Das
Gebiet der Anwendung der vorgeschlagenen Erfindung sind Fahrzeuge
mit erhöhtem Schwerpunkt,
und vor allem – zweigeschossigen Busse
oder Busse mit hoch gehobenem Passagiersalon für ferne Schnellfahrten.The
Field of application of the proposed invention are vehicles
with an increased emphasis,
and above all - two-storey buses
or buses with high-rise passenger lounge for long-distance high-speed trips.
Aerodynamische
(hydrodynamische) Seitenruder sind im Luft- und Wassertransport
allgemein bekannt (s. z.B. „Aeroelastik", Lueger Lexikon
der Technik, Deutsche Verlags-Anstalt,
Stuttgart, Band 12, S. 16–18 ).
Diese Ruder sind für
die Veränderung der
Bewegungsrichtung (für
die Wendung um die senkrechte Achse) bestimmt, und das horizontale Drehmoment
wird dadurch erreicht, dass dieses Ruder in der horizontalen Ebene
vom Schwerpunkt den Abstand I hat. Wenn die Querkomponente der aerodynamischen
Kraft des Ruders Faq ist, so ist das horizontale
Drehmoment Ma = FaqI
Bei der Bewegung des Fahrzeugs der Masse m mit der Geschwindigkeit v
in der Kurve mit dem Radius R (1) wirkt auf
das Fahrzeug die Zentrifugalkraft Fzf =
mv2/R, deren Kippenmoment Mk =
mV2h/R entspricht, wo h – die Höhe des Schwerpunktes (3)
des Autos über
dem Weg ist. (Hier wird weiter gemeint, dass die Kupplung der Räder des
Autos mit dem Weg den Schlupf ausschließt). Die Stabilität des Autos
wird mit dem Moment der Schwerkraft MG =
mgb/2 gewährleistet,
wo b – die
Breite der Spur des Autos. Vorbehaltlich Mzf > MG,
d.h. v2h/R > gb/2, wird das Auto in der Kurve umgekippt.Aerodynamic (hydrodynamic) rudders are well known in air and water transport (see eg "Aeroelastics", Lueger Encyclopedia of Technology, Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart, Volume 12, pp. 16-18 ). These rudders are intended for changing the direction of movement (for the turn around the vertical axis), and the horizontal torque is achieved by having this rudder in the horizontal plane from the center of gravity at the distance I. If the transverse component of the aerodynamic force of the rudder is F aq , then the horizontal torque M a = F aq I When moving the vehicle of the mass m at the speed v in the curve of radius R (FIG. 1 ) acts on the vehicle, the centrifugal force F zf = mv 2 / R, the tilting moment M k = mV 2 h / R corresponds, where h - the height of the center of gravity ( 3 ) of the car is over the way. (Here it is further suggested that the coupling of the wheels of the car with the way excludes the slip). The stability of the car is ensured with the moment of gravity M G = mgb / 2, where b - the width of the car's lane. Subject to M zf > M G , ie v 2 h / R> gb / 2, the car is overturned in the curve.
Für die Erhöhung der
Stabilität
des Autos in der Kurve bei der hohen Geschwindigkeit wird vorgeschlagen,
den aerodynamischen Stabilisator aus dem System der senkrechten
aerodynamischen Schaufeln (8) (die Abschnitte des Tragflügels) auszunutzen,
die unter dem Winkel des Sturmangriffes angeordnet sind und deren
Zentrum der Wirkung (6) über dem Schwerpunkt des Autos
(3) eingerichtet wird. Wenn die Querkomponente der aerodynamischen
Kraft Faq dabei wirkt, dann wirkt gegen
das Umkippen des Autos das aerodynamische Moment Ma =FaqH, wo H – die Höhe des Zentrums der Wirkung
des Systems der Schaufeln (6) über dem Weg. In diesem Fall
wird die Stabilität
des Autos bedeutend erhöht,
da die Beachtung der stärkeren
Bedingung Mzf > MG + Ma für
sein Umkippen notwendig ist. Dazu wirkt auf das Auto zusätzlich die
Zentripetalkraft Fz = Faq,
die von der Kupplung der Räder
des Autos mit dem Weg nicht abhängt,
was die Wahrscheinlichkeit für
den Schlupf verringert.For increase of stability of the car in a curve at high speed it is suggested to remove the aerodynamic stabilizer from system of vertical aerodynamic blades ( 8th ) (the sections of the wing) which are arranged at the angle of the attack and whose center of action ( 6 ) above the center of gravity of the car ( 3 ) is established. If the transverse component of the aerodynamic force F aq acts, the aerodynamic moment M a = F aq H, where H - the height of the center of the action of the system of blades ( 6 ) over the way. In this case, the stability of the car is significantly increased, since the consideration of the stronger condition M zf > M G + M a is necessary for its overturning. For this purpose on the car there is an additional centripetal force F z = F aq which does not depend on coupling of car wheels with a road that reduces probability of slipping.
Die
Theorie gibt die Formel der Querkomponente der aerodynamischen Kraft,
die bei laminarer Strömung
auf die Einheit der Oberfläche
des Stabilisators unter dem Winkel des Sturmangriffes α und der
Geschwindigkeit des Autos v wirkt:
Faq/A
= ρv2sinαsin2α, wo ρ = 1,3 kg/m3 – die
Dichte der Luft ist. Analyse dieser Funktion auf Extremum zeigt
auf, dass die maximale Querkomponente der aerodynamischen Kraft
bei dem Winkel des Sturmangriffes von ca. 55° geschaffen wird. Dabei wird
auf die Einheit der Oberfläche
des Stabilisators bei der Geschwindigkeit 90 km/h die querlaufende
Kraft 625 N/m2 geschaffen und schon bei
140 km/h – die
Kraft 1500 N/m2. Ein Stabilisator mit der
Gesamtfläche
2 m2 wird für das letzte Beispiel die querlaufende
Kraft von über
3000 N geben. Unter Berücksichtigung
der aerodynamischen Hebekraft des Flügels (die Zirkulation des Vektors
der Geschwindigkeit des Umströmens
des Flügels)
wird diese Wirkung ungefähr
doppelt so viel.The theory gives the formula of the transverse component of the aerodynamic force acting at laminar flow on the unit of the surface of the stabilizer at the angle of the storm attack α and the speed of the car v:
F aq / A = ρv 2 sinαsin2α, where ρ = 1.3 kg / m 3 - the density of the air. Analysis of this function on extremum reveals that the maximum transverse component of the aerodynamic force is created at the angle of the attack of about 55 °. At the same time on unit of a surface of the stabilizer at speed of 90 km / h the cross-section force of 625 N / m 2 is created and already at 140 km / h - force 1500 N / m 2 . A stabilizer with the total area of 2 m 2 will give the transverse force of over 3000 N for the last example. Taking into account aerodynamic lifting force of a wing (circulation of the vector of speed of a current of a wing) this effect becomes approximately twice as much.
Die
Schaufeln des Stabilisators ("linke" (8L) und "rechte" (8R)) werden
auf dem Dach des Autos unter dem Winkel der meisten Wirkung eingerichtet (2)
und werden mittels des Aufstellens in den aktiven Zustand bei dem
Erreichung den Radnaben der Steuerräder (7) um mehr als
den aufgegebenen minimalen Winkel der Wendung automatisch gebracht: bei
der Wendung nach rechts – die "rechte" Schaufeln (8R1–8R4),
bei der Wendung nach links – "linke" (8L1–8L4).
Bei der Rückkehr
der Radnaben der Steuerräder
(7) zum Winkel, der minimal aufgegeben Winkel kleiner ist,
kehren die Schaufeln (8) automatisch in die aufgeräumten Lage
zurück.
(An der 2 als Beispiel wurden nur 8 Schaufeln gezeigt).The blades of the stabilizer ("left" ( 8L ) and "right" ( 8R )) are set up on the roof of the car at the angle of most effect ( 2 ) and by means of setting in the active state in the achievement of the wheel hubs of the steering wheels ( 7 ) by more than the set minimum angle of turn automatically: at turn to the right - the "right" blades ( 8R1 - 8R4 ), at the turn to the left - "left" ( 8L1 - 8L4 ). When returning the wheel hubs of the steering wheels ( 7 ) to the angle, the minimum given angle is smaller, the blades return ( 8th ) automatically returns to the tidy position. (At the 2 as an example, only 8 blades were shown).
Der
angebotene aerodynamische Stabilisator unterscheidet sich von den
Flug- oder Schiffsrudern für
einen Verwendungszweck als auch nach der Anordnung aus. Für Verwendungszweck:
er ist nicht für
die Wendung in der horizontalen Ebene, sondern für die Schaffung des Drehmomentes
bezüglich
der horizontalen Achse in der Bewegungsrichtung und für die Schaffung
der zusätzliche
Zentripetalkraft vorbestimmt. Nach der Anordnung: das Zentrum seiner Wirkung
(6) wurde möglichst
weiter vom Schwerpunkt nicht ertragen, sondern richtet sich auf
der senkrechten Achse über
dem Schwerpunkt des Autos (3) (oder unweit dieser Vertikale)
ein.The offered aerodynamic stabilizer differs from the aircraft or boat for a purpose of use as well as the arrangement. For intended use: it is not intended for the turn in the horizontal plane, but for the creation of the torque with respect to the horizontal axis in the direction of movement and for the creation of the additional centripetal force. After the arrangement: the center of its action ( 6 ) was not sustained as far as possible from the center of gravity, but is aimed at the vertical axis above the center of gravity of the car ( 3 ) (or near this vertical).
Auf
solche Weise, verringert die Anwendung des Systems der Stabilisatoren
das Risiko des Fahrzeugs, in der Kurve umzukippen.On
such way, reduces application of system of stabilizers
the risk of the vehicle overturning in the curve.
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11
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Fahrzeuggehäusevehicle body
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22
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Räderbikes
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33
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Schwerpunkt
des Autosmain emphasis
of the car
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44
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Kippenachsetilting axis
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55
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Wirkungspunkt
der Schaufelaction point
the shovel
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66
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Wirkungspunkt
des Schaufeinsystemsaction point
of the vane system
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77
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Steuerrädersteering wheels
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88th
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Schaufeln: 8R1–8R4 – „rechte" Schaufeln, 8L1–8L4 – „linke" Schaufelnbuckets: 8R1 - 8R4 - "right" blades, 8L1 - 8L4 - "left" blades