EA003533B1 - High-speed transportation module - Google Patents
High-speed transportation module Download PDFInfo
- Publication number
- EA003533B1 EA003533B1 EA200200734A EA200200734A EA003533B1 EA 003533 B1 EA003533 B1 EA 003533B1 EA 200200734 A EA200200734 A EA 200200734A EA 200200734 A EA200200734 A EA 200200734A EA 003533 B1 EA003533 B1 EA 003533B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- points
- transport module
- module according
- curvature
- middle portion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics
Landscapes
- Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к построению транспортных средств с высокими аэродинамическими характеристиками, и может быть использовано в высокоскоростных транспортных системах.
Известно техническое решение, направленное на улучшение аэродинамики транспортных средств за счет выполнения их кузова по форме, максимально приближенной к форме тела вращения (В.-Г. Хуго. Аэродинамика автомобиля, Москва, Машиностроение, 1987, стр.32).
Однако в известном техническом решении выполнение требований к улучшению аэродинамики кузова вступает в противоречия с требованиями по его внутренней компоновке, что, в итоге, не позволяет реализовать оптимальное использование внутреннего объема кузова.
Известно также использование кузовов транспортных средств, в которых реализованы рекомендации по оптимизации аэродинамических характеристик за счет приближения их формы к форме тела вращения с одновременным учетом стилистических и эргонометрических требований, предъявляемых к ним именно как к транспортным средствам (В.-Г. Хуго. Аэродинамика автомобиля, Москва, Машиностроение, 1987, стр.42).
Однако при известности пути решения задачи реальные условия эксплуатации, когда транспортное средство расположено в непосредственной близости от дорожного полотна, не позволяют добиться минимальных значений коэффициента аэродинамического сопротивления.
Наиболее близким к изобретению является высокоскоростной транспортный модуль (используемый в струнной транспортной системе Юницкого), содержащий кузов обтекаемой формы с плавно сопряженными между собой сферообразной передней, каплеобразной средней, имеющей уплощенную нижнюю поверхность, и конусообразной задней частями (Журнал Эврика № 3, 1998, стр. 53-55). В нижней части кузова размещены колеса, установленные в два ряда. Движение транспортного модуля обеспечивает установленный в кузове привод с системой управления.
При значениях скоростей в любой транспортной системе свыше 300 км/ч одной из основных становится задача по снижению коэффициента аэродинамического сопротивления транспортного модуля, т.к. сопротивление воздуха в суммарном сопротивлении движению составляет более 90%. Соответственно мощность привода транспортного средства и его экономичность на 90% и более определяются именно аэродинамическими характеристиками кузова модуля. Кроме того, при движении транспортного модуля с высокими значениями скоростей воздействие различных внешних фак торов вызывает необходимость в стабилизации положения транспортного модуля по траектории его движения.
Форма кузова известного транспортного модуля не обеспечивает получения минимально возможного значения коэффициента аэродинамического сопротивления. Это объясняется тем, что при решении в нем задачи по оптимальному обтеканию воздухом передней части кузова изза необходимости соблюдения требований, предъявляемых к габаритной длине транспортного модуля, на задней части его кузова неизбежно происходит отрыв воздушного потока, вызванный невозможностью устранения скачков давления. Кроме того, в известном техническом решении не решена проблема по оптимизации выбора площади фронтальной поверхности (миделя) кузова, который, так же, как и коэффициент аэродинамического сопротивления, прямым образом влияет на сопротивление воздуха движению транспортного модуля. Указанные причины не позволяет оптимизировать показатели транспортного модуля с точки зрения энергетических характеристик. Отсутствие каких либо средств для стабилизации положения транспортного модуля по траектории движения приводит его к зависимости от воздействия различных дестабилизирующих внешних причин, например боковых порывов ветра.
В основу изобретения положена задача повышения энергетических показателей транспортного модуля за счет снижения потерь, определяемых его аэродинамическими характеристиками, а также повышения стабильности положения его по траектории движения.
Решение поставленной задачи (результат) в высокоскоростном транспортном модуле, содержащем кузов обтекаемой формы с плавно сопряженными между собой сферообразной передней, каплеобразной средней, имеющей уплощенную нижнюю поверхность, и конусообразной задней частями, а также размещенные в нижней части кузова в два ряда колеса, связанные с приводом, обеспечивается тем, что задняя конусообразная часть кузова в продольном направлении выполнена знакопеременной кривизны, а ее оконечность имеет клиновидный профиль, ребро которого образует заднюю кромку кузова, расположенную горизонтально либо вертикально, при этом длины передней, средней и задней частей кузова удовлетворяют соотношениям
Ζ, м ί/Λ 0,25-^-5 0,75
А где Ьэ - длина передней части кузова, от крайней передней точки до точек линии сопряжения поверхности передней части с нижней уплощенной поверхностью средней части кузова, м;
Ε.ι - длина задней части кузова, от крайней задней точки до точек линии сопряжения поверхности задней части с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м.
Решение задачи достигается также тем, что длина средней части кузова и расстояние между рядами колес удовлетворяют соотношению < -1 < 10 ^2 где Ь1 - длина средней части кузова между точками линии сопряжения поверхностей передней и задней частей кузова с нижней уплощенной поверхностью средней части кузова, м;
1,2 - расстояние между рядами колес, м.
Решение достигается также тем, что точки линии сопряжения поверхностей задней части кузова, имеющих разные знаки кривизны, находятся от линии точек сопряжения поверхностей средней и задней частей кузова на расстоянии, удовлетворяющем соотношению
0,05 < Ь. < о,5 £
где Ь5 - расстояние от точек линии изменения знака кривизны поверхности задней части кузова до точек линии сопряжения поверхностей средней и задней частей кузова, м.
Решение задачи достигается также тем, что площадь максимального поперечного сечения средней части кузова и площадь максимального поперечного сечения задней части кузова удов летворяют соотношению
где 8задн. - площадь максимального поперечного сечения задней части кузова, м2;
8сред.тах - площадь максимального поперечного сечения средней части кузова, м2.
Указанный результат достигается также тем, что сопряжение каплеобразной верхней и уплощенной нижней поверхностей средней час ти кузова выполнено согласно условию
О'
0,1 <—^<0,9 Я, где Н1 - максимальная высота верхней части кузова от линии, проходящей через точки кузова с вертикальным положением касательной, м;
Н2 - соответствующая высота нижней части кузова от линии, проходящей через точки кузова с вертикальным положением касательной, м.
Решение обеспечивается и тем, что боковые поверхности средней части кузова выпол нены в продольном направлении с отрицательной кривизной, а также тем, что нижняя поверхность средней части кузова выполнена в продольном направлении с отрицательной кривизной.
Выполнение верхней поверхности задней части кузова транспортного модуля знакопеременной кривизны при указанных соотношениях длин его частей позволяет оптимизировать об текание кузова набегающим воздушным потоком. Наличие плавного перехода кривизны задней части кузова от положительного значения к отрицательному, т.е. от выпуклой формы к вогнутой, как показали результаты аэродинамических испытаний, позволяет, практически, без увеличения габаритной длины задней части кузова - только за счет устранения скачков давления - значительно снизить коэффициент аэродинамического сопротивления модуля.
Выполнение задней конусообразной части кузова с оконечностью в виде клиновидного профиля, заканчивающейся задней кромкой, ориентированной горизонтально или вертикально, обеспечивает стабилизацию транспортного модуля в поперечном направлении относительно плоскости ориентации клиновидного профиля.
Выбор размеров передней, средней и задней частей кузова транспортного модуля из условий
Ь,
0,1 </<0,5 ^1
Ь.
0,2</<0,75 Л позволяет повысить энергетические показатели транспортного модуля и обеспечить его динамическую устойчивость на рельсовом пути.
Уменьшение длины передней части кузова за границы, определяемые указанным соотношением, не позволяет оптимизировать выбор кривизны лобовой части с точки зрения уменьшения коэффициента аэродинамического сопротивления. Увеличение же длины за указанные границы приводит к понижению динамической устойчивости транспортного модуля из-за рыскания большой консоли передней части кузова.
Уменьшение длины задней части кузова за границы, определяемые указанным соотношением, не позволяет реализовать требования по получению плавного перехода от выпуклой поверхности к вогнутой, т. е. исключить появление скачков давления на задней части кузова. Увеличение же длины задней части кузова за указанные границы приводит к понижению динамической устойчивости транспортного модуля из-за рыскания большой консоли задней части кузова.
Выбор длины средней части кузова и расстояния между рядами колес, исходя из условия
позволяет, при оптимизированном, с точки зрения аэродинамических характеристик, выполнении кузова транспортного модуля, обеспечивать его динамическую устойчивость на рельсовом пути при высокоскоростном движении.
При уменьшении отношения длины средней части кузова к расстоянию между рядами колес до значения, меньше указанного, возни кают трудности по обеспечению необходимых, с точки зрения аэродинамических характеристик, обводов кузова. При этом соблюдение требований по оптимизации аэродинамических характеристик приводит к относительному удлинению передней и задней частей кузова, при котором их размер становится соизмеримым с длиной средней части, что, как следствие, вызывает появление динамической неустойчивости, которая при боковых порывах ветра может привести к сходу модуля с рельсового пути. При увеличении значения этого отношения за указанные пределы кузов транспортного модуля вытягивается в длину, а форма средней части кузова приближается к цилиндрической, что приводит к увеличению площади боковой поверхности, и соответственно к увеличению площади боковой поверхности, и соответственно к увеличению аэродинамического сопротивления.
Выбор положения точек линии изменения знака кривизны поверхности задней части кузова по отношению к точкам линии сопряжения поверхностей средней и задней части кузова, удовлетворяющий условию
определяется требованиями, предъявляемыми к задней части транспортного модуля с точки зрения получения оптимальных аэродинамических характеристик.
Уменьшение расстояния от точек линии изменения знака кривизны конусообразной поверхности задней части кузова до точек линии сопряжения поверхностей средней и задней части кузова приведет к возможности срыва воздушного потока за счет появления большого градиента давления при переходе от средней к задней части кузова. Увеличение же этого расстояния за пределы, определяемые указанным соотношением, приведет к снижению динамической устойчивости транспортного модуля из-за рыскания большой консоли задней части кузова.
Выбор площади максимального поперечного сечения средней части кузова и площади максимального поперечного сечения задней части кузова в соответствии с отношением с
0,2 < ** <0,75 шах определяется требованиями к получению необходимой кривизны поверхности средней части кузова для его плавного обтекания воздушным потоком. При наличии ограничений на габаритную длину кузова транспортного модуля указанное условие выполнения кривизны поверхности средней части, как показали аэродинамические испытания, является наиболее оптимальным с точки зрения снижения коэффициента аэродинамического сопротивления.
Выбор площади максимального поперечного сечения задней части кузова, меньшей определяемой указанным выражением, приводит к отрыву воздушного потока от кузова и соответственно к ухудшению его аэродинамических характеристик. В случае же выбора площади больше, чем в указанном выражении, ухудшается динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней части кузова.
Выбор соотношения высот при сопряжении каплеобразной верхней и уплощенной нижней поверхностей средней части кузова из условия
ОД < < 0,9
Ηχ позволяет, как показали аэродинамические испытания, при сохранении оптимизированных значений коэффициента аэродинамического сопротивления реализовать требования к форме кузова, выдвигаемые с точки зрения эргономики и конкретного предназначения транспортного модуля.
При выполнении боковых поверхностей средней части кузова транспортного модуля с отрицательной кривизной в продольном направлении их вогнутая форма позволяет, при оптимизации использования внутреннего объема кузова, уменьшить площадь его фронтальной поверхности (миделя) и соответственно силу сопротивления воздуха.
Выполнение нижней поверхности средней части кузова с отрицательной кривизной в продольном направлении позволяет уменьшить максимальную высоту кузова, не изменяя оптимизированного профиля верхней части кузова, что приводит к уменьшению максимальной площади поперечного сечения и соответственно к снижению лобового и бокового аэродинамического сопротивления. Кроме того, в результате указанного выполнения нижней поверхности, средняя часть кузова будет приподнята над рельсами и путевой структурой, что, как показали испытания, положительно скажется как на снижении коэффициента аэродинамического сопротивления, так и на снижении уровня шума при высоких скоростях движения транспортного модуля.
В зависимости от степени кривизны задней конусообразной части кузова, задняя кромка может быть прямой, вогнутой или выпуклой формы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где в проекциях представлены на фиг. 1а, 1б, 1в - высокоскоростной транспортный модуль при среднем и крайних значениях отношений длины средней части кузова к расстоянию между рядами колес;
на фиг. 2а, 2б, 2в - высокоскоростной транспортный модуль при среднем и крайних значениях условий выполнения передней и задней частей кузова;
на фиг. 3 а, 3б, 3в - высокоскоростной транспортный модуль при различных местах нахождения линии, проходящей через точки изменения знака кривизны поверхности задней части кузова;
на фиг. 4а, 4б, 4в - высокоскоростной транспортный модуль при среднем и крайних значениях отношений площади максимального поперечного сечения задней части кузова к площади максимального поперечного сечения средней части кузова;
на фиг. 5а, 5б, 5в - высокоскоростной транспортный модуль при крайних и среднем значениях соотношений максимальных высот при сопряжении каплеобразной верхней и уплощенной нижней поверхности средней части кузова;
на фиг. 6 - высокоскоростной транспортный модуль с отрицательной кривизной боковых поверхностей средней части кузова;
на фиг. 7 - высокоскоростной транспортный модуль с отрицательной кривизной нижней поверхности средней части кузова;
на фиг. 8а, 8б, 8в - высокоскоростной транспортный модуль с оконечностью задней части кузова в виде клиновидного профиля с задней кромкой, ориентированной горизонтально;
на фиг. 9а, 9б, 9в - высокоскоростной транспортный модуль с оконечностью задней части кузова в виде клиновидного профиля с задней кромкой, ориентированной вертикально;
на фиг. 10 - возможный вариант двухкорпусного выполнения высокоскоростного транспортного модуля;
на фиг. 11 - вариант трехкорпусного выполнения высокоскоростного транспортного модуля.
Высокоскоростной транспортный модуль состоит (фиг. 1а, 1б, 1в) из кузова 1 обтекаемой формы с плавно сопряженными между собой сферообразной передней 2, каплеобразной средней 3 и конусообразной задней 4 частями. Нижняя поверхность 5 средней части кузова выполнена уплощенной. В нижней части кузова установлены два ряда колес 7, взаимодействующих с путевой структурой 6. В кузове также размещены привод 8 с системой управления 9.
Длина Ь1 средней 3 части кузова, между точками линий сопряжения поверхностей передней 2 и задней 4 частей кузова с нижней поверхностью 5 средней части кузова, при выбранном расстоянии Ь2 между рядами колес, определяется, исходя из необходимой динамической устойчивости транспортного модуля при выбранной форме кузова 1.
Длины Ь3 передней 2 и Ь4 задней 4 частей кузова 1 (фиг. 2а, 2б, 2в) определяются, исходя из обеспечения динамической устойчивости транспортного модуля и оптимизации значения коэффициента аэродинамического сопротивления.
Задняя 4 конусообразная часть кузова 1 выполнена в продольном направлении со знакопеременной кривизной (фиг. 3 а, 3б, 3в). Переход от выпуклой формы поверхности к вогнутой осуществлен в точках 10 линии, положение которой определяется, исходя из требований по оптимизации обтекания кузова 1 набегающим воздушным потоком при различных режимах эксплуатации и конкретного конструктивного его выполнения.
Площадь 8задн. максимального поперечного сечения А-А задней 4 части кузова (фиг. 4а, 4б, 4в) по отношению к площади 8сред.тах максимального поперечного сечения средней 3 части кузова определяет условия оптимального обтекания воздушными потоками кузова 1 модуля при соблюдении требований к динамической устойчивости.
Соотношение максимальных значений высот Н1 и Н2, измеряемых от линии, проходящей через точки 11 и 11 при сопряжении соответственно каплеобразной верхней 12 и уплощенной нижней 5 поверхностей средней части 3 кузова (фиг. 5а, 5б, 5в), определяется из требований по минимизации фронтальной поверхности кузова и требований по оптимизации коэффициента аэродинамического сопротивления, а также с учетом требований с точки зрения эргономики, в зависимости от конкретного предназначения транспортного модуля.
Боковые поверхности 13 средней 3 части кузова 1 (фиг. 6), выполненные в продольном направлении с отрицательной кривизной, обеспечивают оптимизированное обтекание кузова 1 набегающими воздушными потоками.
Нижняя поверхность 5 средней 3 части кузова 1 (фиг. 7), выполненная в продольном направлении с отрицательной кривизной, обеспечивает оптимизацию обтекания кузова 1 набегающими воздушными потоками и снижает уровень шума.
Задняя кромка 14, образованная клиновидным профилем оконечности кузова, может быть расположена в горизонтальной (фиг. 8а, 8б, 8в) или вертикальной (фиг. 9а, 9б, 9в) плоскостях и иметь прямую (фиг. 8б, 9б), выпуклую (фиг. 8а, 9а) или вогнутую (фиг. 8в, 9в) форму. При стремлении к бесконечности радиуса кривизны образующей в одной из плоскостей кривизна может выродиться в прямую линию, определяя максимальную ширину задней кромки 14 (фиг. 8в, 9в).
Транспортный модуль описан в системе координат, когда он размещен на горизонтальной путевой структуре (т.е. когда нижние поверхности его колес расположены в горизонтальной плоскости).
Движение транспортных модулей со скоростями 300 км/ч и выше приводит к тому, что основополагающим фактором, оказывающим влияние на энергетические показатели транспортного модуля, становится его сопротивление набегающему воздушному потоку, величина которого пропорциональна квадрату скорости движения, площади фронтальной поверхности (миделю) и коэффициенту аэродинамического сопротивления.
При движении транспортного модуля набегающий воздушный поток равномерно, без отрывов, обтекает плавно сопряженные между собой переднюю сферообразную 2 и среднюю каплеобразную 3 части кузова 1 (фиг. 1а, 1б, 1в). При сходе воздушного потока с задней 4 конусообразной части кузова 1 за счет выполнения ее образующей в продольном направлении со знакопеременной кривизной обеспечивается плавное (без скачков) изменение давления. Это позволяет избежать отрывов воздушного потока от кузова 1 и, соответственно, улучшить коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного модуля без неоправданного увеличения его габаритной длины.
Одновременно при выполнении образующих задней 4 части кузова 1 с оконечностью в виде клиновидного профиля с горизонтальной или вертикальной задней кромкой (фиг. 8а, 8б, 8в, 9а, 9б, 9в) сформированный на клиновидном профиле воздушный поток, сходя с задней кромки 14, оказывает стабилизирующее воздействие на транспортный модуль в одной из ортогональных плоскостей (линия пересечения которых совпадает с траекторией движения).
Выбранная форма кузова 1 транспортного модуля, обеспечивающая высокие значения развиваемых им скоростей, определяет, в свою очередь, и требования по обеспечению динамической устойчивости модуля на путевой структуре 6.
Так, при выбранном расстоянии Ь2 между рядами колес 7, взаимодействующими с рельсами путевой структуры 6, выбор длины Ь1 средней 3 части кузова 1 между точками линий сопряжения поверхностей передней 2 и задней 4 частей кузова с нижней поверхностью 5 средней части кузова должен осуществляться из условия
Оптимальное значение отношения Ъ ' (фиг. 1а) позволяет при движении транспортного модуля достаточно просто обеспечить необходимое значение его динамической устойчивости при выбранной форме кузова 1.
При выполнении кузова 1 транспортного модуР = 1 ля со значением отношения меньшим, чем Ъ (фиг. 1б), возникают чисто конструктивные трудности по реализации формы кузова, обеспечивающей плавное обтекание его набегающим воздушным потоком с одновременным обеспечением динамической устойчивости, т. к. требования к оптимальному, с точки зрения коэффициента аэродинамического сопротивления, выполнению кузова приводит к относительному удлинению передней 2 и задней 4 его частей и соответственно к понижению динамической устойчивости транспортного модуля.
В случае выполнения кузова 1 транспортного модуля со значением отношения большим, чем С10 (фиг. 1в), с учетом ограничений на его поперечные размеры, при движении с большими скоростями, значительную роль начинает играть вырождение средней 3 части кузова в цилиндр, что приводит к увеличению площади боковой поверхности и соответственно к увеличению аэродинамического сопротивления.
Большое влияние на коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного модуля и соответственно на потери, возникающие при указанных скоростях движения, оказывают плавность сопряжения передней 2, средней 3 и задней 4 частей кузова и выступающие части конструкции, в частности колеса 7, связывающие кузов с путевой структурой 6.
Для решения задачи по плавному сопряжению сферообразной передней 2, каплеобразной средней 3 и конусообразной задней 4 частей корпуса 1 при уже реализованных, с точки зрения оптимизации коэффициента аэродинамического сопротивления, требованиях к форме кузова, в корпусных нишах по краям средней 3 части которого установлены колеса 7, возникает необходимость в определенном выборе размеров Ь3 и Ь4 соответственно передней 2 и задней 4 частей кузова 1.
Так, расстояние Ь3 (фиг. 2а, 2б, 2в) от крайней передней точки кузова 1 до точек линии сопряжения поверхности передней 2 части с нижней 5 уплощенной поверхностью средней 3 части кузова 1 и расстояние Ь4 от крайней задней точки кузова до точек линии сопряжения поверхности задней 4 части с уплощенной нижней 5 поверхностью средней 3 части кузова 1 по отношению к длине Ь1 средней 3 части должны выбираться соответственно из условий
0,1 < А <0 5 с
0,2 < — < 0,75 _ „ — =0,3 и А = о,4
Средние значения отношений 4 4 (фиг. 2а) позволяют без особых трудностей обеспечить построение кузова 1 транспортного модуля с необходимыми аэродинамическими обводами.
При выполнении кузова 1 транспортного модуля со значениями отношений меньше, чем 4. = 0,1 Р- = 0,2 (фиг. 2б) и 4 (фиг. 2в), возникают конструктивные сложности по обеспечению плавного сопряжения передней 2, задней 4 и средней 3 частей кузова 1, при условии соблюдения требований к его форме, с точки зрения оптимизации аэродинамических характеристик транспортного модуля.
В случае выполнения кузова 1 транспортного модуля со значениями отношений больше,
Ь. = 0,5 А = 0,75 чем 4 (фиг. 2в) и 4 (фиг. 2б), ухудша ется динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рыскания большой консоли передней 2 и задней 4 частей кузова 1.
При сходе воздушного потока с задней 4 части кузова 1 на аэродинамические характеристики транспортного модуля, при его движении с высокой скоростью, значительное влияние оказывает расстояние Ь5 (фиг. 3а, 3б, 3в), на котором расположены точки 10 линии изменения знака кривизны поверхности задней 4 части кузова 1 от точек линии сопряжения поверхностей средней 3 и задней 4 частей кузова. Так, при фиксированных габаритной длине транспортного модуля и соответственно размере Ь1 средней 3 части кузова положение точек 10 на задней 4 части кузова, через которые проходит указанная линия, определяется условием
— = °·3
При среднем значении отношения А (фиг. 3 а) достаточно просто реализовать требования по обеспечению плавного схода воздушного потока с задней 4 части кузова 1 и разумного выбора длины самой задней 4 части, влияющей на динамическую устойчивость транспортного модуля на путевой структуре 6.
При выполнении кузова 1 транспортного модуля со значениями соотношений меньше, — = 0,05 чем £ι (фиг. 3б), становится реальным срыв воздушного потока при переходе от средней 3 части кузова 1 к его задней 4 части.
В случае выполнения кузова 1 транспортного модуля со значениями отношений больше, — = 0,5 чем А (фиг. 3в), при соблюдении требований к форме задней 4 части, с точки зрения оп тимизации аэродинамических характеристик, ухудшается динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней 4 части кузова.
Большое значение на аэродинамические характеристики транспортного модуля (при его высокоскоростном движении) оказывает величина кривизны верхней каплеобразной 12 поверхности средней 3 части кузова 1 (фиг. 4а, 4б, 4в).
Наиболее оптимальным для получения вы соких аэродинамических характеристик, соответствующих каплеобразному профилю, при наличии ограничений на габаритную длину транспортного модуля является условие, когда с
2 < < 0,75 ^сред. тах.
При выполнении кузова 1 со значением $·* = 0,5 отношения (фиг. 4а) удается достаточ но просто получить оптимальное значение коэффициента аэродинамического сопротивления, учитывая ограничения на габаритную длину транспортного модуля.
В случае выбора значения отношения больше, чем 0,75 (фиг. 46), для обеспечения плавного схода воздушного потока возникает необходимость в удлинении задней 4 части кузова 1, что понижает динамическую устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней 4 части кузова.
При выполнении кузова 1 транспортного = 0,2 модуля с отношением меньше (фиг. 4в) возникают причины для отрыва воздушного потока.
В зависимости от конкретного предназначения и областей использования высокоскоростной транспортный модуль может иметь различное соотношение максимальной высоты Н1 верхней части кузова 1 и соответствующей ей высоты Н2 нижней части от линии, проходящей через точки 11 и 11' кузова с вертикальным положением касательной (фиг. 5а, 5б, 5 в).
Учитывая, что реально высокоскоростной транспортный модуль может использоваться как для пассажирских перевозок, так и для перевозок грузов различной массы, указанное отношение определяется условием
Одним из оптимальных условий для выполнения кузова 1 транспортного модуля, предназначенного для пассажирских перевозок, ^ = 0,5 представляется н< (фиг. 5а). При этом условии достаточно легко реализуются требования, предъявляемые к транспортному модулю с точки зрения эргономики и получения оптимального значения коэффициента аэродинамического сопротивления.
Выполнение транспортного модуля, например, для перевозки грузов большой массы, с ^ = 0,1 отношением меньше (фиг. 5б) представляется нецелесообразным из-за значительного отклонения от формы кузова, обладающей наименьшим коэффициентом аэродинамического сопротивления.
„ = 0,9
Выбор значений отношения больше (фиг. 5в) затрудняет размещение колес 7 в корпусных нишах, что также отрицательно сказывается на аэродинамических характеристиках транспортного модуля.
На величину сопротивления воздуха движению транспортного модуля, наряду с коэффициентом аэродинамического сопротивления, большое значение оказывает и площадь его фронтальной поверхности (мидель).
Для уменьшения площади лобовой по верхности и соответственно улучшения аэродинамических характеристик боковые поверхности 13 средней 3 части кузова 1 (фиг. 6) выпол няются в продольном направлении с отрицательной кривизной, что одновременно позволя ет оптимизировать использование внутреннего объема кузова транспортного модуля.
Снижению максимальной площади поперечного сечения, и соответственно высоты кузова 1, лобового и, частично, бокового аэродинамического сопротивления, способствует также выполнение нижней 5 поверхности кузова в продольном направлении с отрицательной кривизной (фиг. 7), т.е. приподнятой над путевой структурой.
Вогнутая форма нижней поверхности 5 средней части 3 кузова 1 при движении транспортного модуля приводит также (как показали аэродинамического испытания) к улучшению коэффициента аэродинамического сопротивления и к снижению уровня шума при высоких скоростях движения транспортного модуля.
Выполнение оконечности задней 4 части кузова 1 в виде клиновидного профиля с горизонтальной (фиг. 8а, 8б, 8в) или вертикальной (фиг. 9а, 9б, 9в) задней кромкой обеспечивает стабилизацию транспортного модуля в одной из плоскостей по направлению траектории движения.
В случае необходимости транспортный модуль может быть выполнен (фиг. 10, 11) состоящим из двух и трех кузовов, имеющих аналогичную форму.
Использование изобретения позволит значительно снизить влияние дестабилизирующих факторов и улучшить аэродинамические характеристики высокоскоростного транспортного модуля, что, в итоге, повысит энергетические и соответственно экономические показатели всей транспортной системы.
The invention relates to the field of transport engineering, namely the construction of vehicles with high aerodynamic characteristics, and can be used in high-speed transport systems.
Known technical solution aimed at improving the aerodynamics of vehicles by performing their body in a form as close as possible to the shape of the body of rotation (V.-G. Hugo. Aerodynamics of the car, Moscow, Mashinostroenie, 1987, p.32).
However, in a known technical solution, the fulfillment of the requirements for improving the aerodynamics of a body conflicts with the requirements for its internal layout, which, as a result, does not allow for the optimal use of the internal volume of the body.
It is also known to use vehicle bodies that implement recommendations for optimizing aerodynamic characteristics by approximating their shape to the shape of a rotational body while simultaneously taking into account stylistic and ergonometric requirements placed on them exactly as vehicles (V.-G. Hugo. Aerodynamics of a car , Moscow, Mechanical Engineering, 1987, p.42).
However, if the solution to the problem is known, the actual operating conditions, when the vehicle is located in the immediate vicinity of the roadway, do not allow achieving the minimum values of the aerodynamic drag coefficient.
The closest to the invention is a high-speed transport module (used in the Unitsky string transport system) containing a streamlined body with smoothly interconnected spheroidal front, drop-shaped medium, having a flattened lower surface, and a cone-shaped rear parts (Eureka No. 3, 1998, p. . 53-55). In the lower part of the body are placed wheels mounted in two rows. The movement of the transport module is provided by a drive mounted in the body with a control system.
At speeds in any transport system over 300 km / h, one of the main tasks is to reduce the drag coefficient of the transport module, since air resistance in the total resistance to movement is more than 90%. Accordingly, the drive power of the vehicle and its economy are 90% or more determined by the aerodynamic characteristics of the module body. In addition, when a transport module moves with high velocities, the effect of various external factors makes it necessary to stabilize the position of the transport module along its movement trajectory.
The body shape of the known transport module does not provide the minimum possible value of the drag coefficient. This is due to the fact that when it solves the problem of optimal airflow around the front of the body, due to the need to comply with the requirements for the overall length of the transport module, the air flow inevitably occurs at the back of its body due to the inability to eliminate pressure surges. In addition, the well-known technical solution has not solved the problem of optimizing the choice of the frontal surface area (mid-section) of the body, which, like the coefficient of aerodynamic drag, directly affects air resistance to the movement of the transport module. These reasons do not allow to optimize the performance of the transport module in terms of energy performance. The absence of any means to stabilize the position of the transport module along the path of movement leads it to depend on the effects of various destabilizing external causes, such as lateral gusts of wind.
The basis of the invention is the task of increasing the energy performance of the transport module by reducing the losses determined by its aerodynamic characteristics, as well as increasing the stability of its position along the movement trajectory.
The solution of the task (result) in a high-speed transport module containing a streamlined body with spherical anterior, droplet-shaped middle, having a flattened lower surface, and a conical rear parts, as well as wheels in the lower part of the body, connected with drive is ensured by the fact that the rear cone-shaped part of the body in the longitudinal direction is made of alternating curvature, and its extremity has a wedge-shaped profile, the edge of which forms adnyuyu edge body disposed horizontally or vertically, the length of the front, middle and rear satisfy
Ζ, m ί / Λ 0.25 - ^ - 5 0.75
Where Le is the length of the front part of the body, from the extreme front point to the points of the interface line of the front part with the lower flattened surface of the middle part of the body, m;
Ε.ι is the length of the rear part of the body, from the extreme rear point to the points of the line of conjugation of the rear surface with the flattened lower surface of the middle part of the body, m.
The solution of the problem is also achieved by the fact that the length of the middle part of the body and the distance between the rows of wheels satisfy the ratio <- 1 <10 ^ 2 where L 1 is the length of the middle part of the body between the points of the line of interface between the surfaces of the front and rear parts of the body with the lower flattened surface of the middle part , m;
1, 2 - distance between rows of wheels, m
The solution is also achieved by the fact that the points of the line of conjugation of the surfaces of the rear part of the body, which have different signs of curvature, are located from the line of the points of conjugation of the surfaces of the middle and rear parts of the body, at a distance satisfying the relation
0.05 <b. <o, £ 5
where L 5 is the distance from the points of the line of change of the sign of the curvature of the rear surface of the body to the points of the line of interface of the surfaces of the middle and rear parts of the body, m.
The solution of the problem is also achieved by the fact that the maximum cross-sectional area of the middle part of the body and the maximum cross-sectional area of the rear part of the body satisfy the relation
where 8 rear . - the area of the maximum cross section of the rear, m 2
8 nuduses that х is the area of the maximum cross section of the middle part of the body, m 2 .
This result is also achieved by the fact that the conjugation of the drop-shaped upper and flattened lower surfaces of the middle part of the body is made according to the condition
ABOUT'
0.1 <- ^ <0.9 I, where H 1 is the maximum height of the upper part of the body from the line passing through the body points with the vertical position of the tangent, m;
H 2 - the corresponding height of the lower part of the body from the line passing through the points of the body with the vertical position of the tangent, m.
The solution is ensured by the fact that the side surfaces of the middle part of the body are made in the longitudinal direction with negative curvature, and also by the fact that the lower surface of the middle part of the body is made in the longitudinal direction with negative curvature.
The implementation of the upper surface of the rear part of the body of the transport module of alternating curvature at the specified ratios of the lengths of its parts allows you to optimize the flow of the body by the incoming air flow. The presence of a smooth transition of the curvature of the rear of the body from a positive to a negative value, i.e. from the convex shape to the concave, as shown by the results of aerodynamic tests, it allows, practically without increasing the overall length of the rear part - only by eliminating pressure surges - to significantly reduce the coefficient of aerodynamic resistance of the module.
The execution of the rear cone-shaped part of the body with a tip in the form of a wedge-shaped profile, ending with a trailing edge, oriented horizontally or vertically, provides stabilization of the transport module in the transverse direction relative to the plane of orientation of the wedge-shaped profile.
Selection of the sizes of the front, middle and rear parts of the transport module from the conditions
B
0.1 </ <0.5 ^ 1
B.
0.2 </ <0.75 L allows to increase the energy performance of the transport module and to ensure its dynamic stability on the track.
Reducing the length of the front of the body beyond the limits, determined by the specified ratio, does not allow to optimize the choice of curvature of the frontal part from the point of view of reducing the coefficient of aerodynamic drag. Increasing the length beyond the specified limits leads to a decrease in the dynamic stability of the transport module due to the yaw of a large front body console.
Reducing the length of the rear part of the body beyond the boundaries determined by this ratio does not allow to realize the requirements for obtaining a smooth transition from a convex to a concave surface, i.e., to eliminate the appearance of pressure jumps on the rear part of the body. Increasing the length of the rear end of the body beyond the specified limits leads to a decrease in the dynamic stability of the transport module due to yawing of the large rear console.
The choice of the length of the middle part of the body and the distance between the rows of wheels, based on the condition
allows, when optimized, in terms of aerodynamic characteristics, the body of the transport module, to ensure its dynamic stability on the track with high-speed movement.
When reducing the ratio of the length of the middle part of the body to the distance between the rows of wheels to a value less than the specified one, it is difficult to ensure the necessary, in terms of aerodynamic characteristics, the contours of the body. At the same time, compliance with the requirements for optimizing the aerodynamic characteristics leads to a relative lengthening of the front and rear parts of the body, in which their size becomes comparable with the length of the middle part, which, as a result, causes the appearance of dynamic instability, which at lateral gusts of wind can lead to a descent of the module rail track. With an increase in the value of this ratio beyond the specified limits, the body of the transport module is stretched in length, and the shape of the middle part of the body approaches a cylindrical one, which leads to an increase in the lateral surface area and, consequently, an increase in the lateral surface area, and accordingly an increase in aerodynamic drag.
The choice of the position of the points of the line of change of the sign of the curvature of the rear of the body relative to the points of the line of conjugation of the surfaces of the middle and rear of the body, satisfying the condition
determined by the requirements for the rear of the transport module in terms of obtaining optimal aerodynamic characteristics.
Reducing the distance from the points of the line of change of the curvature sign of the conical surface of the rear part to the points of the line of interface between the surfaces of the middle and rear part will lead to the possibility of disrupting the air flow due to the appearance of a large pressure gradient when moving from the middle to the rear part of the body. Increasing this distance beyond the limits defined by this ratio will lead to a decrease in the dynamic stability of the transport module due to yawing of the large rear console.
Selection of the maximum cross-sectional area of the middle part of the body and the maximum cross-sectional area of the rear part of the body in accordance with the relation with
0.2 <** <0.75 check is determined by the requirements for obtaining the required curvature of the surface of the middle part of the body for its smooth airflow. In the presence of restrictions on the overall length of the transport module body, the specified condition for the fulfillment of the curvature of the surface of the middle part, as shown by aerodynamic tests, is the most optimal from the point of view of reducing the drag coefficient.
The choice of the maximum cross-sectional area of the rear part of the body, less defined by the specified expression, leads to the separation of the air flow from the body and, accordingly, to the deterioration of its aerodynamic characteristics. In the case of the choice of the area more than in the above expression, the dynamic stability of the transport module deteriorates due to the yaw of a large rear console.
The choice of the ratio of heights when pairing a drop-like upper and flattened lower surfaces of the middle part of the body from the condition
OD <<0.9
Ηχ allows, as shown by aerodynamic tests, while maintaining the optimized values of the aerodynamic drag coefficient to realize the body shape requirements put forward from the point of view of ergonomics and the specific purpose of the transport module.
When performing the side surfaces of the middle part of the transport module body with a negative curvature in the longitudinal direction, their concave shape allows, while optimizing the use of the internal volume of the body, to reduce the area of its frontal surface (mid-section) and, accordingly, the air resistance force.
Performing the lower surface of the middle part of the body with a negative curvature in the longitudinal direction allows to reduce the maximum body height without changing the optimized profile of the upper part of the body, which leads to a decrease in the maximum cross-sectional area and, accordingly, to a decrease in frontal and lateral aerodynamic drag. In addition, as a result of the specified lower surface, the middle part of the body will be raised above the rails and track structure, which, as shown by tests, will have a positive effect on reducing the drag coefficient and reducing the noise level at high speeds of movement of the transport module.
Depending on the degree of curvature of the rear cone-shaped part of the body, the rear edge may be straight, concave or convex.
The invention is illustrated by drawings, where the projections are presented in FIG. 1a, 1b, 1b - high-speed transport module with an average and extreme values of the ratio of the length of the middle part of the body to the distance between the rows of wheels;
in fig. 2a, 2b, 2b - high-speed transport module with the average and extreme values of the conditions of the front and rear parts of the body;
in fig. 3a, 3b, 3b - high-speed transport module at various locations of the line passing through the points of change of the sign of the curvature of the rear surface of the body;
in fig. 4a, 4b, 4b - high-speed transport module with an average and extreme values of the ratio of the area of the maximum cross section of the rear part of the body to the area of the maximum cross section of the middle part of the body;
in fig. 5a, 5b, 5b - high-speed transport module with extreme and average values of the ratios of maximum heights when mating a drop-shaped upper and flattened lower surface of the middle part of the body;
in fig. 6 - high-speed transport module with a negative curvature of the side surfaces of the middle part of the body;
in fig. 7 - high-speed transport module with a negative curvature of the lower surface of the middle part of the body;
in fig. 8a, 8b, 8b - high-speed transport module with a rear end of the body in the form of a wedge-shaped profile with a trailing edge oriented horizontally;
in fig. 9a, 9b, 9b - high-speed transport module with the rear end of the body in the form of a wedge-shaped profile with a trailing edge, oriented vertically;
in fig. 10 - a possible variant of a two-body high-speed transport module;
in fig. 11 is a variant of a three-speed high-speed transport module.
The high-speed transport module (Fig. 1a, 1b, 1c) consists of a streamlined body 1 with spherical anterior front 2, a droplet-shaped middle 3 and a conical rear 4 that are smoothly interconnected. The lower surface 5 of the middle part of the body is flattened. In the lower part of the body, there are two rows of wheels 7, interacting with the track structure 6. In the body, the drive 8 is also placed with the control system 9.
The length L 1 of the middle 3 of the body, between the points of the lines mating surfaces of the front 2 and rear 4 parts of the body with the bottom surface 5 of the middle part of the body, with a selected distance of b 2 between the rows of wheels, is determined based on the required dynamic stability of the transport module with the selected body shape one.
The lengths Ь 3 of the front 2 and Ь 4 of the rear 4 parts of the body 1 (Fig. 2a, 2b, 2c) are determined on the basis of ensuring the dynamic stability of the transport module and optimizing the value of the drag coefficient.
The rear 4 conical part of the body 1 is made in the longitudinal direction with alternating curvature (Fig. 3a, 3b, 3c). The transition from the convex shape of the surface to the concave one was made at points 10 of the line, the position of which is determined on the basis of the requirements for optimizing the flow of the body 1 by the incident air flow under various operating conditions and its specific design.
Area 8 rear . maximum cross section AA of the rear 4 of the body (Fig. 4a, 4b, 4c) with respect to the area of 8 environments . The maximum maximal cross-sectional area of the middle 3 of the body determines the conditions for the optimal flow of the body 1 of the module with airflow while observing the requirements for dynamic stability.
The ratio of the maximum heights H 1 and H 2 measured from the line passing through points 11 and 11 when mated, respectively, drop-shaped top 12 and flattened bottom 5 surfaces of the middle part 3 of the body (Fig. 5a, 5b, 5b), is determined from the requirements for minimization frontal surface of the body and the requirements for optimizing the drag coefficient, as well as taking into account the requirements in terms of ergonomics, depending on the specific purpose of the transport module.
The side surfaces 13 of the middle 3 of the body 1 (Fig. 6), made in the longitudinal direction with a negative curvature, provide an optimized flow of the body 1 by the oncoming air flow.
The lower surface 5 of the middle 3 of the body 1 (Fig. 7), made in the longitudinal direction with a negative curvature, provides optimization of the flow of the body 1 by the incoming air flow and reduces the noise level.
The rear edge 14 formed by the wedge-shaped profile of the body tip may be located in horizontal (Fig. 8a, 8b, 8b) or vertical (Fig. 9a, 9b, 9b) planes and have a straight (Fig. 8b, 9b), convex (Fig. 8a, 9a) or concave (Fig. 8c, 9c) form. As the radius of curvature of the generators tends to infinity, the curvature may degenerate into a straight line in one of the planes, determining the maximum width of the trailing edge 14 (Fig. 8c, 9c).
The transport module is described in the coordinate system when it is placed on a horizontal track structure (i.e. when the lower surfaces of its wheels are located in a horizontal plane).
The movement of transport modules with speeds of 300 km / h and above leads to the fact that a fundamental factor affecting the energy performance of the transport module is its resistance to the oncoming air flow, the value of which is proportional to the square of the speed of movement, the frontal area (mid-section) and the aerodynamic coefficient resistance.
When the transport module moves, the incoming air flow evenly, without breaks, flows around the front sphere-shaped 2 and middle drop-shaped 3 parts 1 of the body 1 smoothly interconnected (Fig. 1a, 1b, 1c). When the air flow from the rear 4 of the cone-shaped part of the body 1 due to the execution of its forming in the longitudinal direction with alternating curvature provides a smooth (without jumps) pressure change. This allows you to avoid separation of the air flow from the body 1 and, accordingly, to improve the coefficient of aerodynamic drag of the transport module without an unjustified increase in its overall length.
At the same time, when performing forming the rear 4 of the body 1 with an extremity in the form of a wedge-shaped profile with a horizontal or vertical rear edge (Fig. 8a, 8b, 8b, 9a, 9b, 9b), the air flow formed on the wedge-shaped profile, moving from the rear edge 14, has stabilizing effect on the transport module in one of the orthogonal planes (the line of intersection of which coincides with the trajectory of motion).
The selected shape of the body 1 of the transport module, which ensures high values of the speeds developed by it, determines, in turn, the requirements for ensuring the dynamic stability of the module on the track structure 6.
So, with the selected distance L 2 between the rows of wheels 7 interacting with the rails of the track structure 6, the choice of the length L 1 of the middle 3 of the body 1 between the points of the lines of interface between the surfaces of the front 2 and the rear 4 of the body with the lower surface 5 of the middle part of the body conditions
The optimal value of the ratio b '(Fig. 1a) allows for the movement of the transport module to simply provide the necessary value of its dynamic stability with the selected body shape 1.
When executing body 1 of transport modur = 1 For a ratio less than b (Fig. 1b), there are purely structural difficulties in realizing the shape of the body, which ensures its smooth flow around the oncoming air flow while ensuring dynamic stability, since optimal, in terms of aerodynamic drag coefficient, body performance leads to a relative lengthening of the front 2 and rear 4 of its parts and, accordingly, to a decrease in the dynamic stability of the vehicle modulus.
In the case of carrying out the body 1 of the transport module with a ratio value greater than C 10 (Fig. 1c), taking into account restrictions on its lateral dimensions, when driving at high speeds, the degeneration of the middle 3 parts of the body into the cylinder begins to play a significant role, which leads to an increase in the lateral surface area and, accordingly, an increase in aerodynamic drag.
A great influence on the aerodynamic drag coefficient of the transport module and, accordingly, on the losses occurring at the indicated speeds, have a smooth conjugation of the front 2, middle 3 and rear 4 body parts and projecting parts of the structure, in particular the wheels 7, connecting the body with the track structure 6.
To solve the problem of smooth conjugation of a sphere-shaped front 2, a drop-shaped middle 3 and a conical rear 4 parts of the body 1 with the requirements for the shape of the body already implemented, from the point of view of optimization of the drag coefficient, the wheels 7 are installed at the edges of the middle 3, there is a need for a certain choice of sizes L 3 and L 4, respectively, the front 2 and rear 4 parts of the body 1.
Thus, the distance L 3 (Fig. 2a, 2b, 2c) from the extreme front point of the body 1 to the points of the line of mating of the front 2 surface with the lower 5 flattened surface of the middle 3 of the body 1 and the distance L 4 from the extreme rear point of the body to the points of the line mating the rear 4 parts with a flat lower 5 surface of the middle 3 of the body 1 with respect to the length L 1 of the middle 3 should be selected accordingly from the conditions
0.1 <A <0 5 s
0.2 <- <0.75 _ „- = 0.3 and A = o, 4
Average values of relations 4 4 (Fig. 2a) allow without special difficulties to ensure the construction of the body 1 of the transport module with the necessary aerodynamic contours.
When executing the body 1 of the transport module with values of ratios less than 4. = 0.1 P- = 0.2 (Fig. 2b) and 4 (Fig. 2c), there are constructive difficulties in ensuring smooth conjugation of the front 2, rear 4 and 3 middle parts of the body 1, subject to the requirements for its form, in terms of optimizing the aerodynamic characteristics of the transport module.
In the case of the body 1 of the transport module with the values of the relationship more
B. = 0.5 A = 0.75 than 4 (Fig. 2c) and 4 (Fig. 2b), the dynamic stability of the transport module deteriorates due to yawing of the large front console 2 and rear 4 parts of the body 1.
When the air flow from the rear 4 of the body 1 converges, the aerodynamic characteristics of the transport module, when it moves at high speed, are significantly affected by the distance L 5 (Fig. 3a, 3b, 3c), on which points 10 of the rear curvature sign change line are located 4 parts of the body 1 from the points of the line of interfacing the surfaces of the middle 3 and the rear 4 parts of the body. So, with a fixed overall length of the transport module and, accordingly, the size L 1 of the middle 3 body part, the position of points 10 on the back 4 body parts through which the indicated line passes is determined by the condition
- = ° · 3
With an average value of the relationship A (Fig. 3 a), it is sufficient to simply implement the requirements for ensuring a smooth flow of air from the rear 4 parts of the body 1 and a reasonable choice of the length of the rearmost 4 parts affecting the dynamic stability of the transport module on the track structure 6.
When the transport module body 1 is executed with ratios less, - = 0.05 than £ ι (Fig. 3b), the airflow stall becomes real when moving from the middle 3 of the body 1 to its rear 4 part.
In the case of carrying out the body 1 of the transport module with the ratio values greater, - = 0.5 than A (Fig. 3c), subject to the requirements for the shape of the rear 4 parts, from the point of view of optimizing the aerodynamic characteristics, the dynamic stability of the transport module is deteriorated due to yawing big console rear 4 body parts.
Of great importance to the aerodynamic characteristics of the transport module (with its high-speed movement) is the magnitude of the curvature of the upper droplet-shaped 12 surface of the middle 3 of the body 1 (Fig. 4a, 4b, 4c).
The most optimal for obtaining high aerodynamic characteristics corresponding to a drop-shaped profile, if there are restrictions on the overall length of the transport module, is the condition when
2 <<0.75 ^ n. max
When performing body 1 with a value of $ · * = 0.5 ratio (Fig. 4a), it is possible simply to obtain the optimal value of the drag coefficient, given the limitations on the overall length of the transport module.
If you select a ratio value greater than 0.75 (Fig. 46), to ensure a smooth flow of air, it becomes necessary to extend the rear 4 of the body 1, which lowers the dynamic stability of the transport module due to yawing of a large console of the rear 4 of the body.
When performing transport body 1 = 0.2 module with a ratio less (Fig. 4c), there are reasons for the separation of the air flow.
Depending on the specific destination and areas of use, the high-speed transport module may have a different ratio of the maximum height H 1 of the upper part of the body 1 and the corresponding height of the lower H 2 from the line passing through points 11 and 11 'of the body with the vertical position of the tangent (Fig. 5a , 5b, 5 in).
Considering that a really high-speed transport module can be used both for passenger transportation and for transportation of goods of various weights, this ratio is determined by the condition
One of the optimal conditions for the implementation of the body 1 of the transport module, designed for passenger transport, ^ = 0.5 seems to be n <(Fig. 5a). Under this condition, the requirements imposed on the transport module in terms of ergonomics and obtaining the optimal value of the drag coefficient are quite easily realized.
The implementation of the transport module, for example, for the carriage of goods of large mass, c ^ = 0.1 ratio less (Fig. 5b) seems to be impractical due to a significant deviation from the shape of the body with the lowest coefficient of aerodynamic drag.
„= 0.9
The choice of the ratio values more (Fig. 5c) makes it difficult to place the wheels 7 in the housing niches, which also adversely affects the aerodynamic characteristics of the transport module.
On the magnitude of air resistance to the movement of the transport module, along with the coefficient of aerodynamic drag, the area of its frontal surface (midsele) also has a great value.
To reduce the frontal area and, accordingly, improve the aerodynamic characteristics, the side surfaces 13 of the middle 3 of the body 1 (Fig. 6) are performed in the longitudinal direction with negative curvature, which simultaneously optimizes the use of the internal body volume of the transport module.
Reducing the maximum cross-sectional area, and accordingly the height of the body 1, frontal and, partially, lateral aerodynamic drag, is also facilitated by the implementation of the lower 5 of the body surface in the longitudinal direction with a negative curvature (Fig. 7), i.e. raised above the track structure.
The concave shape of the bottom surface 5 of the middle part 3 of the body 1 when moving the transport module also leads (as shown by aerodynamic tests) to improve the drag coefficient and reduce the noise level at high speeds of movement of the transport module.
The implementation of the tip of the rear part 4 of the body 1 in the form of a wedge-shaped profile with a horizontal (Fig. 8a, 8b, 8b) or vertical (Fig. 9a, 9b, 9b) trailing edge stabilizes the transport module in one of the planes in the direction of the movement path.
If necessary, the transport module can be made (Fig. 10, 11) consisting of two and three bodies, having a similar shape.
The use of the invention will significantly reduce the influence of destabilizing factors and improve the aerodynamic characteristics of a high-speed transport module, which, ultimately, will increase the energy and, accordingly, economic indicators of the entire transport system.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121671/28A RU2203195C1 (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | Transportation system high speed module |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200200734A2 EA200200734A2 (en) | 2003-02-27 |
| EA200200734A3 EA200200734A3 (en) | 2003-04-24 |
| EA003533B1 true EA003533B1 (en) | 2003-06-26 |
Family
ID=20252291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200200734A EA003533B1 (en) | 2001-08-03 | 2002-07-30 | High-speed transportation module |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA003533B1 (en) |
| RU (1) | RU2203195C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018170574A1 (en) | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Анатолий Эдуардович Юницкий | High-speed transport module (variants) |
-
2001
- 2001-08-03 RU RU2001121671/28A patent/RU2203195C1/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-07-30 EA EA200200734A patent/EA003533B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018170574A1 (en) | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Анатолий Эдуардович Юницкий | High-speed transport module (variants) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2203195C1 (en) | 2003-04-27 |
| EA200200734A2 (en) | 2003-02-27 |
| EA200200734A3 (en) | 2003-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2838848C (en) | The split spiroid | |
| ES2914976T3 (en) | Split Combination Winglet | |
| KR101474702B1 (en) | Side skirt for a pulled vehicle | |
| US8556215B1 (en) | Aerodynamically efficient surfaces | |
| CN103025608B (en) | Wingtip device | |
| CN102398634B (en) | Airflow deflector apparatus | |
| MX2007014347A (en) | Air deflecting system for automobiles. | |
| US20070262205A1 (en) | Retractable multiple winglet | |
| CN1050102C (en) | Hull configuration | |
| KR20140029546A (en) | Hydrodynamic duct of flow management at the bow of a vessel | |
| CN102774391B (en) | Locomotive structure of high-speed train | |
| EA003533B1 (en) | High-speed transportation module | |
| CN206704327U (en) | A kind of structured non-smooth surface for controlling air-flow | |
| RU2201369C1 (en) | High-speed module of transportation system | |
| RU2211781C2 (en) | High-speed transport module of transport system | |
| RU2203194C1 (en) | Transportation system high speed module | |
| KR101481369B1 (en) | Rear spoiler for automobile | |
| CN205916327U (en) | Aircraft | |
| TWM621934U (en) | Vehicle body structure for increasing propulsion force and further reducing wind resistance | |
| RU2201368C1 (en) | High-speed module of transportation system | |
| WO2018170574A1 (en) | High-speed transport module (variants) | |
| CN113799816B (en) | Drag reduction control device for high-speed train | |
| WO2019076225A1 (en) | Power vehicle | |
| RU2217339C2 (en) | High-speed transport module of transportation system | |
| UA60087A (en) | High-speed transport module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM MD TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ KG TJ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |