DE726467C

DE726467C - Einrichtung zur Verminderung des Widerstandes von bewegten Koerpern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mittels vorgestellter Ablenkkoerper

Info

Publication number: DE726467C
Application number: DEH142181D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-12-19
Filing date: 1934-12-15
Publication date: 1942-10-14
Also published as: GB438991A; US2122422A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 14. OKTOBER 1942

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 726467 KlASSE 63 c GRUPPE 43 so

H 142181 11163 c

Andre Huet in Paris

Patentiert im Deutschen Reich vom 15. Dezember 1934 an Patenterteilung bekanntgemacht am 3. September 1942

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verminderung des Widerstandes von bewegten Körpern in der Luft oder im Wasser, wie Lokomotiven, Eisenbahnwagen, Flugzeugen, Schiffen und insbesondere von Kraftfahrzeugen. (In der Folge soll nur von Kraftfahrzeugen die Rede sein und als Beispiel für das Fluidum Luft angenommen werden.)

Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen den Fahrzeugen Ablenkkörper vorgestellt werden, zwischen denen und dem Fahrzeug sich ein Totluftgebiet befindet, das durch Räume zwischen den Ablenkkörpern und den Fahrzeugen mit Luft gespeist werden kann. Erfindungsgemäß wird die Spitze dieser Ablenkkörper, die einen Schirm bilden, mit einer oder mehreren nach hinten divergierenden Öffnungen versehen, durch die das Totluftgebiet gespeist wird. Diese Anordnung hat zur Folge, daß die Luft durch die Öffnungen mit geringer Geschwindigkeit und beträchtlichem statischem Druck in das Totluftgebiet übertritt und daß sich in dem Raum zwischen den Ablenkflächen und dem Fahrzeug ein Luftkörper bildet, der das Fahrzeug bei seiner Bewegung begleitet und vollständig oder teilweise umhüllt, derart, daß die durch die mit weiteren Ablenkkörpern überlagerten Ablenkflächen nach außen gelenkten Luftstromfäden längs der Kontur dieses Luftkörpers gleiten, dem beständig Luft mit einem genügend hohen Druck durch die Öffnungen zugeführt wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι im Schnitt die Ablenkfläche und die düsenartigen Durchlässe für die Bildung eines windschnittigen Luftkörpers, der den in Bewegung befindlichen festen Körper ganz oder teilweise einhüllt.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer Lokomotive und

Fig. 7 bei einem Flugzeugrumpf.

Zur Erzeugung eines Luftkörpers, der den geringsten Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung bietet und den in'Bewegung befindlichen festen Körper einhüllt, verwendet man im allgemeinen die beispielsweise in Fig. ι dargestellte Ablenkkörperanordnung.

Die Ablenkfläche erhält die mit b bezeichnete symmetrische Form. In der Mitte der

Ablenkfläche ist eine zentrale, nach hinten divergierende öffnung g vorgesehen, die etwas Luft hinter die Ablenkfläche hindurchtreten läßt, um den Luftkörper H zu erhalten. Die Form der in der Ablenkfläche vorgesehenen Öffnung für den Durchtritt dieser Luft ist derart ausgebildet, daß der aus dieser öffnung austretende Luftstrahl sich sogleich bei seinem Austritt zu der erwünschten Gestalt ίο entfaltet. Dies gilt besonders für jene Fälle, in welchen der Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung auf einer zur Luftstromrichtung im Winkel von 90 Grad gelegenen oder zumindest mit ihr nicht parallelen Fläche des in Bewegung befindlichen festen Körpers herabgesetzt werden soll. Eine derartige Anordnung ermöglicht einen ziemlich hohen statischen Druck im Luftkörper, wodurch die Ablenkung der Luftströmungen nach den Seiten, welche durch die Saugwirkung eines Unterdruckes im Luftkörper eintreten könnte; auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die Luftverluste infolge der Zugwirkung der besagten abgelenkten Luftströme im Luftkörper werden außerdem ausgeglichen.

Zugleich mit der Ablenkfläche b sind ferner Hilfsflächen b^l vorgesehen, die zwischeneinander und der Fläche b die symmetrischen Durchlässe α in Form der Venturi — Laval — oder ähnlichen, nach hinten divergierenden Röhren bilden. Die in der Richtung der Pfeile D in diese Durchlässe eindringende Luft wird an jener Stelle abgezogen, wo während der Vorwärtsbewegung die größten Drücke entstehen. Die Form dieser Durchlässe ist derart ausgebildet, daß sie den Luftsträhnen D' an der Austrittsseite eine Geschwindigkeit erteilen, die höher oder mindestens ebenso groß ist wie die Geschwindigkeit der einfallenden Außenluftsträhne C. Es ergibt sich demnach, daß diese Luftsträhne, anstatt hinter die Fläche b zurückzuströmen und Aushöhlungen und Wirbel zu bilden, in der Richtung der Pfeile L abgelenkt werden und alsdann den L^Tmriß oder Mantel des Luftkörpers H abgrenzen, der den in Bewegung befindlichen und die Flächen b tragenden festen Körper ganz oder teilweise einhüllen wird.

Bei Anordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung um eine Vortriebseinrichtung herum ist es möglich, durch Ausnutzung der infolge der Ablenkung der Strömung entstandenen Druckzone des Strömungsmittels die bei großen Geschwindigkeiten eintretenden Hohlraumerscheinungen zu vermeiden, die sonst die Leistung der Vortriebseinrichtung (Luft- bzw. Wasserschraube) beträcht-, lieh herabsetzen.

So Die Anwendung der Erfindung bei einer Lokomotive ist in den Fig. 2 und 3 veran- ! schaulicht. Die Schutzausrüstung besteht dabei aus Ablenkflächen veränderlichen Querschnitts, deren Profil von dem des abzuschirmenden Teiles verschieden ist. An der Vorderseite des zylindrischen Lokomotivkörpers ι befindet sich eine Ablenkfläche b.

Die sich am zylindrischen Körper 1 und dem Rahmen 2 der Lokomotive abstützende Ablenkfläche b ist derart angeordnet, daß der ganze Vorderteil des zylindrischen Körpers und des Lagersteges 3 bis zur Brücke 4 aerodynamisch geschützt ist.

Die Fläche b ist symmetrisch ausgebildet, um jede zur Bewegung senkrechte Komponente zu vermeiden, auch ist sie mit der Tür 5 der Rauchkammer verbunden, um beim Öffnen derselben nicht hinderlich zu sein. Diese Ablenkfläche b lenkt die Luft in der Richtung der Pfeile A" derart ab, daß sie sich möglichst wenig vom größten Uinriß des zylindrischen Körpers und der äußeren Ausrüstungsteile entfernt und möglichst parallel zur Längsrichtung der Lokomotive streicht. Auf diese Weise werden alle Luftstöße und Wirbel beseitigt, die den Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung erhöhen oder das Niederschlagen des Rauches bewirken könnten, und es wird eine in bezug auf den Lokomotivkessel praktisch unbewegliche Lufthülle beibehalten, wodurch die Wärmeverluste herabgesetzt werden.

Die Kabine 6, deren Querschnitt stets größer ist als der des zylindrischen Körpers 1 und seiner Ausrüstungsteile, wird nötigenfalls in ähnlicher Weise abgeschirmt, indem der zylindrische Körper 1 mit seinen Ausrüstungsteilen oder dem Herdkasten durch einen gekrümmten Ablenkkörper q umgeben wird, der um die ganze Kabine herum entsprechend den Pfeilen B" einen Teil der Luft ablenkt, die sonst gegen die Kabine und seine Fenster oder Luken 7 anprallen würde. Die Stelle für die Anbringung des Ablenkkörpers q wird derart gewählt, daß zugleich der Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung herabgesetzt und gleichzeitig ein wirksamer Schutz der Fenster oder Luken gegen Fremdkörper, Öl, Rauch, Dampf, Regen oder sontige verschmutzende und die Sicht beeinträchtigende Einflüsse erzielt wird.

Der Ablenkkörper q ist derart angeordnet, daß das Gesichtsfeld nicht geschmälert wird. Er kann grundsätzlich in derselben Weise wie nach Fig. 1 ausgebildet sein, d. h. er muß mit Hilfsflächen q¹ zusammenwirken, die düsenartige Durchlässe geeigneter Richtung bilden. Die notwendige Luft zur Erhaltung des ständigen Luftkörpers C" (Fig. 2), der auf diese Weise vor der Kabine 6, den Fenstern und Luken gebildet wird, wird zweckmäßig dem Luftkörper entnommen, der den

zylindrischen Körper gegen Wärmeabgabe schützt und der selbst ebenfalls mittels des Ablenkkörpers b gebildet wird. Auf diese Weise erzielt man vor der Kabine und ihren 5' Fenstern bzw. Luken eine verhältnismäßig warme Lufthülle, die selbst im Winter eine über o° hinabgehende Temperatur besitzt und so das Vereisen der Fensterscheiben verhindert.

ίο Die in der Ablenkfläche q vorzusehenden Öffnungen für die Zuleitung dieser Warmluft können in der Weise ausgebildet und angeordnet sein, daß eine leichte Drehbewegung des Luftkörpers C" entsprechend dem Pfeile C" (Fig. 2) eintritt, um die Luft am Herdkasten vorbeiziehen zu lassen und sie kurz vor Beaufschlagung der Fensterscheiben gleichmäßig aufzuwärmen. Besondere Mittel können vorgesehen sein, um diese Wirkung nur bei großen Frösten zu erzielen. Mit Hilfe einer gegebenenfalls selbsttätigen Reguliervorrichtung lassen sich entweder die Abmessungen der Öffnungen für die Zulei tung der Warmluft oder ihre Richtung einstellen, damit die warmen Luftströme nach Belieben die Scheiben oder sonstigen abzuschirmenden Teile beaufschlagen oder nicht. Bei anderen Anwendungen ließe sich in derselben Weise eine Abkühlung anstatt der Anwärmung erzielen, wozu die Richtung der Ablenkflächen nötigenfalls durch eine Hilfskrafteinrichtung oder eine sonstige, gegebenenfalls selbsttätige Anordnung verändert wird. Die beweglichen Teile an der Unterseite der Lokomotive werden dadurch geschützt, daß um dieselben die Bildung von Luftkörpern bewirkt wird, die sich mit ihnen fortbewegen, um die Energieverluste herabzusetzen, und zwar z.B. mittels Ablenkkörper, von denen zwei bei r unter dem Rahmen 2 (Fig. 3) dargestellt sind. Diese Vorrichtungen lenken die Luft in der Richtung der Pfeile D" ab. Auf dem vorderen Querträger des Rahmens 2 wird ein Ablenkkörper s angeordnet, der nur die zur Verbrennung notwendige Luft nach dem Boden (Pfeil E") ablenkt, um soweit als möglich Wirbel im Gestänge zu vermeiden. Die seitlich hintereinander unter dem Rahmen 2 angeordneten Ablenkkörper t können ebenfalls dazu beitragen, um längs der in Bewegung befindlichen Teile die ununterbrochene Abschirmung zu erzielen.

Ferner -werden symmetrisch zur Längsmittellinie der Lokomotive und hinter dem Schornstein 8 zwei Ablenkkörper κ vorgesehen, die schraubenförmig oder jedenfalls schräg am zylindrischen Körper 1 herumgelegt werden, um mit Hilfe des entsprechend den Pfeilen G" ,über diesen Körper 1 und hinter den Schornstein 8 abgelenkten Strömungsmittels einen Körper H mit hohem statischem Druck ohne oder fast ohne Wirbelbildung zu erzielen. Dieser Körper H verhindert die vorzeitige "Ablenkung und Niederschlagung der Rauchschwaden 9, die aus dem Schornstein 8 austreten, wodurch die Klarheit des Gesichtsfeldes vor den Kabinenfenstern bzw. dem Führerstand gewährleistet wird.

Die Ablenkkörper u könnten mit dem Ablenkkörper q zu einem einzigen Teil vereinigt sein.

In der abgeänderten Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 ist der vordere Ablenkkörper b zum Teil kreisrund und von ahnlicher Gestalt wie der abzuschirmende zylindrische Teil r. Er lenkt die Luftströme entsprechend den Pfeilen A" um den zylindrischen Körper herum ab. Die in der Mitte der Fläche b vorgesehene Öffnung i führt dem vorderen Luftkörper, der zur Abschirmung des Ganzen dient, Luft zu.

Wie festzustellen ist, bleiben bei dieser Anordnung alle Teile der Lokomotive trotz der aerodynamischen Abschirmung leicht und unmittelbar zugänglich. Im Falle der Anwendung eines derartigen runden Ablenkkörpers b an der Vorderseite eines Flugzeugrumpfes dient die in die Öffnung i eindringende Luft gleichzeitig zur Abkühlung des 9" Motors.

Im allgemeinen lassen sich diese Vorrichtungen, die die aerodynamische und visuelle und selbst thermische Abschirmung vereinigen, ganz oder teilweise an Kraftfahrzeugen, Flugzeugen usw. anwenden, indem die entweder an der Motorhaube der Kraftfahrzeuge oder an den Kühlern der Flugmotoren erwärmte Luft auf das beste ausgenutzt wird.

Im Rahmen der Erfindung lassen sich zuweilen auch Vorrichtungen vorsehen, um die zu heißen oder zu kalten Strömungsmittel bei weitgehendster Herabsetzung des hierdurch verursachten BewegungsWiderstandes abzu- 10s lenken.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist auch bei Flugzeugen anwendbar und dient namentlich zur Abschirmung der Beobachtungs- oder der Maschinengewehrkanzeln durch Bildung eines stabilen Luftkörpers über ihrer öffnung oder um dieselbe herum oder auch gleichzeitig über und um dieselbe herum.

Wie in Fig. 7 dargestellt, werden auf dem Flugzeugrumpf k Ablenkflächen ν angeordnet, die die Luft entsprechend den Pfeilen K" von dem Kopf / des Piloten ablenken, um eine Art Umhüllung aus Luftströmen zu bilden.

Auf diese Weise wird ein stabiler Luftkörper geschaffen. Zum Ausgleich der Luftabzüge, die durch die seitlichen Luftströme eintreten und das Bestreben haben können, den

Druck im Innern des Luftkörpers herabzusetzen, wird erfindungsgemäß der vordere Lufteinlaß i 'zwischen den Flächen ν (Fig. 7) vorgesehen. Man kann auch noch hinter dem Luftkörper bzw. an dessen Seiten Ablenkflächen χ anordnen, die eine Umkehr der Luftstrahlen in der durch die Pfeile M" angedeuteten Richtung gewährleisten.

Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich zur Abschirmung der Fahr- oder Schwimmwerke an Flugzeugen und können selbst die Beseitigung jeglicher Scheiben vor dem Piloten ermöglichen.

Im allgemeinen läßt sich der Bewegungswiderstand jedes beliebigen Teiles eines beweglichen Apparates dadurch herabsetzen, daß dieser von einer aerodynamischen Schutzhülle aus Luft unter hohem statischem Druck umgeben wird, die sich nur durch eine schwache Bewegung in bezug auf den von 2u ihr abgeschirmten Teil des Apparates verstellt.

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zur Verminderung des Widerstandes von bewegten Körpern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mittels vorgestellter Ablenkkörper, die einen Schirm bilden, dem weitere Ablenkkörper überlagert sind, und bei welchen zwischen dem Schirm und dem bewegten Körper sich ein Totluftgebiet befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm an der Spitze eine oder mehrere nach hinten divergierende Öffnungen zur Speisung des Totluftgebietes aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERLIN. GF-DMK'.UT IN ΠΚίί