DE102022002634A1 - Aerodynamisches Verkleidungssystem bei einem Fahrzeug mit dem Ziel der Energieeinsparung durch Erzeugung einer potenzial-theoretisch angenäherten Strömung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches Verkleidungssystem zur Treibstoffeinsparung bei einem Fahrzeug, wobei das aerodynamische Verkleidungssystem aerodynamische Leitbleche sowie Ein- und Auslässe für den Fahrtwind im Fahrzeugheck umfasst, um eine potenzial theoretisch angenäherte Abströmung am Fahrzeugheck zu erzeugen und um so den Fahrtwindwiderstand erheblich zu minimieren.

Description

• Die Erfindung betrifft ein an ein Fahrzeug anbaubares aerodynamisches Verkleidungssystem (Abk. PotenzialAeroheck) mit dem Ziel der direkten Energieeinsparung durch Erzeugung einer potential-theoretisch angenäherten Strömung.
• Hintergrund und Stand der Technik
• Die potentielle Nutzung von Fahrtwindenergie bei Fahrzeugen mit Hilfe von Windrädern durch Ausnutzung der Staudruckenergie hat verschiedene Erfindungen inspiriert, z.B. US 2008 / 0011523 A1 .
• In US 2008 / 0011523 A1 wird eine Windturbine im Frontbereich eines Nutzfahrzeuges beschrieben, welche einen signifikanten Bereich der Fahrzeugfront abdeckt. Durch die Windturbine soll ein Teil der Staudruckenergie in mechanische Energie umgewandelt werden, ohne den Bewegungswiderstand des Fahrzeuges signifikant zu vergrößern. Nachteilig ist es, dass die Energieeinsparung nur über zusätzliche anzubauende Komponenten erreicht werden kann, welche es ermöglichen, die mechanische Energie entweder z.B. für den Vortrieb des Fahrzeug nutzbar zu machen oder diese zunächst zu speichern z.B. durch Umwandlung in elektrische Energie und deren Speicherung in einer Batterie.
• Die potentielle Nutzung von Fahrtwindenergie bei Fahrzeugen sowie die anschließende Ausnutzung des energieärmeren Fahrtwindes zur Reduktion des aerodynamischen Fahrzeugwiderstandes ist bisher nur in WO 2017/125409 vorgeschlagen worden.
• In WO 2017/125409 wird eine Windturbine in ähnlicher Größe im Frontbereich eines Nutzfahrzeuges wie in US 2008 / 0011523 A1 beschrieben, nur mit dem Unterschied, dass diese zusätzlich noch mit einem Windschild ausgestattet ist, um den energieärmeren Fahrtwind optimal um das Fahrzeug strömen zu lassen und damit den aerodynamischen Fahrzeugwiderstand signifikant zu reduzieren. Das Windschild deckt größtenteils die Projektionsfläche der Fahrzeugfront ab. Bei dieser Ausführung wird eine Energieeinsparung selbst noch bei extrem windschnittigen Fahrzeugen (sehr niedriger Cw-Wert) erreicht und unterscheidet sich aufgrund des erweiterten Anwendungsbereich vom US 2008 / 0011523 A1. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass der u.a. vom Windschild erzeugte energiearme Fahrtwind um das Fahrzeug herum aerodynamische Strömungsverluste im Heckbereich des Fahrzeuges erleidet.
• Eine Aufgabe der Erfindung war es somit, ein System bereit zu stellen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik, insbesondere die des beschriebenen Turbinensystems in WO 2017/125409 beseitigt.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Die Aufgabe der Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche, sowie die Ausführungen des Beschreibungsteiles betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
• In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein aerodynamisches Verkleidungssystem (Abk. PotenzialAeroheck) zur Treibstoffeinsparung bei einem Fahrzeug, wobei das PotenzialAeroheck Ein- und Auslässe für den Fahrtwind am Fahrzeugheck umfasst, wobei der austretende Luftvolumenstrom V aus den Auslässen des PotenzialAeroheck von der Außenkante des Fahrzeugshecks hin zur Maschinenachse mit mindestens einer Potenz zwischen Hoch 0,7 und Hoch 4 (z.B. V=f[(b_Max-r)⁴]), bevorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1 und Hoch 3 (z.B. V=f[(b_Max-r)³]) und besonders bervorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1,5 und Hoch 2,1 (z.B. V=f[(b_Max-r)²]) ausströmt und das PotenzialAeroheck am Fahrzeugheck befestigt ist oder mit Hilfe von Montagepunkte anbringbar ist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Turbinensystem, welche bis auf das PotenzialAeroheck identische Komponenten, wie in WO 2017/125409 beschrieben, umfasst.
• Für die Anwendung des Turbinensystems zur Treibstoffeinsparung bei Fahrzeugen mit einer Fahrtgeschwindigkeiten von bis zu ca. 400 km/h wird unter einer Turbine bevorzugt eine Windturbine bzw. ein Windrad verstanden, welches durch den Fahrtwind angetrieben wird und dadurch für das Fahrzeug nutzbare Energie bereitstellt. Bevorzugt wird die Windturbine bei einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges zur Rotation angetrieben.
• Unter dem Begriff der „Turbine“ werden bevorzugt rotierende Strömungsmaschinen verstanden, welche einen Teil der kinetischen Energie der auf das Fahrzeug während der Fahrt einströmenden Luft in mechanische Leistung umwandelt, d.h. insbesondere in die Rotation einer Welle überführt. Diese mechanische Leistung in Form der rotierenden Welle kann direkt an den Motor des Fahrzeuges weitergeleitet werden und/oder der Erzeugung von elektrischem Strom dienen. Bevorzugte Ausführungsformen der Turbine sind Windturbinen. Die zentrale Achse der rotierenden Bauelemente der Turbine, z.B. Rotorblätter, wird auch als Drehachse bezeichnet.
• Unter dem Begriff „„aerodynamisches Verkleidungssystem" (Abk. PotenzialAeroheck) werden bevorzugt aerodynamisch optimierte Komponenten im Heckbereich des Fahrzeuges zur verlustvermindernden Strömungsumlenkung verstanden. Das PotenzialAeroheck lenkt bevorzugt den Teil des Fahrtwindes am Fahrzeugheck in die Nähe der Maschinenachse um, welcher bevorzugt zuvor durch die Turbine strömte und dadurch vorteilhaft energiearm ist. Die Maschinenachse verläuft entlang der Achse der Fortbewegung des Fahrzeuges und geht durch den Flächenschwerpunkt der Projektionsfläche vom Fahrzeugheck. Bevorzugte Ausführungsformen des PotenzialAeroheck sind aerodynamische Leitbleche, welche, parallel in einem Abstand zur Fahrzeughinterkante angeordnet, einen Luftschlitz erzeugen und die wandnahe Fahrtwindströmung zur Maschinenachse ablenkt. Ein Teil des energiearmen Fahrtwindes wird dadurch direkt in die Lufteinlässe des PotenzialAeroheck gelenkt, welche sich seitlich umlaufend an der Fahrzeughinterkante befinden. Die Luftauslässe des PotenzialAeroheck befinden sich in einem bestimmten Muster verteilt auf der Fahrzeugheckoberfläche, um so eine potenzial theoretisch angenäherte Abströmung zu generieren. Durch die bevorzugte Anzahl, Größe sowie Verteilung der Luftauslässe nimmt die Menge an austretenden Luftstrom von den äußeren Kanten des Fahrzeugshecks radial bis zur Maschinenachse stark zu, bevorzugt ungefähr mit der 2ten Potenz (V=f[(b_Max-r)²]), wobei V der Luft-Volumenstrom, b_Max der maximale Abstand von der äußeren Kante des Fahrzeughecks zur Machinenachse, r der Radius mit Werten zwischen 0 und b_Max ist. Optional lässt sich der eintretende Volumenstrom in die Einlässe des PotenzialAeroheck mit Hilfe eines Propellers kontrollieren, indem dieser am Auslass des-PotenzialAeroheck s, bevorzugt in der Nähe der Maschinenachse, positioniert wird und durch seine Wirkungsweise einen Druckunterschied stromauf und -ab von seinen rotierenden Rotorblätter aufbaut.
• Unter dem Begriff Propeller wird bevorzugt ein Maschinenelement einer Antriebsmaschine mit Flügeln verstanden, welche eine aerodynamische Axialkraft (Schubkraft) in Fahrtrichtung des Fahrzeuges erzeugt und gleichzeitig einem gasförmigen Medium, bevorzugt Luft, Energie zuführt. Der Propeller wird bevorzugt elektrisch z.B. mithilfe eines E-Motors angetrieben. Bevorzugte Ausführungsform des Propellers ist ein Schubpropeller, welcher am Fahrzeugheck angebaut wird und dessen Drehachse bevorzugt durch den Flächenschwerpunkt des PotezialAeroheck geht. Die zentrale Achse der rotierenden Bauelemente des Propellers, z.B. Rotorblätter, wird auch als Drehachse bezeichnet.
• Unter dem Begriff der „Querschnittsfläche der Turbine bzw. Propeller“ wird bevorzugt die projizierte Rotationsfläche der Turbine bzw. Propeller verstanden, welche die Turbine bzw. Propeller bei einer Projektion entlang der senkrechten Achse zur Rotationsrichtung der Turbine bzw. Propeller umfasst. Im Falle einer Windturbine bzw. eines Windrades umfassend Rotorblätter mit einer Länge L entspricht die Querschnittsfläche bevorzugt π L². Die Länge der Rotorblätter entspricht bevorzugt dem Abstand von der Rotationsachse der Windturbine bis zu dem radial von dieser Achse am weitesten entfernten Ende des Rotorblattes (Spitze des Rotorblattes). Die Querschnittsfläche der Turbine bzw. Propeller entspricht somit im Sinne der Erfindung nicht der statischen Querschnittsfläche der Turbine bzw. Propeller im Stillstand sondern quantifiziert jene Fläche der Turbine bzw. Propeller, welche die Turbine bzw. Propeller während der Rotation aufspannt.
• Unter dem Begriff der „Querschnittsfläche des Windschildes und der Turbine“ wird bevorzugt die Querfläche verstanden, welche zusammen von dem Windschild und der Turbine aufgespannt wird. Da das Windschild die Turbine im Querschnitt zur Fahrtrichtung umrandet, entspricht die gemeinsame Querschnittsfläche des Windschildes und der Turbine bevorzugt der Querfläche, welche von der Außenkontur des Windschildes aufgespannt wird. Besonders bevorzugt ist das Windschild z.B. ein ringförmiges Gehäuse, welches die Turbine umrandet.
• Hierbei ist der Innendurchmesser des Windschildes größer als der Außendurchmesser der Turbine, welcher im Falle einer Windturbine der Länge der Rotorblätter entspricht. Die Außenkontur des ringförmigen Windschildes spannt die gemeinsame Querfläche auf. Es ist die Querschnittsfläche des Windschildes und der Turbine, welche im Sinne der Erfindung eine möglichst komplette Abdeckung der Fahrzeugfront gewährleisten sollte.
• Unter der „Fahrzeugfront“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt der Bestandteil des Fahrzeuges bezeichnet, welcher sich in Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges vorne befindet. Bevorzugt umfasst der Begriff Fahrzeugfront die gesamte vordere Fläche des Fahrzeuges auf welcher der Fahrtwind während der Fortbewegung des Fahrzeuges einwirkt.
• Unter dem Begriff „Fahrzeugheck“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt der Bestandteil des Fahrzeuges bezeichnet, welcher sich in Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges hinten befindet. Bevorzugt umfasst der Begriff Fahrzeugheck die gesamte hintere Fläche des Fahrzeuges, welcher sich im Lichtschatten befindet.
• Mit dem Begriff „der frontalen Projektionsfläche des Fahrzeuges“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt jene Fläche bezeichnet, welche das Fahrzeug aufweist, wenn eine zweidimensionale Projektion des Fahrzeuges entlang der Achse der Fahrtwindströmung erfolgt. Die frontale Projektionsfläche des Fahrzeuges ist im Sinne der Erfindung daher bevorzugt eine Quantifizierung der frontalen Fläche des Fahrzeuges, auf welche bei der Fahrt der Fahrtwind einwirkt.
• Mit dem Begriff „hintere Projektionsfläche des Fahrzeuges“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt jene Fläche bezeichnet, welche das Fahrzeug aufweist, wenn eine zweidimensionale Projektion des Fahrzeuges entlang der Achse der Fortbewegung des Fahrzeuges erfolgt. Die hintere Projektionsfläche des Fahrzeuges ist im Sinne der Erfindung daher bevorzugt eine Quantifizierung der hinteren Fläche des Fahrzeuges, welche sich im Lichtschatten befindet.
• Mit dem Begriff „Lichtschatten“ (nicht zu verwechseln mit „Windschatten“!) wird im Sinne der Erfindung bevorzugt jener Bereich vom Fahrzeug und vom Turbinensystem bezeichnet, welche nicht von Lichtstrahlen getroffen werden können, die parallel entlang der Achse der Fortbewegung des Fahrzeuges verlaufen und von einer Lichtquelle ausgesendet werden, die stromauf vom umströmten Fahrzeug und vom Turbinensystem positioniert ist.
• Bei der Fortbewegung bekannter Fahrzeuge ohne ein erfindungsgemäßes PotenzialAeroheck kommt es zu Luft-Verwirbelungen im Heckbereich des Fahrzeuges. Luft-Verwirbelungen bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt durch die an der Fahrzeugoberfläche mitgerissenen und damit beschleunigte Luftströmungen, welche durch eine höhere kinetische Energie charakterisiert sind. Die Größe der aufgenommenen kinetischen Energie ist abhängig u.a. von der Formgebung, Oberflächenbeschaffenheit sowie von der Fahrtgeschwindigkeit. Die Luft-Verwirbelungen wirken der Fahrzeugbewegung entgegen und erhöhen somit die Widerstandskraft, welche der Antrieb des Motors aufbringen muss, um eine Fortbewegung zu ermöglichen..
• Erfindungsgemäß kommt es durch die Mindestgröße des Volumenstroms durch das PotenzialAeroheck im Vergleich zum Volumenstrom durch die Turbine überraschend zu einem verwirbelungsarmen Abströmen des Fahrtwindes vom Fahrzeugheck und dadurch zu einer Verminderung des Fahrzeugwiderstandes.
• Im Sinne der Erfindung wird unter der Angabe „ungefähr“, „ca.“, „nahezu“, „annähernd“ oder synonymen Begriffen bevorzugt eine Angabe von Werten, Formen oder anderen Beschreibungen technischer Merkmale verstanden, welche sowohl die exakte Angabe als auch eine Angabe mit einer Toleranzspanne umfasst. Für qualitative Merkmale wird die Toleranzspanne durch das Wissen des durchschnittlichen Fachmannes, insbesondere im Hinblick auf die Funktionalität des technischen Merkmales definiert. Für quantitative Merkmale, wie z.B. die Angabe von ungefähren Werten, beträgt die gemeinte Toleranzspanne bevorzugt ± 10%, besonders bevorzugt ± 5%. Als ganz besonders bevorzugte Ausführungsform offenbart eine ungefähre Angabe stets auch die exakte Angabe. D.h. unter der Angabe ungefähr 5, wird neben Werten, welche innerhalb einer Toleranzspanne liegen (z.B. 5,1, 4,9 etc.) stets auch der exakte Wert 5 offenbart.
• Unter dem Begriff „Treibstoffeinsparung“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Erhöhung der Energieeffizienz zum Antrieb des Fahrzeuges verstanden. Erfindungsgemäß wird dies durch den von der Turbine erzeugten Windschatten und die durch das PotenzialAeroheck erzeugten kleineren Strömungsverluste erreicht, welche für langsamere Strömungsgeschwindigkeiten entlang des gesamten Fahrzeuges sorgen und sowohl den Staudruck im Frontbereich als auch die Verwirbelungen am Heck des Fahrzeuges reduzieren.
• Unter dem Begriff „nutzbare Energie“ wird bevorzugt jede Energieform verstanden, welche direkt oder indirekt zur Treibstoffeinsparung des Fahrzeuges führt. Erfindungsgemäß wandelt die Turbine die kinetische Energie des einströmenden Fahrtwindes zumindest teilweise in nutzbare Energie um und unter Berücksichtigung der kompensierten zusätzlichen Axialkräfte der Windturbine durch die am Fahrzeug auftretenden geringeren Fahrtwindenergieverluste kommt es insgesamt gesehen zu einer Erhöhung der Energieeffizienz des Gesamtsystems aus Fahrzeug und Turbine.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Turbine eine Windturbine wie in WO 2017/125409 beschrieben.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das PotenzialAeroheck dadurch gekennzeichnet, dass die aerodynamischen Leitbleche soweit in die Strömung hineinragen, dass deren Außenkontur eine Querschnittsfläche aufspannt, welche zwischen 30% und 150%, bevorzugt zwischen 40% und 125% und besonders bevorzugt zwischen 50% und 110% der Projektionsfläche des Fahrzeughecks aufweist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das PotenzialAeroheck dadurch gekennzeichnet, dass die aerodynamischen Leitbleche derart angeordnet sind, dass zwischen 1% und 100%, bevorzugt zwischen 4% und 70% und besonders bevorzugt zwischen 8% und 40% des Volumenstroms durch die Turbine in die Luftein- u. -auslässe des PotenzialAeroheck strömt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das PotenzialAeroheck dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslässe derart angeordnet sind, dass der radial austretende Luft-volumenstrom V von der Außenkante des Fahrzeugshecks (r=b_MAX) hin zur Maschinenachse ( r = 0m) mit mindestens einer Potenz zwischen Hoch 0,7 und Hoch 4 (z.B. V=f[(b_Max-r)⁴]), bevorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1 und Hoch3 (z.B. V=f[(b_Max-r)³]) und besonders bervorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1,5 und Hoch 2,1 (z.B. V=f[(b_Max-r)²]) zunimmt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das PotenzialAeroheck dadurch gekennzeichnet, dass es einen Propeller am Fahrzeugheck umfasst, wobei ein (Luft-) Volumenstrom durch seine Querschnittfläche hindurch strömt, welcher mindestens 5%, bevorzugt mindestens 15% und besonders bevorzugt mindestens 30% des Gesamtvolumenstrom durch das PotenzialAeroheck entspricht.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Propeller ein Schubpropeller. Im Sinne der Erfindung umfasst der Schubpropeller mehrere Rotorblätter, welche bevorzugt über eine Welle mit einem E-Motor mechanisch verbunden sind. Der Schubpropeller wird bevorzugt direkt von der elektrischen Energie eines Generators gespeist, welcher von der Turbine angetrieben wird. Weiterhin sind dem Fachmann die Auslegungskriterien für einen Schubpropeller bekannt, mit dem sehr effizient eine möglichst große Druckdifferenz (Druckverhältnis) zwischen stromauf und -ab des Schubpropellers und damit eine Axialkraft in Fahrtrichtung erzeugt werden kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Propeller dadurch gekennzeichnet, dass seine Drehachse mindestens durch einen Punkt auf der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges, bevorzugt durch einen Punkt auf der vertikalen Spiegelachse der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges und besonders bevorzugt durch den Flächenschwerpunkt der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges geht.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zugpropeller dadurch gekennzeichnet, dass dieser 1 bis 7 bevorzugt 2 bis 4 und besonders bevorzugt 3 Rotorblätter aufweist. Bevorzugt umfasst der Schubpropeller in dieser bevorzugten Ausführungsform eine Nabe, an welche die Rotorblätter radial auslaufend befestigt vorliegen und von einem Sekundär-Leitblech umrandet werden. Die Innenkontur des Sekundär-Leitblechs soll möglichst dem natürlichen Stromlinienverlauf nachempfunden sein, welcher sich bei einem rotierenden Schubpropeller ohne Sekundär-Leitblech aber ansonsten gleichen Randbedingungen einstellen würde. Dem Fachmann sind eine Reihe verschiedener Formen von Rotorblättern und entsprechende Auslegungswerkzeuge bekannt, um ein geeignetes Profil auszuwählen bzw. zu erstellen, welches den oben genannten Randbedingungen gerecht wird.
• Der Fachmann erkennt, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen PotenzialAeroHeck sowie bevorzugter Ausführungsformen davon ebenso für das Fahrzeug gelten, an welchem das PotenzialAeroheck angebracht vorliegt.
• Detaillierte Beschreibung
• Im Sinne der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das aerodynamische Verkleidungssystem oder bevorzugte Ausführungsformen davon und/oder die Verwendung des aerodynamischen Verkleidungssystem oder bevorzugte Ausführungsformen davon zur Einsparung von Treibstoff bei einem Fahrzeug auch als PotenzialAeroheck bezeichnet wird. Bei Beispielen von Fahrzeugen welche mit PotenzialAeroheck ausgestattet sind, handelt es sich daher bevorzugt um Fahrzeuge mit angebrachtem aerodynamischen Verkleidungssystem gemäß der Erfindung oder bevorzugte Ausführungsformen davon. Unter dem Begriff „Standard“ hingegen werden bevorzugt solche Fahrzeuge bezeichnet, welche nicht mit dem PotenzialAeroheck ausgestattet sind und demzufolge keine angebrachten aerodynamischen Verkleidungssysteme gemäß der Erfindung oder bevorzugten Ausführungsformen davon aufweisen.
• Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
• Kurzbeschreibung der Abbildungen
• 1 Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche die Verwendung des PotenzialAeroheck an einem LKW mit Turbinensystem in der Seiten- und Von-Oben-Ansicht und zeigt.
• 2 Schematische Darstellung eines LKWs ohne erfindungsgemäßen PotenzialAeroheck und ohne Turbinensystem in der Seiten- und Von-Oben-Ansicht.
• 3 Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche die Verwendung des PotenzialAeroheck an einem LKW ohne Turbinensystem in der Seiten- und Von-Oben-Ansicht zeigt.
• 4 Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche das PotenzialAeroheck in verschiedenen Ansichten zeigt.
• 5 Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche das PotenzialAeroheck mit Propeller in verschiedenen Ansichten zeigt.
• Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
• In 1 ist ein schematischer Aufbau eines LKW mit Unterflur-Motortechnik, mit Turbinensystem (2) und mit angebauten aerodynamischen Verkleidungssystem (3) dargestellt, aus dem man erkennen kann, wie das PotenzialAeroheck (3) schematisch funktioniert. Die Ausführungen zeigen wie durch ein PotenzialAeroheck (3) die Nachteile aus dem Stand der Technik, wie es z.B. der Standard-LKW in 2 aufweist, behoben werden können. Dabei ist es für den Fachmann ersichtlich wie diese technische Umsetzung auf andere Fahrzeuge übertragbar ist. Die Hauptkomponenten des PotenzialAeroheck (3) bestehen in diesem Beispiel aus (Luft-) Ein (33) - und Auslässe (34) sowie einem aerodynamischen Haupt-Leitblech (31) und verschiedene Sekundär-Leitbleche (32), wie in 4 schematisch dargestellt. Aufgrund der konstruktiven Merkmale vom PotenzialAeroheck (3) d.h. die Ausrichtung und Position der aerodynamischen Leitbleche (31, 32) in der Nähe der äußeren Kanten des Fahrzeughecks (36), sowie durch die Verteilung der Luftein (33)- und auslässe (34) am Fahrzeugheck(36) kommt es überraschenderweise zu einer wesentlichen Minimierung der Luft-Verwirbelung am Fahrzeugheck (36)und damit insgesamt zu einer Reduktion des Fahrtwindwiderstandes im Vergleich zum Standard-Fahrzeug (4). Optional lässt sich das PotenzialAeroHeck (3) um einen Propeller (35) erweitern, welcher, wie in 5 dargestellt, in der Nähe des Flächenschwerpunktes des PotenzialAerohecks (3) montiert ist, sofern es eine Notwendigkeit bestehen sollte, den (Luft-) Volumenstrom durch das PotenzialAeroHeck (3) kontrollieren zu müssen.
• Der LKW-Motor wird bei einem Fahrzeug (1,6) mit PotenzialAeroheck weniger Leistung erzeugen müssen, um die aerodynamischen Widerstandkräfte zu überwinden als ein vergleichbares Fahrzeug (4) ohne PotenzialAeroheck. Ein Fahrzeug (1,6) mit PotenzialAeroheck (3) unterscheidet sich durch das PotenzialAeroheck (3) erheblich vom Stand der Technik.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug mit Turbinensystem (2) und mit aerodynamischen Verkleidungssystem (3)

2

Turbinensystem

3

Aerodynamisches Verkleidungssystem (PotenzialAeroheck) ohne Propeller

4

Fahrzeug ohne Turbinensystem (2) und ohne aerodynamischen Verkleidungssystem (3)

5

Aerodynamisches Verkleidungssystem (PotenzialAeroheck) mit Propeller

6

Fahrzeug ohne Turbinensystem (2) und mit aerodynamischen Verkleidungssystem (3)

7

Sattelauflieger

21

Windschild

22

Turbine

23

Windschild-Hinterkante

24

Windschild-Ringgehäuse

25

ringförmiger Strömungskanal

26

energiereicher Fahrtwind, freier Luftstrom

27

energiearmer Fahrtwind, wandnaher Luftstrom

28

Windturbine

31

aerodynamisches Haupt-Leitblech

32

aerodynamisches Sekundär-Leitblech

33

(Luft-)Einlässe

34

(Luft-)Auslässe

35

Propeller, Schub-

36

Fahrzeugheck

37

Drehachse des Propellers

38

Rotorblatt Propeller

39

vertikale Spiegelachse

40

Montagepunkte

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2008/0011523 A1 [0002, 0003]
• WO 2017/125409 [0004, 0005, 0006, 0009, 0027]

Claims (8)

1. Kombination aus Fahrzeug (4) und aerodynamischen Verkleidungssystem (3) zur Treibstoffeinsparung bei dem Fahrzeug (4) dadurch gekennzeichnet, dass das das aerodynamische Verkleidungssystem (3) Auslässe (34) am Fahrzeugheck (36) umfasst, wobei der austretende Luftvolumenstrom V aus den Auslässen (34) des PotenzialAerohecks (3) von der Außenkante des Fahrzeugshecks (36) hin zur Maschinenachse mit mindestens einer Potenz zwischen Hoch 0,7 und Hoch 4 (z.B. V=f[(b_Max-r)⁴]), bevorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1 und Hoch3 (z.B. V=f[(b_Max-r)³]) und besonders bervorzugt mit einer Potenz zwischen Hoch 1,5 und Hoch 2,1 (z.B. V=f[(b_Max-r)²]) ausströmt, wobei b_Max der maximale Abstand von der äußeren Kante des Fahrzeughecks zur Maschinenachse, r der Radius mit Werten zwischen 0 und b_Max ist und das PotenzialAeroheck (3) am Fahrzeugheck (36) befestigt oder mit Hilfe von Montagepunkte (40) anbringbar ist.
2. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das PotenzialAeroheck (3) aerodynamische Leitbleche (31, 32) umfasst, welche soweit in die Strömung hineinragen, dass deren Außenkontur eine Querschnittsfläche aufspannt, welche zwischen 30% und 150%, bevorzugt zwischen 40% und 125% und besonders bevorzugt zwischen 50% und 110% der Projektionsfläche des Fahrzeughecks (36) aufweist.
3. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die aerodynamischen Leitbleche (31, 32) derart angeordnet sind, dass zwischen 1% und 100%, bevorzugt zwischen 4% und 70% und besonders bevorzugt zwischen 8% und 40% des Volumenstroms durch die Turbine (22) in die Luftein - (33) und - auslässe (34) des PotenzialAerohecks (3) strömt.
4. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dass das PotenzialAeroheck (3) einen Propeller (35) am Fahrzeugheck (36) umfasst, wobei ein (Luft-)Volumenstrom durch seine Querschnittfläche hindurch strömt, welcher mindestens 5%, bevorzugt mindestens 15% und besonders bevorzugt mindestens 30% des Gesamtvolumenstrom durch das PotenzialAeroheck (3) entspricht.
5. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach einem der Ansprüche 1 und/oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller (35) dadurch gekennzeichnet, dass seine Drehachse (37) mindestens durch einen Punkt auf der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges, bevorzugt durch einen Punkt auf der vertikalen Spiegelachse (39) der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges und besonders bevorzugt durch den Flächenschwerpunkt der hinteren Projektionsfläche des Fahrzeuges geht.
6. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller (35) 1 bis 7, bevorzugt 2 bis 4 und besonders bevorzugt 3 Rotorblätter (38) aufweist.
7. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach einen der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Fahrzeug(1) mit Turbinensystem (2) ist und die Turbine (22) eine Windturbine (28) ist.
8. Aerodynamisches Verkleidungssystem nach einen der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Fahrzeug mit Turbinensystem (2) (mit oder ohne Sattelauflieger (7)) oder (mit oder ohne Anhänger) ist, ein Fahrzeug ohne Turbinensystem (2) (mit oder ohne Sattelauflieger (7)) oder (mit oder ohne Anhänger) ist

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