一种基于微射流技术的减阻运动头盔及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种基于微射流技术的减阻运动头盔及其制造方法，涉及运动装备技术领域，解决了现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻的继续提升空间不大，在运动姿态调整的高速运动中减阻效果也较为有限的技术问题。该减阻运动头盔包括头盔本体；所述头盔本体的后部设置有多个微射流孔；所述微射流孔贯通所述头盔本体并均匀分布；所述微射流孔包括第一微射流孔和第二微射流孔；所述第一微射流孔位于所述头盔本体的对称线上；所述第二微射流孔均匀分布于所述对称线的两侧。本发明专利技术现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻方式，降低空气阻力的效果更明显，尤其适用于在运动姿态调整的高速运动中降低空气阻力。

A drag reduction helmet based on microjet technology and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种基于微射流技术的减阻运动头盔及其制造方法
本专利技术涉及运动装备
，尤其是涉及一种基于微射流技术的减阻运动头盔及其制造方法。
技术介绍
滑雪、滑冰、轮滑、自行车等运动过程中运动员不仅要克服与支撑面间的摩擦阻力，随着运动速度的不断加快空气阻力在总阻力中的占比不断提升。研究显示，越野滑雪风阻耗能占比约20％-25％，高山速降风阻耗能占比在40％-80％左右，短道速滑及速度滑冰项目中风阻耗能占比高达80％，对于跳台滑雪项目超过90％的能量均用于克服空气阻力。头盔作为以上运动的必备运动装备，其气动性能的提升将有助于竞技体育运动成绩的提升和极限动作的实现。当前针对运动头盔的减阻手段，主要通过优化外形结构来实现减阻，但通过气动外形进行减阻已经接近极限，亟待研究新的减阻理论和方法。此外，由于运动过程中存在头部与身体其他部分相对位置变化，使得针对各个运动特点头盔结构优化空间受到限制，造成部分优秀的气动外形无法应用于这些运动中。如，场地自行车运动中，赛道较单一，运动速度稳定在60km/h-80km/h范围内，骑行姿势较固定。可通过采用类翼型结构的头盔(头盔较长，尾缘较尖)，使头部与背部间流动分离区域减小，达到减阻效果。然而，对于高山速降、大回转、短道速滑等运动，在高速运动过程中伴随着运动姿态的不断调整，头盔的尺度及尖锐部分均会对运动成绩及安全性产生较大影响，传统气动外形减阻方法在此类运动头盔中应用效果十分有限。本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻的继续提升空间不大，在运动姿态调整的高速运动中减阻效果也较为有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于微射流技术的减阻运动头盔及其制造方法，以解决现有技术中存在的现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻的继续提升空间不大，在运动姿态调整的高速运动中减阻效果也较为有限的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种基于微射流技术的减阻运动头盔，包括头盔本体；所述头盔本体的后部设置有多个微射流孔；所述微射流孔贯通所述头盔本体并均匀分布；所述微射流孔包括第一微射流孔和第二微射流孔；所述第一微射流孔位于所述头盔本体的对称线上；所述第二微射流孔均匀分布于所述对称线的两侧。可选地，所述第一微射流孔、第二微射流孔的截面均为圆形且截面积相等。可选地，所述微射流孔沿所述头盔本体的前进气流方向形成六排的结构。可选地，所述对称线形成的头盔对称面与所述头盔本体的上部外表面交线弦长为L，所述头盔本体前缘沿着所述对称线方向到所述微射流孔的距离为X，六排所述微射流孔的位置满足关系：第一排所述微射流孔X/L＝0.7，第二排所述微射流孔X/L＝0.75，第三排所述微射流孔X/L＝0.8，第四排所述微射流孔X/L＝0.85，第五排所述微射流孔X/L＝0.9，第六排所述微射流孔X/L＝0.95。可选地，相邻所述微射流孔沿所述头盔本体的前进气流垂直方向距离Y为所述微射流孔直径的五倍。可选地，所述微射流孔的出口切平面与出口位置的轴线夹角为15°～25°。可选地，所述微射流孔的长度至少是其直径的四倍。可选地，所述微射流孔的直径为0.3-0.5mm。可选地，所述微射流孔的轴线自入口到出口光滑过渡，在入口处其轴线方向指向所述头盔本体的前缘。一种基于微射流技术的减阻运动头盔的制造方法，所述制造方法用于制造以上任一所述的减阻运动头盔；所述减阻运动头盔采用选择性激光熔覆增材制造技术，通过TPU粉末材料进行整体成型制造。上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果：本专利技术通过各微射流孔形成的微射流在最靠近头盔外表面的区域形成了一层气膜，气膜的存在一方面隔绝了高速流动的主流与头盔外表面之间的摩擦；另一方面能延迟主流的流动分离，降低头盔外表面气流层所存在的逆压梯度，从而起到了降低运动头盔部分空气阻力的效果。较现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻方式，降低空气阻力的效果更明显，尤其适用于在运动姿态调整的高速运动中降低空气阻力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是基于微射流技术的减阻运动头盔的第一视角立体图；图2是图1中A的局部细节图；图3是基于微射流技术的减阻运动头盔的第二视角立体图；图4是基于微射流技术的减阻运动头盔的俯视图。图中101、头盔本体；102、第一切平面；103、第一轴线；104、第一夹角；201、头盔外表面；202、第一微射流孔；203、头盔内表面；301、第二切平面；302、参考线；303、第二微射流孔；304、第二轴线；401、对称线。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。本专利技术提供了一种基于微射流技术的减阻运动头盔，如图1-4所示，包括头盔本体101。头盔本体101的后部设置有多个微射流孔，微射流孔贯通头盔本体101并均匀分布，因此气流能够从微射流孔通过，即微射流孔为头盔外表面201和头盔内表面203之间的微小气流通道。微射流孔包括第一微射流孔202和第二微射流孔303，均包括多个。第一微射流孔202位于头盔本体101的对称线401上，如图4所示，对称线401为使头盔本体101呈左右对称(左右是指人使用运动头盔时的左右方向)的对称面与头盔本体101表面交线的曲线(图4为俯视图，对称线401显示为直线)，第二微射流孔303均匀分布于对称线401的两侧，显然第二微射流孔303为偶数行，具体可根据需要设置，如两行、四行等。运动过程中，头盔本体101附近的主流沿着头盔外表面201流过；另外有部分气体通过头盔本体101前端的通风口(现有运动头盔都的前端都设计用通气口的结构)进入头盔本体101与头顶的空间内，并通过第一微射流孔202、第二微射流孔303喷出。两种气流运动形式在头盔本体101的后部相遇，形成一种沿头盔外表面201向下游延伸的分层流动状态。通过各微射流孔形成的微射流在最靠近头盔外表面201的区域形成了一层气膜，气膜的存在一方面隔绝了高速流动的主流与头盔外表面201之间的摩擦，减小了摩擦阻力；另一方面能延迟主流的流动分离，降低头盔外表面201气流层所存在的逆压梯度，从而起到了降低运动头盔部分空气阻力的效果。较现有的运动头盔通过气动外形优化来降低风阻方式，降低空气阻力的效果更明显，运动姿态调整的高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微射流技术的减阻运动头盔，其特征在于，包括头盔本体；所述头盔本体的后部设置有多个微射流孔；所述微射流孔贯通所述头盔本体并均匀分布；所述微射流孔包括第一微射流孔和第二微射流孔；所述第一微射流孔位于所述头盔本体的对称线上；所述第二微射流孔均匀分布于所述对称线的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微射流技术的减阻运动头盔，其特征在于，包括头盔本体；所述头盔本体的后部设置有多个微射流孔；所述微射流孔贯通所述头盔本体并均匀分布；所述微射流孔包括第一微射流孔和第二微射流孔；所述第一微射流孔位于所述头盔本体的对称线上；所述第二微射流孔均匀分布于所述对称线的两侧。


2.根据权利要求1所述的一种基于微射流技术的减阻运动头盔，其特征在于，所述第一微射流孔、第二微射流孔的截面均为圆形且截面积相等。


3.根据权利要求1所述的一种基于微射流技术的减阻运动头盔，其特征在于，所述微射流孔沿所述头盔本体的前进气流方向形成六排的结构。


4.根据权利要求1所述的一种基于微射流技术的减阻运动头盔，其特征在于，所述对称线形成的头盔对称面与所述头盔本体的上部外表面交线弦长为L，所述头盔本体前缘沿着所述对称线方向到所述微射流孔的距离为X，六排所述微射流孔的位置满足关系：
第一排所述微射流孔X/L＝0.7，第二排所述微射流孔X/L＝0.75，第三排所述微射流孔X/L＝0.8，第四排所述微射流孔X/L＝0.85，第五排所述微射流孔X/L＝0.9，第六排所述微射...

【专利技术属性】
技术研发人员：田辉，陈立海，强琳辉，郭永伟，刘飞，韩彦龙，白涛，欧亚菲，
申请(专利权)人：承德石油高等专科学校，承德斯塔克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13