浅析车载风力发电装置的设计构想

2023-02-18

1 户外活动对能源的需求

1.1 户外活动环境

据国家统计局公布, 2016年国内旅游44.4亿人次, 人均3.4次;2017预期目标48.8亿人次, 人均3.7次。预计2020年人均5次以上, 共68亿人次以上。随着汽车的普及, 人们的出游方式也发生了变化, 有更多的人选择自驾游。所以, 车载产品更加受到自驾游爱好者的青睐。假设今天天气晴好, 我们一行几人驾车出游, 走到人烟稀少的地方, 而车本身所能提供的电能储备又用尽, 手机没电, 无法通讯, 导航无法定位, 怎么办?这个时候就需要额外的电力储备, 那么这个电力从哪里来?怎么能实现无限制的循环电力?

1.2 灵活多样的风能能源

风能作为自然界取之不尽用之不竭的绿色、可再生能源, 越来越受到世界各国的重视。在车顶上安置风力发电装置不会受到天气的影响, 当汽车行驶过程中, 与空气高速的相对运动可产生强劲的风力;在野外空旷的地方, 即使汽车未启动, 只要有足够的自然风, 风力发电机依旧可以起到发电的作用。不像太阳能发电如果阴天就无法持续供电, 所以风能的利用具有灵活多样的特点。

1.3 理想的应急电力供给——移动电源

移动电源的出现, 在现阶段无疑缓解了智能终端使用电量不足的问题, 移动电源的易携带特点给我们带来了极大的便利。无线充电移动电源是指不需要USB线接插, 也不用电源线连接插座, 即可在户外实现随身无线充电的移动电源。因为无线充电需要一个发送端和接收端, 在常规移动电源的基础上安装有发送装置, 而充电的手机必须具备无线充电的接收线圈。在发送和接收端各有一个线圈的情况下, 发送端线圈连接有线电源产生电磁信号, 接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。所以, 多个无线充电的移动电源就刚好能解决多人共享的问题。

2 移动电源市场现状分析

2.1 电源结构不合理

煤电发电资源浪费严重, 且污染大, 油电和气电亦是如此, 核电虽然能源利用率高, 但是有风险。在科技空前发达阶段, 随之而来的问题就是环境污染问题, 绿色设计成了每一个设计师肩上的重担。由于环境条件, 户外产品对于能源、资源的需求量大, 如果采用传统的发电机, 无论在环境污染方面还是自己使用方便层面都会产生一些问题, 而车载风力发电, 为户外能源供给提供了一个可行的思路。

2.2 外观形式无法满足使用者审美需求

柴汽油发电机由于受工作方式、结构尺寸要求等多重原因的制约, 其体量感普遍偏大, 这对于户外野营及野外探索活动无疑是个累赘, 户外活动需要的是便捷式, 体积小, 易拆装的电池。同时, 在造型方面, 现有大型移动电源的外观普遍没有设计感, 现有的能源结构和生产成本导致产品的外形冰冷, 没有亲和力, 细节处理不精致等问题。

2.3 现有移动电源不能满足户外多向取电需求

现有的移动电源多数是独立设计, 只供给一人或几人使用, 还会受到距离的限制, 这在室内环境下还是可以满足的。但对于户外活动环境来说这样的电源是远远不够的, 我们需要共享能源。

3 车载风力发电装置的设计构想

3.1 造型服务于功能

车载风力发电装置的主要工作原理是汽车在运动过程中与空气产生的相对运动, 故风力因此而来, 并且在汽车行驶过程中, 车顶是可利用部位中风力最大的。在我的设计作品中, 四个风力涡轮发电装置成了这个产品中最重要的、最能体现功能的部分, 两端夸张的尾翼是能量的储备, 突出产品功能, 赋予产品最合理的语义。涡轮口的设计是可关闭式的, 在车速过大或需要提高车速的时候可以关闭以减小风阻, 这样具有可操控性。侧面的两个凹槽是能量环的吸入式出舱口, 尾翼背面两侧的排风口与两条棱线完美结合, 这样的设计既完美地诠释了车载风力发电装置, 又在简洁的形体上增添了细节。

3.2 仿生造型外观设计

自然系统已经创造性的进化出多样的解决方案, 并能够给我们以启发, 基于以上功能为出发点。电鳐的体态扁平, 极具流线感, 这样可最大限度减小风阻。在这款产品的造型上, 正是运用了电鳐仿生的方法, 使产品看起来流畅自然, 张力十足, 表现力极强。现代快节奏的生活方式是人们的审美观念向着简洁明了的方向发展, 产品的造型也主要以抽象的几何形为主。在我的设计中, 产品的线条保持流畅, 形面转折明朗, 保证了形式和内容的统一, 也就是说将功能与审美有机地结合在一起。

3.3 能源共享

共享是21世纪的新理念, 例如共享单车、共享汽车等共享经济的快速发展带给人们的便利。那么能源也需要共享, 采用无线技术的移动电源可以实现户外环境中多向取电的需求。电源采用环形的造型, 方便拿取与放置, 中间部分用来显示电量, 简洁直观。

4 结语

综上所述, 车载风力发电装置这类户外供电产品, 其实用功能价值远远大于审美观赏价值, 形式主义不是在这类产品设计的主导位置, 而是应该凭借功能主义引申出的现代设计理念指导设计方向。功能和形式如何完美结合是设计师们需要长久研究的问题。

本文在此做浅层分析得出关于车载风力发电装置外观设计的一些浅显结果仅可作为短期内此类产品的发展参考, 希望能为车载风力发电装置的设计献绵薄之力。

摘要：车载风力发电装置是利用汽车在运动过程中与空气产生的相对运动带动发电机运作产生电力, 储备到蓄电池内, 以备急用。目前车载风力发电机的设计存在一些问题:电源结构不合理、外观形式无法满足使用者的审美需求、不能满足户外多向取电需求等。本文针对这些问题提出相应的解决方法:调整电源结构, 改利用柴汽油发电为利用风能发电方式使形式跟随功能而变动, 达到整体外观更加流畅、简练、富有张力;在细节、材质和表面处理等方面使此类产品更能满足消费者的审美需求;利用无线充电技术使移动电源满足使用者的多向取电需求。

关键词：车载风力发电装置,功能,共享,仿生