高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感

我之前一篇文章讨论了汽车风阻的相关介绍,链接在这里:https://www.toutiao.com/i6656330577953686029/

今天分享高速火车在最初设计过程中,为了降低风阻,从鸟嘴那里得到灵感的故事。

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(1)

1980年代,当时的新干线火车头长这样:

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(2)

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(3)

但是,这些日本的新干线列车高铁遇到了问题。由于速度很快,时速能达到170英里。每当它离开隧道时,它就会产生一个响亮的音爆,扰乱周围的居民区。在隧道内声波会被压缩,直至爆裂,产生的音爆十分刺耳,原因是列车的车头是子弹型,因此它会“推挤”前方的空气而非“切穿”过去:

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(4)

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(5)

因此,一个技术攻坚团队打算设计更安静,更快速和更高效的高铁列车。他们有一个秘密武器:技术开发部门的总经理,工程师中津英治(Eiji Nakatsu)是一名鸟类爱好者,他发现新干线列车总在不断推挤前面的空气,形成了一堵“风墙”。

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(6)

翠鸟拥有一个流线形的长长鸟嘴,其直径逐渐增加,以便让水流顺畅向后流动。翠鸟生活在河流湖泊附近高高的枝头上,经常俯冲入水捕鱼,它们的喙外形像刀子一样,瞬间穿越空气,从水面穿过时几乎不产生一点涟漪。

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(7)

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(8)

侧面可以看到,鸟嘴直径逐渐增加:

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(9)

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(10)

根据翠鸟的鸟嘴,西日本铁路公司制造出了500系列高铁列车,并于1997年投入使用。实践证明这种列车的车速比起原有设计提升了10%,而电力消耗降低了15%,而噪音水平也有了显著下降:

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(11)

新干线设计不仅仅借鉴了翠鸟,还有猫头鹰,在重新设计的火车中,火车连接到上方电线的受电弓装置,弯曲和锯齿状,灵感来源于猫头鹰的羽毛:

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(12)

高铁的车头设计灵感 高铁是如何从翠鸟嘴的造型获取灵感(13)

而钻机支架的形态,则是来源于企鹅的外形,企鹅光滑的身体形状,让其可以毫不费力地游泳和滑动,采用这个形态,有助于降低钻机支架的抗风性:

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关于笔者:荷兰埃因霍芬理工大学工业设计系博士在读

公众号:“工业设计李存”

知乎专栏:“工业设计”

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