CN106183656B - 一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置 - Google Patents

Abstract

一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置，包括翻边、端部防溅条和导水槽。翻边位于轮胎的外侧圆周上，为径向凸出的环状肋；该翻边的上表面为水平面的翻边上缘，下表面为翻边下缘，在所述翻边下缘有弧形的导水面。在该导水面的外端有导水槽和端部防溅条。所述导水阻水装置位于轮胎的外侧表面或对称的位于轮胎的外侧表面和内侧表面。本发明有效减小轮胎溅水的速度及其与地面的夹角，尤其是高速时，仍能保证溅水与地面夹角较小。本发明同样适用于汽车在积水路面的轮胎溅水控制。

Description

一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置

技术领域

本发明涉及航空机轮领域，具体涉及一种具有抑制积水跑道航空轮胎溅水的导水阻水翻边装置的航空轮胎。

背景技术

飞机在积水跑道起飞和降落时，轮胎高速运动会引起的跑道积水的喷溅，溅水可能被吸入发动机进气道造成发动机掉转甚至熄火，严重影响飞机安全性，甚至造成飞行事故。因此在民用飞机试航认证中，轮胎溅水问题一直受到广泛关注，FAA、JAA、CAAC等对于民用飞机溅水均有相关规定。针对溅水问题，通常通过采用带翻边设计的航空轮胎或者加装挡水板两种方式来改变飞机轮胎侧面溅水的形态。翻边是位于轮胎胎侧的一种侧向凸起的导水装置，其结构简单，使用时只用更换轮胎即可，而挡水板重量大，结构复杂，存在安全隐患，因此通过翻边轮胎来控制溅水的设计方案被广泛采用，如：Boeing 727，Fokker 100，CRJ-700等均采用了具有翻边设计的轮胎并取得一定效果。但由于飞机滑跑速度高，轮胎高速转动形成的溅水也携带很高的能量，而现有翻边构型主要功能是将溅水向侧向导出，但缺少阻水和抑制溅水功能，因此在高速滑跑时，可能出现翻边效果降低甚至失效的现象。相关专利如US3204681，提出了一种在胎侧具有翻边导水装置的航空轮胎，对导水装置的宽度和高度进行了限定，宽度为1/20到1/6轮胎宽度，具体宽度要求在10到35mm之间，受载后的导水装置距离地面2到3cm，但对于导水结构的具体形状没有做出具体要求，且只具有导水功能。专利US8037909在US3204681的基础上在翻边导水装置上增加一系列侧向排水槽，希望借此提高导水效果，但仍没有阻水设计。

其他导水轮胎和导水装置的改进，大都用于汽车在积水路面的溅水问题，不能直接用于航空轮胎，在高速情况下的效果也难于保证。如专利CA101772431公开了用于汽车轮胎降低水喷溅的装置，通过在导水装置上增加一系列桩柱和翼片用于降低侧向喷溅的水动力，但结构非常复杂难以应用于航空轮胎。专利CN201186591Y公开了一种用于防止路面积水在汽车行驶过程中飞溅的防溅轮胎，通过防水壁达到阻止汽车轮胎侧向溅水的目的，但是没有导水的作用，不能够有效的将溅水导出，溅起的大量水流积蓄在阻水槽中会影响轮胎的正常性能。

可见现有的航空轮胎翻边构型的只具有导水功能而没有阻水功能，不能很好的抑制溅水甚至出现翻边失效的现象，而其他改进方式多用于汽车轮胎，由于航空轮胎滑跑速度高，溅水剧烈，因此难以起到理想的效果或者结构过于复杂难以实现。

发明内容

为克服现有技术中存在的只具有导水功能而没有阻水功能，不能很好的抑制溅水甚至出现翻边失效的不足，本发明提出了一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置。

本发明包括翻边、端部防溅条和导水槽；所述的翻边位于轮胎的外侧圆周上，为径向凸出的环状肋；该翻边的上表面为水平面的翻边上缘，下表面为翻边下缘，在所述翻边下缘有弧形的导水面。在该导水面的外端有导水槽和端部防溅条。所述导水阻水装置位于轮胎的外侧表面或对称的位于轮胎的外侧表面和内侧表面。

所述翻边宽度由B点到端部防溅条边缘距离W1为轮胎宽度的1/7～1/4；翻边端部距轮胎胎面顶端的距离H1为轮胎宽度的1/6～1/3，保证轮胎加载变形后导水槽高于积水水面，并距水面保持为8-30mm的高度HW。所述的B点位于轮胎型号胎肩顶端。翻边外端的厚度H2最小，为翻边宽度W1的1/4～1/2。

在所述翻边下缘端头的下表面有端部防溅条。该端部防溅条凸出所述翻边下缘下表面的高度为所述翻边厚度的1/4～1/2；该端部防溅条的宽度W3为翻边最厚度H2的1/6～1/2。所述端部防溅条的弹性模量为3～18Mpa，泊松比为0.49。

在所述端部防溅条内侧的翻边下缘表面有导水槽。该导水槽的深度H3为翻边最小厚度H2的1/2～2/3，导水槽的宽度W2为翻边宽度的1/8～1/4。导水槽底部为半圆弧形。

所述导水槽内侧槽口边沿C点与所述翻边下缘位于胎肩顶端的B点之间为圆弧状的导水面。所述导水面与水平方向的夹角θ为20°～30°，使轮胎在积水路面行驶时溅起的水流可以沿轮胎底部圆弧和翻边下缘连续的导出。

所述导水槽内侧槽口边沿C点延伸线与翻边上缘表面的交点处与所述轮胎圆周表面之间为圆弧状的过渡面。端部防溅条采用弹性材料制成，受导水流冲击时能够向外侧产生弹性变形。

本发明有效减小轮胎溅水的速度及其与地面的夹角，尤其是高速时，仍能保证溅水与地面夹角较小。本发明同样适用于汽车在积水路面的轮胎溅水控制。

表1为同一水深不同构型的轮胎翻边落水试验的溅水角度结果比较，其中无翻边结构NC，原始翻边结构OR结构和改变角度翻边结构IM如图2所示，图6所示为弹性翻边结构打开过程和导水效果的数值模拟。发明的效果表现为：

由表1可见，比较改变翻边角度θ为20°的翻边结构IM与原始翻边OR的溅水角度Φ1，可见所述导水阻水装置通过改进翻边角度θ，可有效提高导水效率，降低溅水与地面的夹角。

由表1比较所述导水阻水装置与改进角度翻边IM，可见通过增加导水槽3和端部防溅条4，可有效阻水并降低溅水水动力，进一步降低溅水速度和溅水与地面的夹角。

由表1不同入水速度下的溅水试验结果比较，可见述导水阻水装置在各速度下均具有较好的效果，在低速时没有明显溅水，在高速时溅水角度分别比无导水结构NC和原始翻边结构OR降低了50％和42％以上。

由图6与图7可见，本发明所述装置与原始结构比较，溅水角度和高度均明显减小，3ms时端部挡水条在水流的冲击发生弹性变形，有效阻水并增加了导水结构的宽度，5ms时原始翻边结构对水挤压形成溅水，而本发明所述装置仍具有导水的作用，部分水流进入导水槽，减小溅水水动力，20ms时溅水完全翻边分离，与原始翻边结构的溅水比较，最高处溅水被抑制，部分溅水由于所述装置的阻水作用留在翻边下方，没有溅起。

表1不同翻边构型溅水角度比较

轮胎溅水试验速度	无翻边结构Φ	原始翻边结构Φ1	改变角度翻边Φ1	本发明所述装置Φ1
					4.3	59.8	44.5	36.9	无明显水流
5.6	60.0	47.6	42.4	20.5
					6.4	61.3	49.5	43.5	28.2

注：设计水深15mm，相对应的试验水深为30mm

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是现有技术的结构示意图；

图3是本发明的结构尺寸示意图；

图4是导水槽与端部防溅条的结构示意图；

图5是本发明工作状态的示意图；

图6是现有技术的效果示意图；其中：图6a是3ms时的溅水形态，图6b是5ms时的溅水形态，图6c是3ms时的溅水形态。

图7是本发明的效果示意图。其中：图7a是3ms时的溅水形态，图7b是5ms时的溅水形态，图7c是3ms时的溅水形态。图中：

1.翻边上缘；2.端部防溅条；3.导水槽；4.翻边下缘；A.胎侧边缘点；B.胎肩上缘；C.翻边下缘圆弧最高点；R.翻边下缘圆弧半径；W1.翻边宽度；W2.导水槽宽度；W3.端部防溅条的宽度；H1.翻边高度；H2.翻边厚度；H3.导水槽深度；H4.端部防溅条长度；NC.无翻边轮胎结构；IM.改变翻边角度的翻边形状；OR.原始轮胎翻边形状；θ.翻边下缘端部与水平方向的夹角；W.水平面；HW.轮胎加载后C点距离水面的距离；S1.无翻边侧轮胎溅水；S2.有翻边侧轮胎溅水；Φ.无翻边侧溅水角度；Φ1.有翻边侧溅水角度。

具体实施方式

本实施例是一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置，包括翻边、端部防溅条2和导水槽3；所述的翻边位于轮胎的外侧圆周上，为径向凸出的环状肋；该翻边的上表面为水平面的翻边上缘，下表面为翻边下缘，在所述翻边下缘有弧形的导水面。在该导水面的外端有导水槽3和端部防溅条2。

所述导水阻水装置位于轮胎的外侧表面或对称的位于轮胎的外侧表面和内侧表面。本实施例中，所述导水阻水装置位于轮胎的外侧表面。

本实施例的轮胎型号为24×7.7。

所述翻边下缘4由位于胎肩顶端的B作为起始点，以圆弧形式向外侧径向延伸。翻边上缘1和翻边下缘4共同构成翻边的导水装置的主体部分。翻边下缘4为圆弧形状，翻边的前端具有周向连续的导水槽3和端部防溅条2，端部防溅条作为导水槽的外侧壁，轮胎的单侧或两侧具有该导水装置。

翻边宽度由B点到端部防溅条边缘距离为W1，W1为轮胎宽度的1/7～1/4；翻边端部距轮胎胎面顶端的距离为H1，H1为轮胎宽度的1/6～1/3，保证轮胎加载变形后导水槽高于积水水面，并距水面保持为8～30mm的高度HW。所述的B点位于轮胎型号胎肩顶端。本实施例中，W1为52mm，H1为65mm。翻边外端的厚度H2最小，为翻边宽度W1的1/4～1/2，本实施例中为18mm。

在所述翻边下缘4端头的下表面有端部防溅条2。该端部防溅条凸出所述翻边下缘下表面的高度为所述翻边厚度的1/4～1/2，本实施例中该端部防溅条凸出所述翻边下缘下表面5mm；该端部防溅条的宽度W3为翻边最厚度H2的1/6～1/2。在该端部防溅条2内侧的翻边下缘表面有导水槽3。该导水槽的深度H3为翻边最小厚度H2的1/2～2/3，导水槽的宽度W2为翻边宽度的1/8～1/4。导水槽底部为半圆弧形。本实施例中，所述导水槽的深度和宽度均为10mm。通过所述导水槽使溅起水流通过凸起下缘4的引导，进入导水槽3中减小水动力，并在轮胎行驶过程中将部分水流导出。

所述导水槽3内侧槽口边沿C点与所述翻边下缘位于胎肩顶端的B点之间为圆弧状的导水面。所述导水面与水平方向的夹角θ为20°～30°，使轮胎在积水路面行驶时溅起的水流可以沿轮胎底部圆弧和翻边下缘4连续的导出。该实施例中翻边下缘为半径R为100mm，并且圆弧与水平方向呈20°夹角。

所述导水槽内侧槽口边沿C点延伸线与翻边上缘表面的交点处与所述轮胎圆周表面之间为圆弧状的过渡面；该过渡面的半径为20mm。端部防溅条采用弹性材料制成，受导水流冲击时能够向外侧产生弹性变形。本实施例中，所述端部防溅条为橡胶材料，橡胶的弹性模量约为6Mpa，泊松比为0.49。

如图5所示，轮胎加载变形后翻边下缘圆弧最高点C高于积水水面，距水面高度为8～30mm。无翻边轮胎溅水S1经过翻边下缘引导，冲击端部防溅条，部分水流沿导水槽导出，其余水流沿侧向导出形成有翻边侧轮胎溅水S2，其溅水角度由无翻边侧溅水角度Φ减小为Φ1。

本发明中给出了新型导水阻水翻边装置结构形状及尺寸范围，具体结构尺寸可以根据轮胎型号、轮胎载荷和极端积水深度进行优化设计。

Claims (2)

1.一种用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置，其特征在于，包括翻边、端部防溅条和导水槽；所述的翻边位于轮胎的外侧圆周上，为径向凸出的环状肋；该翻边的上表面为水平面的翻边上缘，下表面为翻边下缘，在所述翻边下缘有弧形的导水面；在该导水面的外端有导水槽和端部防溅条；所述导水阻水装置位于轮胎的外侧表面或对称的位于轮胎的外侧表面和内侧表面；

所述导水槽内侧槽口边沿C点延伸线与翻边上缘表面的交点处与所述轮胎圆周表面之间为圆弧状的过渡面；端部防溅条采用弹性材料制成，受导水流冲击时能够向外侧产生弹性变形；所述C点位于该导水槽内侧槽口与翻边下缘交界处；

所述翻边宽度由B点到端部防溅条边缘距离W1为轮胎宽度的1/7～1/4；翻边端部距轮胎胎面顶端的距离H1为轮胎宽度的1/6～1/3，保证轮胎加载变形后导水槽高于积水水面，并距水面保持为8～30mm的高度HW；所述的B点位于轮胎型号胎肩顶端；翻边外端的厚度H2最小，为翻边宽度W1的1/4～1/2；

在所述翻边下缘端头的下表面有端部防溅条；该端部防溅条凸出所述翻边下缘下表面的高度为所述翻边外端的厚度H2的1/4～1/2；该端部防溅条的宽度W3为翻边外端的厚度H2的1/6～1/2；

在所述端部防溅条内侧的翻边下缘表面有导水槽；该导水槽的深度H3为翻边外端的厚度H2的1/2～2/3，导水槽的宽度W2为翻边宽度的1/8～1/4；

所述导水槽内侧槽口边沿C点与所述翻边下缘位于胎肩顶端的B点之间为圆弧状的导水面；所述导水面与水平方向的夹角θ为20°～30°，使轮胎在积水路面行驶时溅起的水流可以沿轮胎底部圆弧和翻边下缘连续的导出。

2.如权利要求1所述用于抑制轮胎溅水的导水阻水装置，其特征在于，所述端部防溅条的弹性模量为3～18Mpa，泊松比为0.49。