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Die
Erfindung betrifft ein in entgegengesetzte Richtungen betreibbares
Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Bei
Fahrzeugen, die wie z.B. Kraftfahrzeuge beim bestimmungsgemäßen Betrieb
stets in derselben Fahrtrichtung betrieben werden, können die Strömungsverhältnisse
unabhängig
davon, aus wievielen Sektionen die Fahrzeuge zusammengesetzt sind,
weitgehend optimiert werden. Dies erfolgt in bekannter Weise z.B.
dadurch, daß die
Fahrzeuge im Bug- bzw. Heckbereich unterschiedlich und so gestaltet
werden, wie es den dort herrschenden Strömungsverhältnissen entspricht. Fahrzeuge,
die in entgegengesetzte Richtungen fahrbar sein sollen, wie dies
z.B. für
moderne Schienenfahrzeuge, Magnetschwebefahrzeuge od. dgl. gilt,
müssen
dagegen besonders im Bereich der beiden entgegengesetzt angeordneten
Endabschnitte im wesentlichen identisch ausgebildet sein, damit
sich in beiden Fahrtrichtungen gleiche Strömungsverhältnisse und damit gleiche Fahreigenschaften
ergeben. Die sich dadurch ergebenden Konturen haben die nachteilige Folge,
daß sich
unabhängig
von der durch einen Pfeil v beispielhaft angenommenen Fahrtrichtung
im jeweiligen Bugbereich vergleichsweise große, in 1 schematisch
dargestellte Turbulenzzonen 1 bilden, die unterhalb von
gedachten, eine weitgehend laminare Strömung andeutenden Strömungslinien 2 liegen.
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Im
jeweiligen Heckbereich dagegen wird eine vergleichsweise instabile
Turbolenzzone 3 erhalten, deren äußere Grenzbereiche in Abhängigkeit von
verschiedenen Einflußgrößen, z.B.
der Fahrtgeschwindigkeit oder den Windverhältnissen, unregelmäßigen Schwankungen
unterworfen sind und z.B. in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeils
w hin- und herwandern können.
Eine Folge davon ist, daß sich
ein verhältnismäßig großer aerodynamischer Fahrtwiderstand
ergibt und bei Zugbegegnungen, Tunnelfahrten od. dgl. unerwünscht große Druckschwankungen
auftreten. Bei einer entgegengesetzt zum Pfeil v vorgesehenen Fahrtrichtung
ergeben sich dieselben Strömungsverhältnisse
in umgekehrter Richtung.
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Eine
Möglichkeit
zur Vermeidung ungewünschter
Turbulenzen der beschriebenen An besteht darin, die beiden Endabschnitte
des Fahrzeugs vergleichsweise lang und so auszubilden, daß ihre Höhe zu den
Enden hin nur allmählich
und unter Vermeidung abrupter Übergänge abnimmt.
Dadurch entstehen im Fahrzeug jedoch lange, flache Stauräume, die
für praktische
Zwecke nicht nutzbar sind und die Funktionalität des Fahrzeugs beeinträchtigen.
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Das
durch die Erfindung zu lösende
technische Problem besteht daher darin, bei einem in zwei entgegengesetzte
Richtungen zu betreibenden Fahrzeug der eingangs bezeichnenden Gattung
die beschriebenen Turbulenzzonen ohne Änderung der Fahrzeuglänge zu reduzieren
bzw. weitgehend zu vermeiden.
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Zur
Lösung
dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß das Fahrzeug sowohl an den
jeweils als Bug dienenden Endabschnitten als auch an den jeweils
als Heck wirkenden Endabschnitten strömungsgünstiger als bisher gestaltet
werden kann, ohne die Außenkontur dieser
Abschnitte wesentlich ändern
und dadurch z.B. ihre Funktionalität beeinträchtigen zu müssen.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 schematisch
die Strömungsverhältnisse
bei einem nach dem Stand der Technik hergestellten, in zwei Richtungen
zu betreibenden Fahrzeug;
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2 schematisch
die Strömungsverhältnisse
bei einem erfindungsgemäßen, ebenfalls
in zwei Richtungen zu betreibenden und mit Strömungsprofilen versehenen Fahrzeug;
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3 eine
Seitenansicht des Fahrzeugs nach 2 im Bereich
eines Endabschnitts;
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4 und 5 Draufsichten
auf das Fahrzeug nach 3 mit zwei Ausführungsbeispielen
für einen
Träger
eines erfindungsgemäßen Strömungsprofils.
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Nach 2 enthält ein allgmein
mit den Bezugszeichen 4 bezeichnetes Fahrzeug je einen
ersten und zweiten Endabschnitt 4a und 4b. Dabei
wird unter der Bezeichnung "Fahrzeug" im Rahmen der vorliegenden
Erfindung sowohl ein einzelner, durchgehender Fahrzeugkasten als
auch ein aus einer Mehrzahl von Wagenkästen bzw. Sektionen zusammengesetztes
Fahrzeug verstanden, wie dies z.B. für Intercity-Züge, Magnetschwebebahnen
od. dgl. gilt. Da jedoch die zwischen den Endabschnitten angeordneten,
im Dachbereich meisten horizontal ausgebildeten Mittelabschnitte
derartiger Fahrzeuge bündig
aneinander und an die Endabschnitte anschließen und daher für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung weniger bedeutsam sind, wurden sie in 1 und 2 der
Einfachheit halber weggelassen. Die gedachten Stromlinien bei Fahrt
in Richtung des Pfeils v sind analog zu 1 mit dem
Bezugszeichen 5 versehen.
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Erfindungsgemäß ist am
ersten und zweiten Endabschnitt 4a, 4b je eine
Einrichtung zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse vorgesehen. Jede dieser
Einrichtungen enthält
vorzugsweise ein am Fahrzeug 4 befestigtes Strömungsprofil 6a bzw. 6b und
je einen zu dessen Befestigung am Fahrzeug 4 bestimmten
Träger 7 (3).
Die Strömungsprofile 6a, 6b sind
analog zu Tragflächenprofilen
strömungsgünstig gestaltet
und dienen dazu, die beim Betrieb des Fahrzeugs entstehenden Luftströmungen unter Vermeidung
von Turbulenzen umzulenken. Die im Einzelfall zu wählende Form
kann berechnet und/oder durch Versuche optimiert werden.
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Der
Träger 7 dient
einerseits der mechanischen Befestigung und andererseits der einstellbaren
Lagerung des jeweiligen Strömungsprofils 6a, 6b am
zugehörigen
Fahrzeugabschnitt 4a bzw. 4b. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen,
bei Fahrt des Fahrzeugs 4 in Richtung des Pfeils v das
Strömungsprofil 6a an
dem dabei als Bug wirkenden, vorderen Endabschnitt 4a z.B.
in eine nach vom ausgefahrene, vom Endabschnitt 4a nach
vom und oben beabstandete erste Position (2, links und 3)
und das Strömungsprofil 6b an
dem dabei als Heck wirkenden, hinteren Endabschnitt 4b in
eine zumindest teilweise in diesen eingefahrene, zurückgezogene
Position einzustellen, wie 2 deutlich
zeigt. Dadurch ist es einerseits möglich, eine in 2 am
ersten Endabschnitt 4a angedeutete Turbulenzzone 8 im
Vergleich zur Turbulenzzone 1 nach 1 wesentlich
zu verkleinern und im Bugbereich eine weitgehend laminare Strömung zu
erzielen. Andererseits kann eine Turbulenzzone 9, die in 2 am
zweiten, als Heck wirkenden Abschnitt 4b angedeutet ist,
im Vergleich zur Turbulenzzone 3 nach 1 sowohl
reduziert als auch stabilisiert werden. Insgesamt werden durch die erfindungsgemäße Einrichtung
daher kleinere Fahrtwiderstände
und kleinere Druckschwankungen bei Zugbegegnungen, Tunnelfahrten
od. dgl. erhalten. Auch eine Reduzierung des Innen- und Außenschalls ist
möglich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Verwirbelungen von Staub,
Wasser, Schnee oder dergleichen vermieden oder stark eingeschränkt werden
können,
wie sie sonst bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten unvermeidlich sind.
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Bei
einer Fahrt des Fahrzeugs 4 in der zum Pfeil v in 2 entgegengesetzten
Richtung wird das Strömungsprofil 6a eingezogen
und in diejenige Stellung gebracht, die in 2 für das Strömungsprofil 6b gezeigt
ist, während
umgekehrt das Strömungsprofil 6b ausgefahren
und in die in 2 für das Strömungsprofil 6a gezeigte
Stellung eingestellt wird. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß sich trotz
Anwendung derselben Strömungsprofile 6a, 6b für beide Fahrtrichtungen
optimale Strömungsverhältnisse herstellen
lassen.
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Außerdem zeigt 2,
daß die
beschriebenen günstigen
Strömungsverhältnisse
auch dann erhalten werden, wenn die Außenkonturen der Endabschnitte 4a, 4b gegenüber 1 unverändert sind.
Dadurch ist es möglich,
die Funktionalität
der Endabschnitte 4a, 4b im Hinblick auf die mögliche Raumausnutzung
usw. unverändert
zu lassen.
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Der
Träger 7 kann,
wie 4 und 5 zeigen, unterschiedlich gestaltet
werden. Nach 4 enthält der Träger 7 z.B. ein in
einem mittleren Teil des Fahrzeugs 4 angeordnetes Hilfs-
bzw. Stützelement 10,
während 5 einen
Träger 7 zeigt,
der zwei Hilfs- bzw. Stützelemente 11a und 11b aufweist, die
z.B. an den beiden Seiten des jeweiligen Endabschnitts 4a, 4b befestigt
sind. Im übrigens
bestehen die Strömungsprofile 6a, 6b zweckmäßig aus
horizontal angeordneten, über
die Breite des Fahrzeugs 4 erstreckten und nach Art von
Spoilern ausgebildeten Elementen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die
auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist klar,
daß die äußere Kontur
der Strömungsprofile 6a, 6b nur
ein Beispiel darstellt und in vielfacher Weise anders gestaltet
werden könnte.
Dasselbe gilt für die äußere Kontur
der Endabschnitte 4a und 4b. Weiterhin können andere
als die dargestellten Träger 7 und
im Prinzip beliebige Einstelleinrichtungen für die Strömungsprofile 6a, 6b vorgesehen
werden. Schließlich
versteht sich, daß die
verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen
Kombinationen angewendet werden können.