FI60678C - Luftavlaenkande deflektor laemplig foer montering pao taket av foerarhytten av ett en slaepvagn dragande dragfordon - Google Patents

Description

E35r*l ΓβΊ ««KUULUTUSjULKAISU

Ma lbj (") utläggnincsskrift &U o / ö

C ^5j Patentti ayEnnetty 10 03 1?3S

' v ^ (51) Kv.ik?/irrt.ci.3 B 62 D 55/00» B 60 H 27/00, B 60 J 1/20 SUOMI — FINLAND (21) P*t*nttlh»k»mg* — PatMiUmAknlnf 763365 (22) Hikemlipi·»· — AiMeknlngtdtg 23.11.76 ^ (23) Alkupiivi—Glftigh«t«4a| 23.11.76 (41) Tullut {ulkiMktl — Bllvlt offentllg 25.05.77

Patentti-ja rekistarihallitui .... Μϊ. . .. . , . , , . ' . (44) Nlhtiviktlpanon ja kuuLlutluiwn pvm. —

Patent· och registeratyrelien Antttkan utiagd och uti.skrift*n pubitc*nd 30.11.8l (32)(33)(31) Pyy4«ty •tuoik.u.-Bagird priority 2U.11.75 USA(US) 63U553 (71) Uniroyal, Inc., 1230 Avenue of the Americas, New York, New York 10020, USA(US) (72) Robert Eugene Dorsch, South Bend, Indiana, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Ilman poikkeuttajalaite, joka on asennettavissa perävaunua vetävän vetoajoneuvon ohjaamon katolle - Luftavlänkande deflektor, lämplig för montering pä taket av förarhytten av ett en släpvagn dragande dragfordon

Keksintö kohdistuu ilman poikkeuttajalaitteeseen ilmanvastuksen vähentämiseksi ilman virratessa vetoajoneuvon ja perävaunun muodostaman yhdistelmän yli. Keksintö kohdistuu myös poikkeuttajalaitteen käyttöön vetoajoneuvon katolla.

Polttoöljyn kallistuttua on tehty useita yrityksiä sen kulutuksen pienentämiseksi, sillä perävaunulliset ajoneuvot kuluttavat paljon polttoöljyä. Tällöin on vetoajoneuvon ohjaamon katolle yleensä sovitettu jonkinlainen ilmavirran ohjaus-levy ajoneuvon virtaviivaistamiseksi ja siten ilmanvastuksen vähentämiseksi. Toisenlainen ehdotus on tehty US-patenttijulkaisussa 3 241 876, jonka mukaan käytetään ilmasuojusta poikkeuttamaan vastaan virtaavan ilman erittäin suuressa määrin.

Ilman poikkeuttaminen muodostaa julkaisun mukaan tyhjön veto-vaunun ja perävaunun väliseen tilaan ja ilmanvastus tulee näin pienemmäksi vetoajoneuvon etuosaa vastaan. Tämän patenttijulkaisun mukaista laitetta on markkinoitu USAtssa Rudkin-Wiley-nimisenä laitteena. USArssa suoritettujen vertailevien tut- ,,Μ* 4* - 60678 kimusten perusteella tällä laitteella on saavutettu parhaat tulokset.

Vaikkakin Rudkin-Wileyn laite on osoittautunut hyväksi aiempiin käytännössä olleisiin laitteisiin nähden, aikaansaadaan esillä olevalla keksinnöllä ilman poikkeuttajaelin, joka on suunniteltu matemaattisesti pienentämään ilmanvastuetusta ja siten vähentämään polttoaineen kulutusta. Keksinnön mukainen laite vähentää polttoaineen kulutusta niin suuressa määrin, että aiemmat laitteet ovat tulleet siihen nähden epäkäytännöllisiksi .

Tarkemmin sanottuna keksintö kohdistuu ilman poikkeuttaja-laitteeseen, joka on asennettavissa perävaunua vetävän veto-ajoneuvon ohjaamon katolle muodostamaan eteenpäin suunnatun, ilmaa poikkeuttavan pinnan ja vähentämään ajoneuvon liikkeen ilmanvastusta, joka ilmaa poikkeuttava pinta on kuperankaa-reva kaikissa vaaka- ja pystysuorissa poikkileikkaustasoissa ja symmetrinen pystysuoran keskitasonsa suhteen, jossa pinnassa on keskiosa ja pari tämän vastakkaisille puolille symmetrisesti sovitettua sivuosaa, minkä ohessa laitteen takapinnalle on sovitettu kannatuselimiä sen vahvuuden lisäämiseksi ja laitteen asentamiseksi ohjaamon katolle. Poikkeutta-jalaitteen tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksesta 1.

Poikkeuttajalaitteen keksinnön mukainen käyttö kohdistuu laitteen käyttöön kannatuselimien kanssa, jotka on sovitettu yhdistämään poikkeuttajalaitteen vetävän ajoneuvon ohjaamon kattoon sellaiseen asentoon, että poikkeuttajaelimen alareuna ulottuu aivan lähelle kattoa, minkä ohessa kannatuselimet käsittävät elimiä, jotka on kiinnitetty kiinteästi poikkeuttajalaitteen takasivuun ja elimiä jotka on kiinnitetty kiinteästi kattoon sekä elimiä, jotka säädeltävästi yhdistävät nämä elimet poikkeuttajalaitteen asennon säätämiseksi katon ja perävaunun etuseinän suhteen, toisaalta tämän etuseinän ja ohjaamon katon korkeuserosta riippuvasti ja toisaalta ohjaamon takaosan ja perävaunun etuosan vaakasuorasta välimatkasta riippuvasti. Poikkeuttajalaitteen käytön tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksesta 2.

f - 3 60678

Keksinnön mukainen poikkeuttajalaite vähentää siis ilman "erottumista" sen virratessa vetoajoneuvon ja perävaunun muodostaman yhdistelmän yli ja estää ilman kerääntymisen etupinnalle, joka on kokonaan kaareva. Etupinta ei ole miltään kohdiltaan tasainen. Etupinta on lisäksi eteenpäin kupera kaikilta osiltaan sekä vaaka- että pystysuorissa poikkileik-kaustasoissa, ja etupinnan keskiosan vastakkaisilla puolilla on symmetrisesti sovitetut sivuosat. Poikkeuttajalaitteen alareunan kaarevuus vastaa pääasiallisesti seuraavan yhtälön

määrittämää elliptistä kaarevuutta y = Vf8361 1 - x^ V

\ 33445/

Yhtölössä x vaihtelee 86:sta 175 cm;iin kohtisuoraan vaakasuoralta tasolta katsottaessa.

Keksinnön eräs sovellutusmuoto selitetään seuraavassa oheiseen piirustukseen viittaamalla rajoittamatta keksintöä kuitenkaan siihen:

Kuvio 1 on perspektiivikuva keksinnön mukaisesta ilman poik-keuttajalaitteesta asennettuna perävaunua vetävän vetoajo-neuvon ohjaamon katolle.

Kuvio 2 on suurennettu perspektiivikuva kuvion 1 mukaisesta laitteesta asennettuna ohjaamon katolle.

Kuvio 3 on suurennettu pystykuva kuvion 1 mukaisen laitteen takaosasta.

Kuvio 4 on suurennettu pystykuva kuvion 1 mukaisen laitteen yhdestä sivusta asianmukaisten kulmien ja suositellun säteen ollessa merkittynä kuvaan.

Kuvio 5 on suurennettu keskeinen pystysuora leikkaus kuvion 1 mukaisesta laitteesta eräiden asianmukaisten mittojen ollessa merkittyinä kuvaan.

Kuvio 6 on suurennettu päälliskuva kuvion 1 mukaisesta laitteesta eräiden asianmukaisten kulmien ja mittojen ollessa merkittyinä kuvaan.

Kuvio 7 on suurennettu ortograafinen leikkaus kuvion 1 mukaisen laitteen toisesta puoliskosta numeroiden Q-89 merkitessä eräässä tasossa olevien pisteiden sijaintia.

4 60678

Kuvio 1 esittää yleisesti numerolla 15 merkittyä ilman poik-keuttajalaitetta, joka on asennettu perävaunua 21 vetävän ve-toajoneuvon 19 ohjaamon katolle 17. Kuten kuviosta 1 näkyy, kulkee ilmavirta vetoajoneuvon 19 ja perävaunun 21 välisen raon poikki siten, että ilmanvastus minimoituu ilman kulkiessa vetoajoneuvon ja perävaunun muodostaman yhdistelmän yli. Ilma estetään täten myös kerääntymästä laitteen 15 poikkeuttavaan pintaan 35. Kuvio 2 esittää laitetta 15 kiinnitettynä ohjaamon kattoon 17 kahden U-muotoisen kanavaelimen 23 avulla, laitteen 15 kaarevuuden näkyessä sen kaikissa vaakasuorissa ja pystysuorissa tasoissa, ja kuviosta 3 näkyy laitteen takapinnan 24 vahvikerakenne, joka sisältää parin samansuuntaisia vaakasuoria ripoja 25 ja 27, jotka ulottuvat laitteen koko leveydelle. Vahvikerakenne sisältää myös parin samansuuntaisia pystysuoria ripoja 29 ja 31, jotka ulottuvat laitteen koko korkeudelle. Kukin laitteen 15 neljännesosasta sisältää neljä lyhennettyä vaakasuoraa ripaa 33, jotka kulkevat poikittain pystysuoriin ripoihin 29 ja 31 nähden. Pari lyhennettyjä samansuuntaisia pystysuoria ripoja 34 yhdistää vaakasuorat rivat 25 ja 27 laitteen puolittavan keskitason molemmilla puolilla.

Kuten kuvioista 1, 2, 4, 5 ja 6 näkyy, sisältää laite 15 täysin kaarevan poikkeuttavan pinnan 35, joka on symmetrinen pystysuoran keskitason suhteen. Voidaan havaita, että pinta 35 on kupera eteenpäin kaikissa vaakasuorissa tasoissaan ja kupera taaksepäin kaikissa pystysuorissa tasoissaan. Pinnan 35 alareunan 37 pöhjakäyrällä (kuviot 2, 3 ja 6) on elliptin muoto, joka vastaa pääasiassa edellä esitettyä yhtälöä. Poh-jakäyrä on korkeudella h vaakasuoran tason p yläpuolella (*ks. kuviota 4), joka puolestaan sijaitsee ohjaamon katon 17 tason alapuolella. Korkeus h on pääasiassa 187,33 cm suuruisen hypotenuusan ja siihen liittyvän 13,726° vaakasuoran tason p kanssa muodostavan kulman sinin tulo. Tämän kulman lakipiste V toimii kaarevuuskeskipisteenä pinnan 35 pystysuoraa kaarevuutta varten. Alareunan 37 pohjakäyrän keskipiste on kohdassa A (ks. kuvioita 6 ja 7). Sijoittamalla pystysuoran kaarevuuden keskipiste ohjaamon katon 17 tason alapuo- 5 60678 lelle, kuten kuviosta 4 näkyy, ei pintaan 35 muodostu yhtään pystysuoraa osaa, joten ilmanpainetta ei pääse kerääntymään laitetta 15 vasten. Tällainen järjestely estää myös ilman kasaantumisen eri kohtiin.

Kuten kuviosta 6 näkyy, käsittää laite 15 keskiosan 39 ja parin symmetrisiä sivuosia 41, jotka sijaitsevat keskiosan 39 molemmilla puolilla. Vaakasuorassa tasossa on noin 187 cm:n säde, joka pääasiassa kohtaa alareunan 37 elliptisen pohjakäyrän keskiosassa 39 noin 20°:n kulmaetäisyyden päässä pohjakäyrän keskipisteen A molemmilla puolilla. Vaakasuorassa tasossa on myös kaksi sädettä, kumpikin suuruudeltaan noin 52 cm, jotka pääasiassa kohtaavat elliptisen pohjakäyrän sen keskiosan 39 molemmilla puolilla olevissa sivuosissa 41. Sekä 187 että 52 cm:n säteet ovat todellisia säteitä, kun niitä katsotaan koh-tisuorasti vaakasuoraan tasoon nähden.

Poikkeuttava pinta 35 on määritetty siten (ks. kuviota 4), että alareunan 37 keskiosan 39 on ajateltu kääntyvän ylöspäin kaarevuuskeskipisteensä V ympäri noin 34°:n verran, kaarevan yläreunan 43 kohdalle, kun taas kaarevan alareunan sivuosien 41 on ajateltu kääntyvän saman 34°:n kulman verran, mutta kaarevuussädettä asteittaisesti pidentämällä, kunnes tämä säde tulee yhtä pitkäksi kuin keskiosan noin 187 cm pitkä kaarevuussäde, ja ulko-osa tulevat kaarevan yläreunan 43 kohdalle.

Jotta pinnan 35 kaarevuus ymmärrettäisiin paremmin, esitetään kuviossa 7 ortograafinen projektio pinnan 35 yhdestä puoliskosta. Suurin osa pisteistä sijaitsee neliöiden nurkissa, joiden sivun pituus on 12,7 cm. Piste O kuviossa 7 esittää pääasiallisesti pinnan 35 keskipistettä ja, kuten kuviosta 5 näkyy, se on noin 31 cm:n etäisyydellä tarkistustasosta. Muiden pisteiden 89 etäisyydet cmieissä tästä tasosta (r) on esitetty seuraavassa taulukossa: 6 60678 r r r r r 1 30 912 21 22 047 41 23 813 61 20 104 81 6 909 2 29 540 22 21 171 42 20 307 62 17 831 82 5 334 3 27 076 23 22 733 43 19 139 63 14 554 83 10 160 4 23 863 24 25 756 44 16 561 64 11 697 84 9 728 5 22 517 25 28 080 45 18 999 65 12 764 85 9 958 6 30 607 26 29 401 46 21 958 66 15 253 86 8 141 7 29 274 27 29 972 24 24 168 67 16 853 87 6 426 8 27 000 28 29 528 48 25 362 68 17 539 88 3 708 9 24 016 29 28 092 49 25 730 69 17 336 89 0,762 10 22 619 30 25 578 50 25 171 70 16 358 11 22 301 31 22 085 51 23 724 71 14 605 12 23 762 32 20 726 52 21 298 72 12 040 13 26 695 33 19 202 53 18 009 73 9 665 14 29 058 34 21 031 54 13 292 74 11 405 15 39 429 35 24 092 55 16 015 75 12 611 16 31 001 36 26 441 56 18 923 76 13 589 17 30 607 37 27 724 57 20 866 77 13 691 18 29 223 38 28 169 58 21 920 78 13 246 19 26 772 39 27 711 59 22 289 79 12 065 20 23 432 40 26 302 60 21 565 8Q 9 652

Kuvioista 3-5 näkyy, että tukitanko 45, jossa on aukkoja 47, on kiinnitetty laitteen 15 korkeuden säätämistä varten lii-tostappien 49 avulla U-muotoisiin kanavaelimiin 23 ja laippojen 51 avulla vahvikeripoihin 29 ja 31. Laite 15 on esitetty vedettynä maksimikorkeuteensa 101,6 cm, mutta se voidaan laskea myös muihin korkeusasentoihin käyttämällä jäljelle jääviä aukkoja 47 tangon 45 yhdistämiseksi laitteeseen 15. Jos nämä järjestelyt suoritetaan, niin kuviossa 4 esitetyt kulmasuhteet muuttuvat, mutta lakipiste V jää kuitenkin aina vaakasuoralle tasolle p ohjaamon katon 17 tason alapuolelle. Kyseinen kulma voi esimerkiksi vaihdella 12-16°. Yleissääntönä on, että laitteen korkeutta olisi lisättävä silloin, kun seuraava suhde: perävaunun korkeus vähennettynä ohjaamon korkeudella, ja tämä jaettuna vetoajoneuvon ja perävaunun välisellä etäisyydellä, kasvaa.

Λ.

7 60678

Useita vertailevia kokeita on suorietttu vetoajoneuvon ja perävaunun muodostelmalla yhdistelmällä käyttäen keksinnön mukaista poikkeuttavaa laitetta, Rudkin-Wileyn ilmasuojusta (joka edustaa parasta aikaisemmin saatavissa olevaa laitetta NASA:n kokeiden mukaisesti) ja jättäen ilmavirran ohjauslaitteen kokonaan pois. Vetoajoneuvon ja perävaunun välinen ero oli 87,6 cm ja 1,27 cm ja etäisyys ohjaamon katon päältä perävaunun katon lakipisteeseen oli 122 cm. Vetoajoneuvon ja perävaunun muodostaman yhdistelmän kokonaispaino oli 29 500 kg ja kokeet suoritettiin ajoneuvonopeudella 90 km/h (tavallinen linja-ajonopeus) ilmavirran nopeuden ollessa alla olevan taulukon mukainen. Taulukossa on tehty yhteenveto tuloksista, ja se esittää ne huomattavasti lisääntyneet parannukset, jotka keksinnön mukaisella laitteella on saavutettu Rudkin-Wileyn suojukseen ja ilman suojuksen käyttöä olevaan tapaukseen nähden.

Rudkin-Wileyn Keksinnön mukai-Ei suojusta suojus_ nen laite_

Ilmavirran nopeus (km/h) 24-32 18-32 11-24

Keskimäärin polttoainetta knv/1 2,09 2,19 2,96

Keskimääräinen parannus (%) - 5,1 42,0

Ajoneuvon koenopeus 90 km/h on se nopeus, jolla suunnilleen puolet vetoajoneuvon moottorin tehosta käytetään ilmanvastuksen voittamiseen. Tästä syystä ei ole erityisen hämmästyttävää, että ilman poikkeuttajalaitteella saavutettiin keksinnön mukainen huomattava parannus. Kaupallisessa käytössä olevista vetoajoneuvoista, joissa on käytetty keksinnön mukaista laitetta, saadut raportit osoittavat myös huomattavaa parannusta aikaisemmin tunnettuihin laitteisiin nähden.

Claims (4)

1. 60678 8
2. 1. Ilman poikkeuttajalaite, joka on asennettavissa perävaunua vetävän vetoajoneuvon ohjaamon (19) katolle (17) muodostamaan eteenpäin suunnatun, ilmaa poikkeuttavan pinnan (35) ja vähentämään ajoneuvon liikkeen ilmanvastusta, joka ilmaa poikkeuttava pinta (35) on kuperankaareva kaikissa vaaka- ja pystysuorissa poikkileikkaustasoissa ja symmetrinen pystysuoran keskitasonsa suhteen, jossa pinnassa on keskiosa (39) ja pari tämän vastakkaisille puolille symmetrisesti sovitettua sivuosaa (41), minkä ohessa laitteen takapinnalle (24) on sovitettu kannatuselimiä (23-34, 45-51) sen vahvuuden lisäämiseksi ja laitteen asentamiseksi ohjaamon (19) katolle (17), tunnettu siitä, että poikkeuttajalaitteen (15) yläreuna (43) on pääasiallisesti ympyränosan muotoinen, kun taas laitteen alareuna (37) on jatkuvasti kaareva, sen keskiosan ollessa ympyränosan muotoinen, joka keskiosa ulottuu vaakasuorassa suunnassa noin 20° molemmin puolin alareunan keskipistettä (A) ja muodostaa ilmaa poikkeuttavan pinnan keskiosan (39) alareunan, että ympyränosan muotoisella yläreunalla (43) ja alareunan ympyränosan muotoisella keskiosalla on yhteinen kaarevuuskeskipiste (V) ja noin 187 cm:n pituinen kaarevuussäde, että alareunan ulko-osilla, jotka sijaitsevat alareunan keskiosan molemmin puolin ja muodostavat ilmaa poikkeuttavan pinnan (35) sivuosien (41) alareunat, on noin 52 cm:n pituinen kaarevuussäde, ja että ilmaa poikkeuttavan pinnan (35) osat, ts. keskiosa (39) ympäröivine sivuosineen (41), on määritetty siten, että alareunan (37) keskiosan (39) on ajateltu kääntyvän ylöspäin kaarevuuskeskipisteensä (V) ympäri noin 34°in verran, kaarevan yläreunan (43) kohdalle, kuntaas sivuosat (41^ on määritetty siten että kaarevan alareunan ulko-osien on ajateltu kääntyvän saman 34°:n kulman verran, mutta kaare-vuussädettä asteittaisesti pidentämällä, kunnes tämä säde tulee yhtä pitkäksi kuin keskiosan noin 187 cm pitkä kaarevuussäde, ja ulko-osat tulevat kaarevan yläreunan (43) kohdalle.
3. 2. Vaatimuksen 1 mukaisen ilman poikkeuttajalaitteen käyttö kannatuselimlen (23-34, 45-51) kanssa, jotka on sovitettu yhdistämään poikkeuttajalaitteen (15) vetävän ajoneuvon ohjaamon (19) kattoon (17) sellaiseen asentoon, että poikkeut-tajaelimen alareuna ulottuu lähelle kattoa, minkä ohessa kan- ►V .. 9 60678 natuselimet käsittävät elimiä (25-34), jotka on kiinnitetty kiinteästi poikkeuttajalaitteen (15) takasivuun (24) ja elimiä (23), jotka on kiinnitetty kiinteästi kattoon (17) sekä elimiä (45-49), jotka säädeltävästi yhdistävät nämä elimet poikkeuttajalaitteen (15) asennon säätämiseksi katon (17) ja perävaunun etuseinän suhteen, toisaalta tämän etuseinän ja ohjaamon katon korkeuserosta riippuvasti ja toisaalta ohjaamon takaosan ja perävaunun etuosan vaakasuorasta välimatkasta riippuvasti, tunnettu siitä, että ilman poikkeuttaja-laite (15) on asennettu siten, että sen keskiosan (39) ilmaa poikkeuttavan pinnan (35) kaarevuuskeskipiste (V) sijaitsee vetoajoneuvon ohjaamon (19) katon (17) alapuolella ja siten, että kaarevuuskeskipisteen (V) ja poikkeuttajalaitteen alareunan keskipisteen (A) välinen säde muodostaa noin 12-16°:n kulman vaakatason kanssa (kuv. 4).
4. 1. Luftavlänkande deflektor, lämplig för montering pä ta- ket (17) av förarhytten (19) av ett en släpvagn dragande dragfordon i ändamäl att bilda en främät vänd, luftavlänkande yta (35) och minska luftmotständet mot ekipagets rörelse, vilken luftavlänkande yta (35) är krökt och konvex i samtliga horisontella och vertikala tvärsnittsplan, samtidigt som den är symmetrisk kring sitt vertikala mittplan, varvid den upp-visar ett centralt parti (39) med ett par flygelpartier (41) symmetriskt placerade pä ömse sidor om det centrala partiet, varjämte bärande medel (23-34, 45-51) är anordnade pä baksi-dan (24) av deflektorn dels för förstärkning av densamma, dels för deflektorns montering pä taket (17) tili förarhytten (19),kännetecknad av att deflektorns (15) Övre kant (43) har i huvudsak cirkelbägform medan dess undre kant (37) är kontinuerligt krökt med cirkelbägform utefter sin centrala del, vilken cirkulära del har en horisontell vinkelomslutning av ca 20° pä ömse sidor om underkantens mitt-punkt (A) och bildar underkahten av den luftavlänkande ytans centrala parti (39) , att den cirkelbägformade överkanten (43) och den cirkelbägformade centrala delen av underkanten har gemensamt krökningscentrum (V) och krökningsradien ca