ES2595367T3

ES2595367T3 - Componente de vehículo con un elemento de conducción de flujo

Info

Publication number: ES2595367T3
Application number: ES10178087.2T
Authority: ES
Inventors: Martin Schober; Alexander Orellano; Andreas Tietze; René BLASCHKO
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: EP2599681A2; US8985676B2; US20130291759A1; EP2599681A3; EP2700552A3; EP2428420B1; EP2428420A1; EP2700552A2; WO2012032095A1; EP2700552B1

Abstract

Componente de vehículo para un vehículo, particularmente un vehículo sobre carriles para el tráfico de alta velocidad, con - una superficie (102.1; 202.1; 316.3), que durante el funcionamiento está sometida a un corriente de aire condicionada por el viento de marcha con una dirección de corriente principal local (111), - presentando la superficie (102.1; 202.1; 316.3) una zona de separación en forma de un borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307) en la que la corriente de aire se separa de la superficie (102.1; 202.1; 316.3), y - al menos está previsto un elemento de perturbación (115; 215; 315) asociado aguas arriba al borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307) que está configurado para introducir una perturbación en la corriente de aire, caracterizado por que - el elemento de perturbación (115; 215; 315) presenta al menos una superficie de conducción (115.1; 215.1; 315.1) que se adentra en la corriente de aire, - estando configurada la superficie de conducción (115.1; 215.1; 315.1) y estando inclinada en un ángulo de inclinación con respecto a la dirección de corriente principal local (111) de tal manera que impone a la parte de la corriente de aire que incide en la superficie de conducción (115.1; 215.1; 315.1) una componente de velocidad que discurre transversalmente a la dirección de corriente principal local (111), que induce aguas abajo del elemento de perturbación (115; 215; 315) una turbulencia local en una capa de cizallamiento de la corriente de aire separada aguas abajo del elemento de perturbación (115; 215; 315) en el borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307).

Description

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DESCRIPCION

Componente de vehiculo con un elemento de conduccion de flujo

La presente invencion se refiere a un componente de vehiculo para un vehiculo, particularmente a un vehiculo sobre carriles para el trafico de alta velocidad, con una superficie, que durante el funcionamiento esta sometida a una corriente de aire condicionada por el viento relativo con una direccion de corriente principal local, presentando la superficie una zona de separacion, en la que la corriente de aire se separa de la superficie, y al menos esta previsto un elemento de perturbacion asociado a la zona de separacion, que esta configurado para introducir una perturbacion en la corriente de aire. La invencion se refiere ademas a un vehiculo con un componente de vehiculo de este tipo.

Por el documento US 6,276,636 B1 y US2005/0040669 A1 se conoce introducir elementos conductores en la capa limite laminar de la corriente de aire que se configura en una superficie rebosada de aire, particularmente para mejorar la traccion y eficiencia energetica de automoviles. En el caso de vehiculos sobre carriles en con velocidades de servicio nominales comparativamente altas existe generalmente el problema de que en determinados lugares en el vehiculo en los que la corriente se separa de los componentes de vehiculo dispuestos alli, se llega precisamente en el caso de altas velocidades a emisiones de ruido considerables. Esto es debido, entre otras cosas a que aguas abajo del punto de separacion se origina una capa de cizallamiento que se ensancha continuamente. En esta capa de cizallamiento se produce por lo general una configuracion periodica de remolinos notables (la llamada inestabilidad de Kelvin-Helmholtz) y la emision de ruidos que la acompana.

Una separacion de corriente de este tipo con los efectos descritos sucede en una pluralidad de componentes del vehiculo diferentes. Asi, por ejemplo naturalmente especialmente en componentes que sobresalen de vehiculo, como particularmente un pantografo o similares, se produce la emision de ruidos descrita. Asimismo, sin embargo tambien estan afectadas por este efecto zonas de la caja de vagon, de chasis u otras piezas adosadas (como contenedores de techo).

El documento EP 2 106 983 A2 propone, en relacion con la corriente que se separa en el extremo delantero de una seccion de chasis, en la zona del borde de desprendimiento de flujo, la prevision de turbulencias que estan repartidas en la direccion transversal de vehiculo y sirven para introducir una pluralidad de turbulencias mas pequenas en la capa de cizallamiento para reprimir al menos en gran medida la configuracion periodica de los remolinos anteriormente descritos. Los turbuladores pueden estar formados en este caso tanto por de una superficie muy raspada como tambien por salientes a modo de almena comparativamente muy pronunciados, orientados en la direccion longitudinal de vehiculo y por tanto en la direccion de la direccion de corriente principal local en la piel externa de la caja de vagon. Los salientes a modo de almena pueden estar configurados a su vez de nuevo mediante elementos prismaticos colocados sobre la piel externa o muescas correspondientes en la piel externa de la caja de vagon.

La configuracion descrita en primer lugar con las muescas en la piel externa de la caja de vagon posibilita en concreto mediante un determinado aumento de la turbulencia en la capa de cizallamiento reducir la configuracion de remolinos periodicos y la emision de ruido que la acompana. Sin embargo trae consigo el inconveniente de que la capa de cizallamiento en la direccion de altura del vehiculo se ensancha de manera comparativamente rapida o intensa, de manera que por un lado se produce una superficie de impacto relativamente grande de la capa de cizallamiento sobre componentes de vehiculo traseros (como la caja de vagon o en la pared de limitacion posterior de la seccion de caja de vagon) con el aumento de emision de ruido que lo acompana. Por otro lado una capa de cizallamiento muy ensanchada de este tipo aumenta de manera natural la resistencia al flujo de los componentes de vehiculo en cuestion y por tanto considerablemente de todo el vehiculo.

Por tanto la presente invencion se basa en el objetivo de facilitar un componente de vehiculo del tipo mencionado al principio que no conlleve los inconvenientes anteriormente mencionados, o al menos en una menor medida, y particularmente de manera sencilla posibilite una reduction de la emision de ruido del vehiculo sin un aumento digno de mention de la resistencia al flujo.

La presente invencion resuelve este objetivo partiendo de un componente de vehiculo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, mediante las caracteristicas indicadas en la parte caracterizadora de la reivindicacion 1.

La presente invencion se basa en la ensenanza tecnica de que, de manera sencilla, se alcanza una reduccion de la emision de ruido del vehiculo en la zona de determinados componentes de vehiculo sometidos a una corriente de aire, sin aumentar la resistencia al flujo de manera resenable, cuando el elemento de perturbacion presenta una superficie de conduccion dispuesta inclinada respecto a la direccion de corriente principal local, que desvia la parte de la corriente de aire que incide sobre ella transversalmente a la direccion de corriente principal local, de tal manera que aguas abajo del elemento de perturbacion se induce un remolino en la corriente de aire. Esta superficie de conduccion dispuesta inclinada respecto a la direccion de corriente principal local tiene la ventaja, con respecto a las configuraciones conocidas con sus superficies de conduccion orientadas en paralelo respecto a la direccion de corriente principal local de que se alcanza la turbulencia deseada en la capa de cizallamiento de manera fiable y

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directamente mediante la desviacion transversal de una parte de la corriente transversalmente a la direction de corriente principal local. Esto es valido particularmente por encima de un intervalo de velocidad de marcha ancho hasta por debajo de velocidades de marcha relativamente bajas.

Ademas por tanto es posible configurar la entrada de la turbulencia de manera concentrada espacialmente por una zona mayor, al disponerse por ejemplo los extremos traseros de varias superficies de conduction de manera debidamente concentrada espacialmente (por ejemplo en una linea comun). Esto es ventajoso en el sentido de que con ello el ensanchamiento de la capa de cizallamiento y de la resistencia al flujo que lo acompana puede mantenerse reducido.

Finalmente tambien mediante la selection adecuada de la orientation de la inclination respecto a la direccion de corriente principal local es posible mantener reducido el ensanchamiento de la capa de cizallamiento y la resistencia al flujo que lo acompana. Asi la desviacion transversal de la parte respectiva del flujo puede realizarse en el plano de extension principal de la capa de cizallamiento, por lo que la energia de corriente introducida en perpendicular al plano de extension principal de la capa de cizallamiento en la capa de cizallamiento y por consiguiente el ensanchamiento de la capa de cizallamiento puede mantenerse minimizado.

De acuerdo con un aspecto, la presente invention se refiere por tanto a un componente de vehiculo para un vehiculo, particularmente un vehiculo sobre carriles para el trafico de alta velocidad, con una superficie, que durante el funcionamiento esta sometido a una corriente de aire condicionada por el viento relativo con una direccion de corriente principal local, presentando la superficie una zona de separation en la que la corriente de aire se separa de la superficie, y al menos esta previsto un elemento de perturbation asociado a la zona de separacion, que esta configurado para introducir una perturbacion en la corriente de aire. El elemento de perturbacion presenta al menos una superficie de conduccion que se adentra en la corriente de aire, estando configurada la superficie de conduccion y dispuesta inclinada respecto a la direccion de corriente principal local en un angulo de inclinacion de tal manera que a la parte de la corriente de aire que incide sobre la superficie de conduccion se impone una componente de velocidad que discurre transversalmente a la direccion de corriente principal local, que induce aguas abajo del elemento de perturbacion un turbulencia local en una capa de cizallamiento de la corriente de aire separada.

La inclinacion de la superficie de conduccion respecto a la direccion de corriente principal local puede estar orientada fundamentalmente de cualquier manera. Asi la superficie de conduccion por ejemplo puede estar orientada de manera que la superficie de conduccion esta inclinada a modo de una rampa que parte de la superficie tanto hacia la normal de superficie local de la superficie como tambien respecto a la direccion de corriente principal local, por lo que en realidad se favorece el ensanchamiento de la capa de cizallamiento. Preferentemente la normal de superficie local define con la direccion de corriente principal local un plano de normal local, estando inclinada la superficie de conduccion entonces en un angulo de inclinacion con respecto al plano de normal local. Por ello la desviacion transversal descrita en el plano de extension principal de la capa de cizallamiento puede alcanzarse con las ventajas en cuanto al ensanchamiento menor de la capa de cizallamiento y de la resistencia al flujo reducida.

El angulo de inclinacion de la superficie de conduccion puede seleccionarse basicamente de cualquier manera mientras que se genere de manera fiable una turbulencia local en la capa de cizallamiento. En el caso de variantes ventajosas de los componentes de vehiculo de acuerdo con la invencion esta previsto que el angulo de inclinacion ascienda de 20° a 70°, ascienda preferentemente de 30° a 60°, mas preferentemente ascienda de 40° a 50°, en particular asciende fundamentalmente a 45°.

Algo comparable es valido para las dimensiones de la superficie de conduccion. Tambien estas pueden seleccionarse grandes esencialmente de cualquier manera siempre y cuando se genere de manera fiable una turbulencia local en la capa de cizallamiento. De manera preferente la superficie de conduccion presenta una dimension de longitud que asciende a de 5 mm a 80 mm, asciende preferentemente 15 mm a 65 mm, mas preferentemente de 30 mm a 50 mm, particularmente asciende esencialmente a 40 mm. Adicionalmente o alternativamente la superficie de conduccion presenta preferiblemente una dimension de altura que asciende a de 2 mm a 10 mm, preferentemente de 3 mm a 8 mm, mas preferentemente de 4 mm a 6 mm, particularmente esencialmente asciende a 5 mm.

La superficie de conduccion puede estar disenada fundamentalmente de cualquier manera. Asi puede estar configurada al menos por secciones curvada y/o al menos por secciones plana, siempre y cuando en el extremo posterior de la superficie de conduccion se alcance la desviacion transversal deseada de la parte de la corriente de aire incidente. De manera preferente la superficie de conduccion esta configurada esencialmente plana dado que puede fabricarse en este caso de manera particularmente sencilla.

La superficie de conduccion puede alcanzarse basicamente mediante una forma cualquiera del componente de vehiculo. En variantes preferentes de la invencion la superficie de conduccion esta configurada en un saliente a modo de aleta de la superficie, estando configurado el saliente a modo de aleta particularmente fundamentalmente prismatico, dado que puede fabricarse de manera particularmente sencilla.

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De manera preferente el saliente a modo de aleta presenta una dimension de grosor que asciende a de 2 mm a 10 mm, preferentemente asciende a de 3 mm a 8 mm, mas preferentemente de 4 mm a 6 mm, en particular fundamentalmente asciende a 5 mm, dado que con ello puede alcanzarse una entrada particularmente favorable de las turbulencias locales en la capa de cizallamiento sin inducir un ensanchamiento intenso de la capa de cizallamiento.

En variantes adicionales del componente de vehiculo de acuerdo con la invencion la superficie de conduccion esta configurada como pared lateral de una escotadura de la superficie dado que tambien con un diseno de este tipo puede alcanzarse la desviacion transversal local deseada en la medida deseada.

Segun el tamano de la zona de separacion puede ser suficiente ya un unico elemento de perturbacion con una unica superficie de conduccion o dado el caso varias superficies de conduccion, para introducir la perturbacion deseada en la capa de cizallamiento. En el caso de zonas de separacion mas grandes sin embargo esta prevista preferentemente una multitud de elementos de perturbacion.

Los elementos de perturbacion pueden estar dispuestos y configurados basicamente de cualquier manera. Asi es particularmente tambien posible realizar al menos cada uno de los elementos de perturbacion con la orientacion que difiere de los demas elementos de perturbacion, distancia diferente y diseno diferente. Por tanto es posible realizar una adaptacion a las circunstancias especificas del componente de vehiculo en cuanto a su geometria y/o relaciones de flujo.

Preferentemente las superficies de conduccion de dos elementos de perturbacion adyacentes estan distanciadas transversalmente respecto a la direccion de corriente principal local en una distancia transversal que asciende a de 20 mm a 100 mm, preferentemente asciende a de 30 mm a 80 mm, mas preferentemente asciende a de 40 mm a 60 mm, particularmente fundamentalmente asciende a 50 mm.

Las superficies de conduccion de los elementos de perturbacion pueden estar orientadas fundamentalmente de cualquier manera unas respecto a otras. Asi puede estar previsto que las superficies de conduccion de dos elementos de perturbacion adyacentes esten inclinadas en sentido opuesto respecto a la direccion de corriente principal local. Esto tiene la ventaja de que con ello puede alcanzarse un diseno, en el que las fuerzas aerodinamicas condicionadas por la desviacion local del flujo, que actuan transversalmente a la direccion de corriente principal sobre el componente de vehiculo se neutralizan mutuamente al menos en parte. Adicional o alternativamente las superficies de conduccion de dos elementos de perturbacion adyacentes pueden estar inclinadas respecto a la direccion de corriente principal local en el mismo sentido.

La distribucion de los elementos de perturbacion puede estar seleccionada tal como ya se ha mencionado de cualquier manera. De manera preferente la superficie presenta una dimension transversal transversalmente a la direccion de corriente principal local, y los elementos de perturbacion estan dispuestos distribuidos a lo largo de la dimension transversal de la superficie, particularmente al menos por secciones de manera uniforme.

Los elementos de perturbacion de acuerdo con la invencion pueden emplearse en cualquier componente de vehiculo que este sometido a una corriente de aire condicionada por el viento relativo. Asi en el caso de variantes preferentes de la invencion esta previsto que la superficie este configurada para formar al menos una parte de una piel externa de una caja de vagon del vehiculo. Los elementos de perturbacion pueden emplearse entonces por ejemplo en la zona de cualquier entalladura de la piel externa.

Particularmente ventajoso es el empleo de los elementos de perturbacion de acuerdo con la invencion en la zona de lado inferior del vehiculo, particularmente en la zona del chasis. Por consiguiente la superficie esta configurada preferiblemente para disponerse en un lado inferior de la caja de vagon, estando configurada la superficie particularmente para disponerse en la zona de un extremo delantero de una seccion de chasis de la caja de vagon durante el funcionamiento.

Un campo de empleo preferente adicional de los elementos de perturbacion de acuerdo con la invencion se situa en la zona de los componentes de vehiculo que sobresalen del vehiculo. Asi el componente de vehiculo puede ser por ejemplo una parte de un pantografo del vehiculo, presentando el pantografo un dispositivo de contacto con una superficie de contacto para hacer contacto con un hilo de contacto y la superficie esta dispuesta particularmente en un lado inferior opuesto a la superficie de contacto del dispositivo de contacto. Por tanto es posible una reduccion de la emision de ruido particularmente ventajosa mediante tales componentes de vehiculo que sobresalen del vehiculo

La presente invencion se refiere ademas a un vehiculo con un componente de vehiculo de acuerdo con la invencion. En este caso se trata preferiblemente de un vehiculo para el trafico de alta velocidad con una velocidad de servicio nominal por encima de 250 km/h, particularmente por encima de 300 km/h, dado que en este caso las ventajas de la invencion surten particularmente efecto.

Otras configuraciones preferentes de la invencion resultan de las reivindicaciones dependientes o de la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion preferentes que hacen referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:

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figura 1

figura 2 figura 3

figura 4

figura 5 figura 6 figura 7

figura 8

una vista en perspectiva esquematica de una parte de una forma de realizacion preferente del vehiculo de acuerdo con la invencion con una forma de realizacion preferente del componente de vehiculo de acuerdo con la invencion;

una vista lateral esquematica del vehiculo de la figura 1;

una vista en perspectiva esquematica de la piel externa del vehiculo de la figura 1 en la zona de la punta de vehiculo desde abajo;

una vista seccionada esquematica de una parte de la piel externa del vehiculo en la zona de la punta de vehiculo a lo largo de la linea IV-IV de la figura 3;

una vista esquematica del detalle V de la figura 3 desde abajo;

una vista seccionada esquematica del detalle a lo largo de la linea VI-VI de la figura 5;

una vista seccionada esquematica de una parte de la piel externa de una forma de realizacion preferente adicional del vehiculo de acuerdo con la invencion con una forma de realizacion adicional preferente del componente de vehiculo de acuerdo con la invencion linea VII-VII de la figura 8;

una vista esquematica de una parte de la piel externa del vehiculo de la figura 7 desde abajo;

figura 9 una vista esquematica de una parte de una forma de realizacion preferente adicional del vehiculo

de acuerdo con la invencion con una forma de realizacion preferente adicional del componente de vehiculo de acuerdo con la invencion desde abajo;

figura 10 una vista trasera esquematica de una parte del componente de vehiculo de la figura 9.

Primer ejemplo de realizacion

A continuacion, haciendo referencia a las figuras 1 a 6 se describe un primer ejemplo de realizacion preferente del vehiculo de acuerdo con la invencion en forma de un vehiculo sobre carriles 101. En el caso del vehiculo sobre carriles 101 se trata de un vagon de extremos de un tren de varias unidades para el trafico de alta velocidad, cuya velocidad de servicio nominal se situa por encima de 250 km/h, concretamente en vn = 300 km/h.

Ha de indicarse en este punto que las siguientes realizaciones se llevan a cabo para un estado de corriente en la marcha del vehiculo 101 con velocidad constante en una via lisa recta sin la influencia de viento lateral o similar siempre y cuando no se hagan indicaciones explicitas en otro sentido. Se entiende que en el caso de una divergencia de este estado operativo (por ejemplo a consecuencia de un trayecto de curva o de viento lateral etc.) pueden resultar divergencias de las relaciones de flujo descritas, particularmente de las direcciones de corriente, aunque siguen valiendo las observaciones basicas fundamentalmente.

El vehiculo 101 comprende una caja de vagon 102, que define una piel externa 102.1 del vehiculo 101. La caja de vagon 102 esta apoyada en la zona de sus dos extremos de manera convencional en cada caso sobre un chasis en forma de un bastidor giratorio 103. Sin embargo se entiende que la presente invencion tambien puede emplearse en combinacion con otras configuraciones en las cuales la caja de vagon unicamente esta apoyada sobre un chasis.

Para la compresion mas sencilla de las siguientes aclaraciones en las figuras esta indicado un sistema de coordenadas de vehiculo x, y, z (especificado mediante el plano de superficie de contacto de la rueda 103.1 del bastidor giratorio 103), en el que las coordenadas x senalan la direccion longitudinal del vehiculo sobre carriles 101, las coordinadas y la direccion transversal del vehiculo sobre carriles 101 y las coordenadas z la direccion de altura del vehiculo sobre carriles 101.

La caja de vagon 102 presenta una seccion de cuerpo 104 y una seccion de cabeza 105 unida a esta, que representa un ejemplo de realizacion preferente de los componentes de vehiculo de acuerdo con la invencion.

La seccion de cuerpo 104 presenta (aparte de secciones locales para componentes funcionales del vehiculo, como por ejemplo pantografos, contenedores de techo etc.) un diseno fundamentalmente prismatico (con contornos de corte de la piel externa 102.1 fundamentalmente identicos a lo largo direccion longitudinal de vehiculo).

Por el contrario la seccion de cabeza 105 se estrecha tanto en la direccion de altura del vehiculo como tambien en la direccion transversal de vehiculo hasta el extremo del vehiculo 101, de manera que durante el funcionamiento del vehiculo 101 puede formarse un extremo de vehiculo libre del vehiculo 101. En este caso en la seccion de cabeza 105 esta previsto un compartimento para el conductor del vehiculo desde el cual el conductor de vehiculo controla el vehiculo 101 cuando la seccion de cabeza 105 en un funcionamiento normal del vehiculo 101 forma el extremo

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delantero 101.1 del vehiculo 101 (es decir la direction de marcha en la direction del eje x positivo desde el cual se parte en lo sucesivo, mientras no se hagan indicaciones expKcitas de otro tipo).

El bastidor giratorio 103 esta dispuesto en una section de chasis 106 de la caja de vagon 102 que en su extremo delantero esta limitado mediante una pared delantera 106.1 y en su extremo siguiente mediante una pared siguiente 106.2 que estan unidos entre si mediante una pared superior 106.3. A ambos lados del chasis la seccion de chasis 106 se limita mediante faldones 106.4.

En el extremo inferior de la pared delantera 106.1 la piel externa 102.1 de la caja de vagon 102 en este modo de funcionamiento configura una zona de separation en forma de un borde de desprendimiento de flujo 107 en el que se separa la corriente de aire (que cubre el lado inferior 102.2 de la caja de vagon 102 desde el extremo libre de vehiculo hacia la seccion de chasis 106) de la piel externa 102.1, es decir de la superficie de la caja de vagon 102. El borde de desprendimiento de flujo 107 esta dispuesto en este caso en la direccion longitudinal de vehiculo en una distancia de borde de desprendimiento DA alejado del extremo de vehiculo 101.1 libre (vease figura 2).

El borde de desprendimiento de flujo 107 esta configurado en el presente ejemplo fundamentalmente en linea recta (vease particularmente figura 3). Sin embargo se entiende que el borde de desprendimiento de flujo en otras variantes de la invention puede presentar un curso adecuado cualquier (p.ej. al menos por secciones en linea recta y/o al menos por secciones curvada).

Tras la separacion de la corriente de aire de aires a consecuencia de las diferentes velocidades de corriente se configura en la seccion de chasis 106 y el espacio intermedio subyacente con respecto al lecho de balasto una llamada capa de cizallamiento 108. Las relaciones de flujo dentro de la capa de cizallamiento 108 son muy inestables debido a las diferencias de velocidad de manera que ademas de un ensanchamiento de la capa de cizallamiento 108 en la direccion de altura de vehiculo (direccion z) en el curso de flujo adicional se produce un enrollado periodico de remolinos.

Esta formation periodica de remolinos en el caso de vehiculos convencionales condiciona una emision de ruidos esencial en esta zona de automovil. Esto se intensifica ademas mediante la aparicion de este remolino en los componentes de vehiculo siguientes, particularmente componentes del bastidor giratorio, pero sobre todo en la pared siguiente de la seccion de caja de vagon. Por ello se favorece a la aparicion de oscilaciones y por tanto tambien a la emision de ruidos en estos componentes.

Para reducir esta emision de ruidos el modulo de cabeza 105 de acuerdo con la invencion presenta en su lado inferior en la direccion longitudinal de vehiculo entre el extremo libre de vehiculo 101.1 y el borde de desprendimiento de flujo 107 un dispositivo conductor de flujo. El dispositivo conductor de flujo marca a la corriente de aire en la zona del borde de desprendimiento de flujo 107 a traves de una zona de desviacion 110 en cada caso una direccion de corriente principal 111 local orientada hacia abajo, que esta inclinada en un angulo de 6° con respecto a la direccion longitudinal de vehiculo, siendo posibles desviaciones angulares de hasta ± 1°.

Por ello de manera ventajosa se consigue que tambien la capa de cizallamiento 108 se desvie hacia abajo (vease figura 2) y por tanto, siempre y cuando, en el caso de la velocidad de servicio nominal del vehiculo 101, por encima como mucho de 10% de su extension en altura local impacte en el bastidor giratorio 103. En el curso de flujo adicional se consigue por ello que la capa de cizallamiento 108 por encima como mucho de 20% de su extension en altura local impacta en la pared siguiente 106.2 de la seccion de caja de vagon 106. Ambos efectos provocan la reduction mencionada de la excitation de vibraciones de estos componentes de vehiculo y la emision de ruidos inducida por ello.

Se entiende que la desviacion de la direccion de corriente principal 111 hacia abajo puede seleccionarse basicamente de cualquier manera grande para alcanzar el efecto descrito. En particular el angulo de la direccion de corriente principal 111 con respecto a la direccion longitudinal de vehiculo por el ancho de vehiculo (es decir en la direccion transversal de vehiculo) puede variar para alcanzar una armonizacion o adaptation correspondiente en cuanto a los componentes de vehiculo siguientes. Sin embargo es particularmente favorable cuando el flujo no se desvia demasiado lejos hacia abajo en la direccion del lecho de balasto para evitar efectos desfavorables, como por ejemplo un aumento de la resistencia al flujo, que se provoque un vuelo de gravilla etc., en la medida de lo posible.

En la zona del borde de desprendimiento de flujo 107 a ambos lados del plano central longitudinal (plano xz) estan dispuestos en cada caso 17 elementos de perturbation en forma de elementos de turbulador 115. Estos elementos de turbulador 115 sirven para la introduction de remolinos en la capa de cizallamiento 108 que se configura segun el desprendimiento de flujo en el borde de desprendimiento de flujo 107. Con ello se alcanza la ventaja descrita al principio respecto a evitar emisiones de ruido mediante la formacion periodica de remolinos dentro de la capa de cizallamiento 108.

Tal como puede desprenderse particularmente de las figuras 3 a 6, cada elemento de turbulador 115 esta configurado como saliente corto a modo de aletas o de nervaduras en el lado inferior de la piel externa 102.1 El elemento de turbulador respectivo 115 presenta una superficie de conduction 115.1 dispuesta inclinada respecto a

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la direccion longitudinal de vehnculo (direccion x) y con respecto a la direccion transversal de vehiculo (direccion y). La superficie de conduccion 115.1 realizada esencialmente plana se adentra en la corriente de aire de manera que una parte de la corriente de aire de aire con la direccion de corriente principal local 111 paralela al plano central longitudinal de vehiculo (plano xz) impacta en la superficie de conduccion 115.1 y desde esta se desvia en la direccion transversal de vehiculo.

La superficie de conduccion 115.1 esta inclinada en un angulo de inclinacion a con respecto a un plano de normal local que se extiende o se define a traves de la normal de superficie local 112 de la superficie (formada mediante la piel externa 102.1) y la direccion de corriente principal 111 local. Por ello se alcanza una desviacion transversal de la parte de la corriente que incide en la superficie de conduccion 115.1 en el plano de extension principal de la capa de cizallamiento 108 (extendiendose o definiendose el plano de extension principal de la capa de cizallamiento 108 a traves de las direcciones de flujo principal locales 111). Tal como ya se describio previamente esta desviacion transversal que actua de manera primaria dentro del plano de extension principal en cuanto a un ensanchamiento reducido de la capa de cizallamiento 108 en la direccion de altura de vehiculo (direccion z) y de la resistencia al flujo reducida es ventajosa.

El angulo de inclinacion a con respecto al plano de normal local, es decir por lo tanto tambien respecto a la direccion de corriente principal local 111, esta seleccionado de manera que a la parte de la corriente de aire de aire que incide en la superficie de conduccion se impone una componente de velocidad que discurre transversalmente a la direccion de corriente principal 111 local, que induce en la capa de cizallamiento 108 aguas abajo del elemento de turbulador 115 una turbulencia en la corriente de aire.

El angulo de inclinacion a de la superficie de conduccion 115.1 puede fundamentalmente estar seleccionado de cualquier manera grande, siempre y cuando se genere de manera fiable un turbulencia local en la capa de cizallamiento 108. En el presente ejemplo el angulo de inclinacion asciende fundamentalmente a= 45°, dado que con ello se alcanza una desviacion transversal suficientemente intensa del flujo local que genera de manera fiable el turbulencia local deseado en la capa de cizallamiento 108.

En el presente ejemplo la superficie de conduccion 115.1 presenta una dimension de longitud L que asciende esencialmente a L = 40 mm. Ademas el saliente a modo de aletas o a modo de nervios 115 en el que esta configurada la superficie de conduccion 115.1 presenta una dimension de grosor que asciende fundamentalmente a D = 5 mm. La dimension de grosor es fundamentalmente constante por la longitud del saliente 115 de manera que resulta una geometria que va a fabricarse de manera especialmente sencilla.

Finalmente la superficie de conduccion 115.1 presenta una dimension de altura Hm media, que asciende fundamentalmente a Hm = 6,5 mm, variando la dimension de altura H entre Hn = 5 mm (en el extremo posterior) y Hv = 8 mm (en el extremo delantero Ende). Sin embargo se entiende que la superficie de conduccion en otras variantes de la invencion tambien puede presentar una dimension de altura H constante, que corresponde por ejemplo a H = 5 mm. En el caso mas sencillo la superficie de conduccion esta configurada entonces en una nervadura prismatica de grosor y altura prismaticos.

La superficie de conduccion 115.1, tal como se ha mencionado en el presente ejemplo, es fundamentalmente plana. Sin embargo se entiende que en otras variantes de la invencion tambien puede estar configurada curvada al menos por secciones, siempre y cuando en el extremo posterior de la superficie de conduccion se alcance la desviacion transversal deseada de la parte de la corriente de aire de aire incidente.

En el presente ejemplo las superficies de conduccion 115.1 estan distribuidas de manera fundamentalmente uniforme a ambos lados del plano central longitudinal de vehiculo en la direccion transversal de vehiculo, estando distanciadas las superficies de conduccion 115.1 de dos elementos de turbulador 115 adyacentes ambos lados del plano central longitudinal de vehiculo transversalmente respecto a la direccion de corriente principal local en una distancia transversal que asciende fundamentalmente a Q = 50 mm. Por ello se consigue que los elementos de turbulador 115 no se superpongan unos en otros en la direccion transversal de vehiculo o transversalmente a la direccion de corriente principal 111 de manera que una parte de la corriente de aire de aire puede fluir en primer lugar sin desviacion a traves de ellos. Sin embargo esta parte no desviada incide entonces sin embargo en la parte de la corriente de aire de aire desviada a traves de la superficie de conduccion 115.1 cuya componente de velocidad induce transversalmente a la direccion de corriente principal 111 la turbulencia local deseada en la corriente de aire.

Tal como puede deducirse de las figuras 3 a 5 las superficies de conduccion 115.1 estan inclinadas en cada caso en un lado del plano central longitudinal de vehiculo en el mismo sentido al plano de normal local (es decir por lo tanto tambien respecto a la direccion de corriente principal local 111). Por consiguiente las superficies de conduccion 115.1 en ambos lados del plano central longitudinal de vehiculo estan inclinadas en sentido contrario al plano de normal local (es decir por lo tanto tambien respecto a la direccion de corriente principal local 111). Esto por un lado tiene la ventaja de que se origina una imagen de flujo fundamentalmente simetrica. Por otro lado esto tiene la ventaja de que las fuerzas aerodinamicas condicionadas por la desviacion local del flujo, que actuan transversalmente a la direccion de corriente principal 111 sobre la caja de vagon 102 se neutralizan mutuamente.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Sin embargo se entiende que en otras variantes de la invencion tambien puede estar previsto que esten orientados por parejas y/o por grupos en sentido contrario para alcanzar este efecto.

Segundo ejemplo de realizacion

Una realizacion ventajosa adicional del vehiculo de acuerdo con la invencion 201 con un ejemplo de realizacion adicional preferente del componente de vehiculo de acuerdo con la invencion en forma de un modulo de cabeza 205 se describe en lo sucesivo haciendo referencia a las figuras 1 a 3, 7 y 8. El vehiculo 201 corresponde en este caso en su diseno esencial y modo de funcionamiento al vehiculo 101 de las figuras 1 a 6, de manera que en este caso solamente deben tratarse las diferencias. En particular los componentes del mismo tipo estan provistos con numeros de referencia aumentados con el valor de 100. Siempre y cuando en lo sucesivo no se exprese otra cosa se remite a las caracteristicas, funciones y ventajas de estos componentes en las realizaciones anteriores en relacion con el primer ejemplo de realizacion.

La figura 7 muestra un corte a traves del modulo de cabeza 205, que corresponde al corte de la figura 6, mientras que la figura 8 muestra una vista que corresponde a la vista de la figura 5. La unica diferencia con respecto la realizacion de las figuras 1 a 6 consiste en que la superficie de conduccion 215.1 esta formada a traves de una pared lateral de una entalladura 215.2 en la caja de vagon 202. Tambien en este caso de nuevo la superficie de conduccion 215.1 esta inclinada en el angulo de inclinacion a = 45° con respecto al plano de normal local que se extiende o se define mediante la normal de superficie local 212 (de la superficie formada por la piel externa 202.1) y la direccion de corriente principal 111 local.

La base 215.3 de la entalladura 215.2 discurre en este caso bajo un angulo suficientemente plano con respecto a la piel externa 201.1, de manera que la corriente de aire todavia no se separe de la superficie en la transicion hacia la entalladura 215.2 y por tanto entra en la entalladura 215.2 donde se desvie a traves de la superficie de conduccion 215.1 en la manera descrita transversalmente a la direccion de corriente principal 111. Por ello se alcanza una desviacion transversal de la parte de la corriente que incide en las superficies de conduccion 215.1 que sigue alcanzando fundamentalmente en el plano de extension principal de la capa de cizallamiento 108 (extendiendose o definiendose el plano de extension principal de la capa de cizallamiento 108 por las direcciones de corriente principal locales 111). Tal como ya se ha descrito anteriormente esta desviacion transversal que actua de manera primaria dentro del plano de extension principal, en cuanto a un ensanchamiento reducido de la capa de cizallamiento 108 en la direccion de altura de vehiculo (direccion z) y a la resistencia al flujo reducida es ventajosa.

Ademas en la zona del plano central longitudinal de vehiculo puede estar prevista una entalladura con dos superficies de conduccion inclinadas respecto al plano de normal local tal como se indica en la figura 8 mediante los contornos trazados a rayas 214.

En un diseno alternativo en lugar de la entalladura 215.2 puede estar previstos salientes disenados a modo de una rampa tal como estan indicados en la figura 7 mediante el contorno 213 trazado a rayas. En estas variantes la superficie 213.1 que sube inclinada respecto a la direccion de corriente principal 111 forma la superficie de conduccion, que provoca la desviacion de la parte de la corriente de aire de aire incidente. Las rampas 213 pueden presentar en la direccion transversal de vehiculo una dimension adecuada cualquiera. Tambien las rampa 213 pueden presentar una superficie lateral inclinada respecto al plano de normal local similar a la superficie de conduccion 115.1 del primer ejemplo de realizacion. No obstante estas superficies laterales pueden estar orientadas tambien en paralelo a la direccion de corriente principal. Tambien en este diseno entre las rampas 213 puede estar prevista cualquier distancia adecuada.

Tercer ejemplo de realizacion

Una realizacion adicional ventajosa de los componentes de vehiculo de acuerdo con la invencion en forma de un pantografo 316 del vehiculo 101 se describe a continuacion con referencia a las figuras 1 a 3, 9 y 10. En cuanto a su diseno, disposicion y modo de funcionamiento basicos los elementos de perturbacion 315 del pantografo 316 corresponden a los elementos de perturbacion 115 de las figuras 1 a 6, de modo que en este caso solamente deben tratarse las diferencias. En particular los componentes del mismo tipo estan provistos con numeros de referencia aumentados con el valor 200. Siempre y cuando en lo sucesivo no se exprese otra cosa en cuanto a las caracteristicas, funciones y ventajas de estos componentes se remite a las realizaciones anteriores en relacion con el primer ejemplo de realizacion. Una diferencia consiste en que los elementos de perturbacion o elementos de turbulador 315 estan dispuestos en el lado inferior de un dispositivo de contacto 316.1 del pantografo 316. Dicho de manera mas exacta los elementos de turbulador 315 estan dispuestos en el lado inferior de un soporte 316.2 que soporta el frotador 316.3 del pantografo 316 que a su vez contacta con el cable superior 317. Otra diferencia consiste en que los elementos de turbulador 315 estan realizados como elementos prismaticos con dimension de altura constante que estan colocados sobre la superficie 316.3 del soporte 316.1 limitando con el borde de desprendimiento de flujo 307. Por lo demas son validas sin embargo las realizaciones anteriores llevadas a cabo con los elementos de turbulador 115.

Por tanto no solamente es posible una reduccion de la emision de ruido particularmente ventajosa mediante el pantografo 316, sino que tambien al evitar la pronunciada formacion de remolinos en la capa de cizallamiento se reducen las vibraciones en el pantografo 316.

5 La presente invencion se describio anteriormente mediante ejemplos en los que el componente de vehnculo esta configurado como modulo de cabeza o pantografo de un vehiculo. No obstante se entiende que el componente de vehiculo de acuerdo con la invencion tambien puede ser otro componente cualquiera que este sometido al corriente de aire condicionado por el viento relativo.

10 La presente invencion se describio anteriormente exclusivamente para ejemplos de vehiculos para trenes de varias unidades. No obstante se entiende que la invencion tambien puede utilizarse con otros vehiculos sobre carriles.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Componente de vehnculo para un vehnculo, particularmente un vehnculo sobre carriles para el trafico de alta velocidad, con

- una superficie (102.1; 202.1; 316.3), que durante el funcionamiento esta sometida a un corriente de aire condicionada por el viento de marcha con una direccion de corriente principal local (111),

- presentando la superficie (102.1; 202.1; 316.3) una zona de separacion en forma de un borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307) en la que la corriente de aire se separa de la superficie (102.1; 202.1; 316.3), y

- al menos esta previsto un elemento de perturbacion (115; 215; 315) asociado aguas arriba al borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307) que esta configurado para introducir una perturbacion en la corriente de aire,

caracterizado por que

- el elemento de perturbacion (115; 215; 315) presenta al menos una superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) que se adentra en la corriente de aire,

- estando configurada la superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) y estando inclinada en un angulo de inclinacion con respecto a la direccion de corriente principal local (111) de tal manera que impone a la parte de la corriente de aire que incide en la superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) una componente de velocidad que discurre transversalmente a la direccion de corriente principal local (111), que induce aguas abajo del elemento de perturbacion (115; 215; 315) una turbulencia local en una capa de cizallamiento de la corriente de aire separada aguas abajo del elemento de perturbacion (115; 215; 315) en el borde de desprendimiento de flujo (107; 207; 307).
2. Componente de vehiculo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que

- la superficie (102.1; 202.1; 316.3) define una normal de superficie local (112; 212),

- la normal de superficie local (112; 212) con la direccion de corriente principal local (111) define un plano de normal local, y

- la superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) esta inclinada en un angulo de inclinacion con respecto al plano de normal local.
3. Componente de vehiculo de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el angulo de inclinacion asciende a de 20° a 70°, preferentemente asciende a de 30° a 60°, de manera mas preferente asciende a de 40° a 50°, en particular asciende fundamentalmente a 45°.
4. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

- la superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) presenta una dimension de longitud que asciende a de 5 mm a 80 mm, preferentemente asciende a de 15 mm a 65 mm, de manera mas preferente asciende a de 30 mm a 50 mm, en particular asciende fundamentalmente a 40 mm, o

- la superficie de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) presenta una dimension de altura que asciende a de 2 mm a 10 mm, preferentemente asciende a de 3 mm a 8 mm, de manera mas preferente asciende a de 4 mm a 6 mm, en particular asciende fundamentalmente a 5 mm.
5. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que,

- la superficie de conduccion (115.1; 315.1) esta configurada en un saliente a modo de aleta (115; 315) de la superficie (102.1; 316.3),

- estando configurado el saliente a modo de aleta (115; 315) en particular fundamentalmente prismatico.
6. Componente de vehiculo de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el saliente a modo de aleta (115; 315) presenta una dimension de grosor que asciende a de 2 mm a 10 mm, preferentemente asciende a de 3 mm a 8 mm, de manera mas preferente asciende a de 4 mm a 6 mm, en particular asciende fundamentalmente a 5 mm.
7. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la superficie de conduccion (215.1) esta configurada como pared lateral de una escotadura (215.2) de la superficie (202.1).
8. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que esta prevista una multitud de elementos de perturbacion (115; 215; 315).
9. Componente de vehiculo de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que las superficies de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) de dos elementos de perturbacion adyacentes (115; 215; 315) estan distanciadas transversalmente respecto a la direccion de corriente principal local en una distancia transversal que asciende a de 20 mm a 100 mm, preferentemente asciende a de 30 mm a 80 mm, de manera mas preferente asciende a de 40 mm

5

10

15

20

25

30

35

a 60 mm, en particular asciende fundamentalmente a 50 mm.
10. Componente de vehnculo de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que

- las superficies de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) de dos elementos de perturbacion adyacentes (115; 215; 315) estan inclinadas en sentido opuesto respecto a la direccion de corriente principal local (111) y/o

- las superficies de conduccion (115.1; 215.1; 315.1) de dos elementos de perturbacion (115; 215; 315) adyacentes estan inclinadas en el mismo sentido respecto a la direccion de corriente principal local (111).
11. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que

- la superficie (102.1; 202.1; 316.3) presenta una dimension transversal transversalmente a la direccion de corriente principal local (111) y

- los elementos de perturbacion (115; 215; 315) estan dispuestos distribuidos a lo largo de la dimension transversal de la superficie (102.1; 202.1; 316.3), particularmente de manera uniforme al menos por secciones.
12. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie (102.1; 202.1) esta configurada para formar al menos una parte de una piel externa de una caja de vagon (102; 202) del vehiculo.
13. Componente de vehiculo de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado por que

- la superficie (102.1; 202.1) esta configurada para ser dispuesta en un lado inferior de la caja de vagon (102; 202),

- estando configurada la superficie (102.1; 202.1) particularmente para ser dispuesta en la zona de un extremo delantero durante el funcionamiento de una seccion de chasis (106) de la caja de vagon (102; 202).
14. Componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

- es una parte de un pantografo (316) del vehiculo,

- presentando el pantografo (316) un dispositivo de contacto (316.1) con un elemento de contacto (316.3) para entrar en contacto con un hilo de contacto (317) y

- la superficie (316.4) particularmente esta dispuesta en un lado inferior del dispositivo de contacto (316.1) opuesto a la superficie de contacto del elemento de contacto (316.3).
15. Vehiculo con un componente de vehiculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, siendo particularmente un vehiculo para el trafico de alta velocidad con una velocidad de servicio nominal por encima de 250 km/h, particularmente por encima de 300 km/h.