些示例在任何方面都旨在进行限制，但是它们旨在示出本发明的技术改进和优点。
在这些示例中，本发明的系统涉及以从大约80km/h到大约120km/h的速度运行的移动车辆(400)，其中，达到如表1所示的期望的升力。
本发明的生态系统重大约550kg，它可以根据结构材料以及在本发明范围内可以做出和发现的不同实施方式和改型而变化。
所述子系统(12-000)或空气动力学型材的重量在大约200kg到大约250kg之间，该重量也可以根据其结构材料和在本发明范围内做出和发现的改型而变化。该系统的测量高度为大约40cm，符合本发明的目的中的一个目的，即提供在商业上可行的系统，并符合重载车辆的国际标准。
示例
示例No.1(通过升力减轻车辆的重量)
根据“AASHTO LRFD桥梁设计规范”第6版(2012)和“AASHTO LRFD”桥梁设计规范第7版(2014)，在比如箱式卡车、铰接式卡车等重载车辆的国际标准下，车辆的最大高度为大约4m，最大宽度为大约2.60m，以及桥梁的限界的最小高度为大约5m。
为了提供一种在商业上可行的并且符合现有的瓶基础建设标准和上述标准的系统，在该示例中选择了E61Cl(Eppler 61)型空气动力学型材，其表现出了用于系统功能的有效行为而不显著改变车辆尺寸、即高度，并且同时符合上述标准。
图52示出了在不同雷诺数(Re)和不同空气密度的条件下，E61Cl型(Eppler 61)空气动力学型材在升力系数(Cl)和迎角(Alpha)方面的各种行为。在图52中，对于不同的雷诺数，T1对应于相同的时间或周期。
E61Cl(Eppler 61)型空气动力学型材示出了足以产生适用于在重载运输中以可达到的速度减轻有效载荷的升力的升力系数。这是一种可以产生零迎角的理想升力的型材，并且因此，该型材可以显著降低在车辆的高度处使用该系统的影响。
对示例1进行了现有技术的不具有装置(11-000)的系统与本发明的包括装置(11-000)和第一子系统(12-000)的生态系统的实施方式之间的比较，该第一子系统接收从装置(11-000)朝向空气动力学型材(12-100)投射的气流，该空气动力学型材通过提升移动车辆产生减轻有效载荷。使用在海平面处和4000mosl处的设计参数。
通过将装置(11-000)的输入区域从4减小到1使得输出空气速度的关系是对子系统(12-000)或空气动力学型材的冲击空气速度的四(4)倍，从而获得期望的升力。
下表1和图53示出了独立使用型材(A)、即不结合本系统的特性的型材所达到的升力的千克力方面的不同结果、相对于使用结合本发明的装置(11-000)和本发明的第一子系统(12-000)的最小升力值在4000mosl(B)处且最大升力值在海平面(C)处的型材所达到的升力的千克力(kgf)的结果。
表No.1
根据前面的示例，发现的是通过仅使用在海平面处且速度为120km/h的空气动力学型材产生的升力达到996.66kgf的最大升力，证明在上述相同的条件下使用速度为120km/h的本发明的包括装置(11-000)和子系统(12-000)的系统的空气动力学型材达到10414.07kgf的最小升力和15946.54kgf的最大升力。
如在示例1中所证明的，利用本发明的系统获得了运输载荷的重量减轻，其中，获得了10414.07kgf与直至15946.54kgf之间的升力。
因此，在海拔4 000m的高度处、在大约120km/h的速度下由该系统产生的影响为大约10000Kg。
示例2示出了在考虑载荷运输的经济和生态条件的情况下这种影响的影响分析。
示例2(系统的经济性和生态性)
示例2使用具有底特律DD15发动机并且考虑了欧IV排放的商标为FreightlinerCascadia的卡车牵引车作为参照。
这项分析是在欧洲的3条不同路线上对同一辆车进行的：
路线1：马德里-巴黎，距离1270km
路线2：法兰克福-汉堡，距离489km
路线3：马赛-拉夫里，距离1649km
路线1(马德里-巴黎)：距离1270km并且平均速度100km/h：
结果发现，通过本发明的一个实施方式示出的是获得了系统(装置(11-000)和第一子系统(12-000))在燃料、一般维护和轮胎方面的经济性和生态性，如以下的表2A和表2B所示。
表No.2A(路线1马德里-巴黎)
表No.2B(路线1马德里-巴黎)
A＝没有系统的车辆
AD＝具有系统的车辆
T＝吨
*基于2018年8月27日的欧洲共同体的燃料历史。
表2A和表2B的结果提供了以下结论：
-按照马德里(西班牙)城市与巴黎(法国)城市之间1270km的总距离计算，燃料减少19％，产生了237欧元/趟的经济性。
-使用本发明的系统将在与路线1相同的路线上以19％的相同百分比增加自动移动的续航。
路线2(法兰克福-汉堡)：距离489km，平均速度100km/h：
结果发现，通过本发明的一个实施方式示出的是获得了系统(装置(11-000)和子系统(12-000))在燃料、一般维护和轮胎方面的经济性和生态性，如以下的表3A和表3B所示。
表No.3A(路线2法兰克福-汉堡)
表No.3B(路线2法兰克福-汉堡)
A＝没有系统的车辆
AD＝具有系统的车辆
T＝吨
*基于2018年8月27日的欧洲共同体的燃料历史。
表3A和表3B的结果提供了以下结论：
-按照法兰克福(德国)城市与汉堡(法国)城市之间489km的总距离计算，燃料减少了18％，产生了93欧元/趟的经济性。
-使用本发明的系统将在与路线2相同的路线上以18％的相同百分比增加自动移动的续航。
路线No.3(马赛-拉夫里)：距离1649km，平均速度100km/h：
结果发现，通过本发明的一个实施方式示出的是获得了系统(装置(11-000)和子系统(12-000))在燃料、一般维护和轮胎方面的经济性和生态性，如以下的表4A和表4B所示。
表No.4A(路线3马赛-拉夫里)
表No.4B(路线3马赛-拉夫里)
A＝没有系统的车辆
AD＝具有系统的车辆
T＝吨
*基于2018年8月27日的欧洲共同体的燃料历史。
表4A和表4B的结果提供了以下结论：
-按照马赛城市与拉夫里城市之间1649km的总距离计算，燃料减少了18％，产生了357欧元/趟的经济性。
-使用本发明的系统将在与路线3相同的路线上以18％的相同百分比增加自动移动的续航。
示例3(能源产生)
示例3使用康明斯Aeos车辆作为参照，它是具有100％电力推进的卡车牵引机。
车辆最大载重8吨，并且续航为160km，电池为140kw/h。
在该示例中，使用具有平均距离为190km的路线马德里-巴拉多利德示出了当安装本发明的系统时，使用100km/h的中等范围的实施方式(装置(11-000)和子系统(13-000))，获得并在表5中示出以下数据：
表No.5
AP：指的是铰接式卡车康明斯(已找到统计数据)。
A：指的是没有本发明系统的铰接式卡车。
AE：指的是具有本发明系统的铰接式卡车。
根据本示例中获得的结果并考虑到车辆A(没有该系统)的续航，对于路线(马德里-巴拉多利德)而言，发现车辆在到达目的地的路线上平均需要充电一(1)小时，因此这将增加交付时间，并提高运输设备的运行效率。
利用本发明的生态系统(装置(11-000)和子系统(13-000))可以获得额外的10kwh，因此车辆AE每小时进行操作，在车辆移动时可以获得车辆续航平均每小时增加大约7％。
示例3A(污染物排放量减少(gCO2/km)。
在该示例中，参考的是具有底特律DD15发动机并且考虑了欧IV污染物排放标准的Freighliner Cascadia铰接式卡车牵引车。
柴油的排放量平均值被用作统计数据，因为这是目前这类车辆在商业上使用更多的燃料类型。
柴油：每升261kg的CO2。
结果发现，通过本发明的实施方式的中的一个实施方式示出了：与没有本发明系统的车辆相比，该系统(装置(11-000)和子系统(12-000))获得了大约11％到13％的污染物排放量的减少，如以下的表6所示出的。
取决于行驶距离的排放量根据多种因素、比如说车辆的特性、允许的速度和道路形态而变化。表6示出了排放因子(gCO2/km)。
表No.6
注：以上数据均来自加泰罗尼亚气候变化办公室温室效应排放气体计算实用指南。
A：指的是具有本发明系统的车辆。
AD：指的是没有本发明系统的车辆。
B：指的是具有本发明系统的车辆。
BD：指的是没有该系统的车辆。
表6示出了车辆A和车辆B，车辆A和车辆B在三种不同的场景下在一路线上移动，承载不同重量且以恒定的平均速度行驶：
-城市速度(12km/h)
-中等道路速度(54km/h)
-高速公路速度(84km/h)
表6中的结果示出了以下结论：
-对于84km/h的平均速度，与不具有本发明系统的车辆BD相比，本发明的系统允许铰接式车辆B的排放量(gCO2/km)减少11％。
-对于84km/h的平均速度，与不具有本发明系统的车辆AD相比，本发明的系统允许车辆A的排放量(gCO2/km)减少13％。
虽然上述附图描述了本发明的不同实施方式，并且提供了示出本发明的一些技术效果和优点的示例，但是本发明不限于所述附图和示例，因为本发明的其他实施方式可以落入本发明的在所附权利要求中所限定的范围内。
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