FR2791025A1 - Vehicule ferroviaire a extremite profilee - Google Patents
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Abstract
Dans un véhicule ferroviaire pour marche à grande vitesse, on prévoit dans la zone située entre une partie centrale et une partie d'extrémité (2) en rétrécissement conique, un dispositif (6) de décollement des filets d'air, pour augmenter la stabilité de marche de la voiture située à l'extrémité du train.Ce dispositif est commandé différemment selon que cette extrémité forme une extrémité avant ou arrière selon le sens de déplacement du véhicule.
Description
L'invention concerne un véhicule ferroviaire comportant une partie
d'extrémité, se rétrécissant d'une manière aérodynamique, d'une caisse de véhicule, dont la surface en coupe transversale est au moins essentiellement constante sur le reste de la longueur de la caisse, un dispositif de décollement des filets d'air étant affecté à la partie d'extrémité, dispositif qui, à l'aide d'un dispositif d'entraînement, peut passer d'une position de basculement, radialement déplacée vers l'extérieur (position de fonctionnement), à une position fermée, désactivée, qui obture en
affleurement la paroi voisine de la caisse du véhicule.
Dans les véhicules ferroviaires destinés à de grandes vitesses de marche, on sait d'une manière générale configurer d'une manière aérodynamique l'extrémité du train, qu'elle se trouve en avant dans le sens de la circulation ou en arrière, la caisse, dans chaque cas, présentant un rétrécissement de sa section transversale jusqu'à l'extrémité libre. Les autres parties de la caisse présentent en revanche, sur toute leur longueur restante, une section transversale essentiellement constante. Les véhicules ferroviaires configurés de cette manière peuvent être exploités, pour des caractéristiques de marche identiques, dans les deux sens de circulation. En cours d'utilisation, il s'avère que des conditions de marche instables peuvent apparaître au niveau de la queue du train, lesquelles sont liées à des forces
aérodynamiques non-stationnaires.
L'invention vise, dans un véhicule du type général ci-dessus mentionné, à trouver des mesures qui, pour améliorer les caractéristiques de marche, influent d'une manière favorable sur les conditions d'écoulement de
l'air à l'extrémité du train.
Ce but est atteint selon l'invention par le fait que le dispositif de décollement des filets d'air s'étend, dans une direction périphérique, à la manière d'une bande et au moins sur une partie de la surface latérale de la caisse du véhicule; que le dispositif de décollement des filets d'air comporte une traverse de décollement, qui au niveau de son bord longitudinal dirigé vers la partie centrale de la caisse du véhicule se poursuit en affleurement avec la paroi immédiatement contiguë de la surface latérale de la caisse du véhicule et déplace radialement vers l'extérieur, en position de fonctionnement, son bord longitudinal dirigé vers l'extrémité de la partie d'extrémité, pour servir d'arête de décollement des filets d'air, et qui dépasse de la surface de paroi latérale, contiguë et qui lui est affectée, de la caisse du véhicule; et que la traverse de décollement est, au moins dans la zone de son bord longitudinal dirigé vers la partie centrale de la caisse du véhicule, maintenue en pivotement contre la caisse du véhicule, a une configuration souple, et est reliée au dispositif d'entraînement Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de décollement des filets d'air est prévu directement contre la paroi de la partie d'extrémité. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le dispositif de décollement des filets d'air est, au niveau des sections de paroi latérale, et dans la zone du toit, disposé sur la transition entre la partie centrale et la
partie d'extrémité de la caisse du véhicule.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le dispositif de décollement des filets d'air est disposé contre le bord extérieur d'un plan transversal de la caisse du véhicule, plan qui est incliné de bas en haut vers
la partie centrale de la caisse du véhicule.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de décollement des filets d'air est affecté à une gorge prévue dans la paroi de la
caisse du véhicule.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le dispositif d'entraînement est un tuyau souple, qui d'une part est installé dans la gorge et d'autre part est relié à la traverse de décollement, et en outre est raccordé
à une source programmable de fluide sous pression.
Dans une forme de réalisation d'un véhicule ferroviaire, avec un dispositif de décollement des filets d'air à l'extrémité arrière du train, on empêche un écoulement non-stationnaire de l'air autour de la partie arrière du véhicule. En particulier, le dispositif de décollement des filets d'air conduit obligatoirement à un décollement des filets d'air à l'arrière, le long d'une ligne parfaitement définie. La fluctuation de la zone de décollement, qui sinon se produit quand l'arrière du véhicule est lisse et allongé, conduit à un décollement tourbillonnaire asymétrique, qui fluctue dans le temps, et qui pour sa part peut conduire à des forces latérales fluctuantes appliquées
sur l'arrière du véhicule, et donc à l'apparition de vibrations.
Pour qu'il suffise d'avoir une hauteur aussi petite que possible de l'arête de décollement, il est conseillé de la placer à une courte distance en avant (en amont), ou même dans la zone du décollement en moyenne temporelle, au niveau de la forme arrière sans arête de décollement. De cette manière, il est possible, par une modification relativement petite de l'écoulement de la couche limite sur la surface de la partie arrière, de réguler
le comportement dans le temps de grandes zones d'écoulement.
Si, pour des raisons de construction, le dispositif de décollement doit être rapporté à l'avant (côté amont), il faudra en conséquence augmenter la hauteur de l'arête de décollement. La hauteur de l'arête de décollement des filets d'air peut aussi être variable, par exemple en fonction de la vitesse de marche. Le dispositif de décollement des filets d'air est de préférence prévu directement contre la surface latérale de la partie d'extrémité, de façon qu'il puisse être intégré dans la caisse du véhicule. Le dispositif de décollement des filets d'air pourra alors s'étendre, à la manière d'une bande, dans la direction périphérique de la partie d'extrémité, au moins sur une partie de la surface latérale. En particulier, le dispositif de décollement des filets d'air est disposé symétriquement contre des sections de la paroi latérale, et dans la zone de toit de la partie d'extrémité. Le dispositif de décollement des filets d'air peut se trouver dans un plan perpendiculaire au grand axe du véhicule. De préférence, le plan est cependant incliné, de sorte que le début du décollement recherché commence en différents points le
long de la caisse du véhicule.
En tant qu'élément actif, le dispositif de décollement des filets d'air comporte de préférence une traverse de décollement, en forme de bande, qui peut aussi être constituée de plusieurs éléments individuels, et qui, en son bord de côté longitudinal dirigé vers la partie centrale de la caisse du véhicule, se poursuit en affleurement avec la paroi contiguë de la surface latérale de la caisse. Le bord longitudinal qui lui est parallèle, et qui pour l'essentiel est dirigé vers l'extrémité de la partie d'extrémité, dépasse en position d'utilisation radialement vers l'extérieur au-delà de la paroi immédiatement voisine de la surface latérale, ce qui crée l'arête de
décollement surélevée voulue.
Pour pouvoir exploiter le véhicule ferroviaire dans les deux sens de circulation, il est possible de désactiver le dispositif de décollement des filets d'air quand on utilise en tant que partie de tête dirigée vers l'avant la partie d'extrémité ainsi équipée. A cette fin, le dispositif de décollement des filets d'air est muni d'un dispositif d'entraînement, qui est couplé à la traverse de décollement, et qui, en cas de besoin, ramène cette dernière en affleurement avec la surface de paroi de la caisse du véhicule. A cette fin, on peut prévoir dans la surface de paroi de la caisse du véhicule une gorge appropriée, dans laquelle non seulement la traverse de décollement peut pénétrer pour arriver en affleurement, mais encore qui recçoit aussi le dispositif d'entraînement. Il s'agit alors de préférence d'un tuyau souple, qui est relié fermement d'une part dans la gorge, et d'autre part à la traverse de décollement, et en outre est raccordé à une source programmable de fluide de pression. Par remplissage du tuyau souple par pompage, la traverse de décollement, qui est maintenue sur un côté contre la caisse du véhicule, et en particulier est pourvue d'une charnière, ou présente en soi une certaine souplesse, va sortir sous forme d'une arête de décollement en position de fonctionnement, ou encore, si l'on applique une dépression, va se rétracter en affleurement avec le contour de la caisse. Cette position est commandée en particulier quand, lors d'une inversion du sens de circulation, on utilisera, en tant que partie de tête avant, la partie d'extrémité qui avait été utilisée
auparavant en queue. La forme aérodynamique de la caisse, qui est non-
perturbée et qui est exigée dans le sens de la marche, est ainsi assurée. Pour arriver à une transition en affleurement entre la paroi de la surface latérale et la traverse de décollement, les bords longitudinaux de la gorge prévue pour l'entraînement sont étagés conformément à l'épaisseur du matériau de la
traverse de décollement.
Quand la traverse de décollement est fabriquée en un matériau
non souple, il est avantageux de la réaliser en plusieurs éléments partiels.
Les différents éléments partiels n'ont alors pas besoin de se suivre directement, puisque la réalisation préalable de petits tourbillons, pour faciliter le décollement des filets d'air à partir de la partie d'extrémité, peut, même sur des tronçons partiels de la surface latérale, conduire à des
résultats suffisants.
Grâce à la mise en place d'un dispositif de décollement des filets d'air pouvant être commandé, et qui est intégré directement dans la surface de la carrosserie de la caisse du véhicule, il est possible d'optimiser les conditions d'écoulement avec des moyens simples, en fonction du sens de circulation du train. On évite ainsi, aux grandes vitesses, des instabilités de marche au niveau de l'extrémité correspondante du train, qui sinon risqueraient d'apparaître en conséquence d'un décollement tourbillonnaire
non-stationnaire au niveau de l'extrémité allongée du véhicule.
L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de
schémas de deux exemples de réalisation.
La Figure 1 présente un véhicule ferroviaire dans la zone d'une partie d'extrémité, en vue latérale, avec un dispositif intégré de décollement des filets d'air, La Figure 2 est une vue en coupe transversale de la zone du dispositif de décollement des filets d'air, La Figure 3 est une vue similaire à la Figure 2, le dispositif de décollement des filets d'air étant désactivé, La Figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif de décollement des filets d'air, dans une autre forme de réalisation, et La Figure 5 présente le montage de la Figure 4 en position désactivée. Dans un véhicule ferroviaire, la caisse 1 du véhicule, dans la zone d'une partie d'extrémité 2, se rétrécit d'une manière aérodynamique jusqu'à l'extrémité du train. La partie d'extrémité 2 est équipée d'un poste de conduite, qui est pourvu de fenêtres 3 dans la zone avant du toit. Le reste de la partie centrale 4, dirigée vers le milieu du train, de la caisse du véhicule présente sur toute sa longueur une section transversale essentiellement constante. La caisse 1 du véhicule est portée par des roues 5 adaptées à des rails. Si un véhicule ferroviaire ayant cette structure est utilisé à l'extrémité d'un train roulant à grande vitesse, on est confronté au risque que les filets d'air se maintiennent très longtemps sur le contour qui se rétrécit, et ce en raison de la forme aérodynamique de la partie d'extrémité 2, pour ne se décoller de la surface de la paroi de la partie d'extrémité 2 que très tard, et d'une manière concentrée en différents points, dans la zone subissant un fort rétrécissement en section transversale de la partie d'extrémité 2. Pour éviter les turbulences très violentes de l'écoulement d'air, qui apparaissent de ce fait en alternance et selon une répartition asymétrique sur la surface de paroi de la partie d'extrémité, on prévoit dans la zone de transition entre la partie centrale 4 et la partie d'extrémité 2 dont la section transversale se rétrécit un
dispositif de décollement 6 des filets d'air.
Dans la présente invention, le dispositif de décollement des filets d'air 6 s'étend selon une configuration symétrique au-dessus des deux parois latérales, dirigées vers le haut, et de la zone de toit 7 disposée entre elles. Le dispositif de décollement des filets d'air 6 est rapporté directement contre la surface de la paroi de la partie d'extrémité 2. Le dispositif de décollement des filets d'air 6 comporte une arête de décollement des filets d'air 8, qui est surélevée (en saillie) par rapport à la surface voisine de la partie d'extrémité 2. Le dispositif de décollement des filets d'air 6, configuré comme une bande, s'appuie alors contre le bord extérieur d'un plan transversal de la caisse 1 du véhicule, plan qui est incliné de bas en haut vers la partie centrale 4 de la caisse 1, de sorte que les sections inférieures se trouvent plus près de l'extrémité libre 9 de la partie d'extrémité 2 que la section centrale dirigée
vers la zone de toit 7.
Le dispositif de décollement des filets d'air 6 comporte une traverse de décollement 10, qui est configurée comme une bande suffisamment élastique, et qui s'étend sur les parois du véhicule et sur la zone de toit 7 de la partie d'extrémité 2, dans le plan transversal incliné mentionné ci-dessus. Au niveau de son bord latéral 11 dirigé vers la partie centrale 4 de la caisse 1 du véhicule, la traverse de décollement 10 se poursuit, en affleurement par les surfaces de paroi voisines de la caisse 1 du véhicule ou de la partie d'extrémité 2. Le bord latéral opposé de la traverse de décollement 10, dirigé vers l'extrémité 9 et formant l'arête de décollement des filets d'air 8, présente un écartement prédéfini, dans sa position de fonctionnement représentée sur les Figures 1, 2 et 4, perpendiculairement à la section immédiatement voisine de la surface de paroi, qui est représentée sur les Figures 2 à 5 pour la zone de toit 7. L'arête de décollement 8, qui ainsi, selon les Figures 1, 2 et 4, est radialement en saillie par rapport à la surface de paroi 7.2, crée, quand le véhicule ferroviaire circule en marche rapide, une turbulence de l'écoulement d'air, qui jusqu'à maintenant était essentiellement laminaire, et déjà au niveau de la transition entre la partie centrale, configurée normalement, et la partie d'extrémité 2 qui se rétrécit. Il suffit alors d'une hauteur de l'arête de décollement 8 qui est suffisante pour déclencher une turbulence dans la couche située le plus près de la surface de la paroi du véhicule, et qui contribue à la turbulence des couches d'air situées plus loin vers l'extérieur. Le décollement des filets d'air, à partir de la partie d'extrémité, est ainsi réparti d'une manière aussi uniforme que possible sur toute la longueur de la partie d'extrémité 2. La hauteur d'étagement de l'arête de décollement 8, par rapport à la surface de paroi 7.2, peut varier par exemple en fonction de la vitesse de marche ou du sens de circulation. A cette fin, le dispositif de décollement des filets d'air 6 est équipé d'un dispositif d'entraînement 12, qui dans la présente invention est configuré à la manière d'un tuyau pouvant être rempli par pompage. A cette fin, on a aménagé dans la paroi de la caisse 1 du véhicule ou de la partie d'extrémité 2 une gorge 13, qui reçoit le dispositif d'entraînement 12. Le tuyau souple du dispositif d'entraînement 12 d'une part s'appuie alors dans la gorge, et d'autre part est relié à la face intérieure de la traverse de décollement 10. La traverse de décollement 10 est alors, par son bord longitudinal 11 opposé à l'arête de décollement 8, définie par rapport à la surface de paroi voisine de la caisse 1 du véhicule, et, au moins dans la zone voisine, est élastique en flexion en soi ou est pourvue d'un dispositif à charnière. Un pompage dans le tuyau souple du dispositif d'entraînement 12 provoque si nécessaire un basculement de la traverse de décollement 10, en modifiant de ce fait la hauteur de l'arête de décollement 8. La pression dans le tuyau du dispositif d'entraînement 12 va alors diminuer, ou va recevoir une dépression, puis l'arête de décollement 10 va se
rapprocher du contour de la caisse, comme on le voit sur les Figures 3 et 5.
Dans cette position désactivée, le dispositif de décollement des filets d'air 6 est inactif. Le véhicule ferroviaire peut alors être exploité dans le sens de circulation inverse, la partie d'extrémité 2 se transformant en partie de tête dans le sens de la marche, sans que le dispositif de décollement des filets d'air ne conduise de ce fait à des conditions perturbées d'écoulement. Pour arriver ici à la transition sans étagement, la paroi 7.2 est abaissée d'un épaulement 14, d'une manière analogue à la gorge 13, la hauteur de l'épaulement 14 étant adaptée à l'épaisseur du matériau de l'arête de décollement 8. D'une manière correspondante, le bord longitudinal opposé 11 de la traverse de décollement 10 est, selon les Figures 2 et 3, inséré dans un épaulement correspondant 15, après que ce bord longitudinal 11 a
recouvert la section voisine 7.1 de la surface de la paroi.
Dans la forme de réalisation selon les Figures 4 et 5, la traverse de décollement 10 fait en revanche partie intégrante du tuyau souple du dispositif d'entraînement 12, et lui est reliée, formant une seule pièce au niveau du matériau. Ainsi, la partie du tuyau reliée au bord longitudinal 11 a une plus grande épaisseur de paroi, qui diminue en continu vers l'arête de décollement 8. De cette manière, on arrive à une rigidité suffisante de la traverse de décollement 10, et à un basculement continu lors du gonflage ou dégonflage du tuyau. Il n'est alors pas nécessaire que la traverse de
décollement 10 recouvre la paroi voisine 7.1.
Claims (6)
1. Véhicule ferroviaire, comportant au moins une partie d'extrémité, se rétrécissant d'une manière aérodynamique, d'une caisse de véhicule, dont la surface en coupe transversale est au moins essentiellement constante sur le reste de la longueur de la caisse, un dispositif de décollement des filets d'air étant affecté à la partie d'extrémité, dispositif qui, à l'aide d'un dispositif d'entraînement, peut passer d'une position de basculement, radialement déplacée vers l'extérieur (position de fonctionnement), à une position fermée, désactivée, qui obture en affleurement la paroi voisine de la caisse du véhicule, caractérisé en ce que le dispositif de décollement des filets d'air (6) s'étend, dans une direction périphérique, à la manière d'une bande et au moins sur une partie de la surface latérale de la caisse (1) du véhicule; que le dispositif de décollement des filets d'air (6) comporte une traverse de décollement (10), qui au niveau de son bord longitudinal (11) dirigé vers la partie centrale (4) de la caisse (1) du véhicule se poursuit en affleurement avec la paroi immédiatement contiguë de la surface latérale de la caisse (1) du véhicule et déplace radialement vers l'extérieur, en position de fonctionnement, son bord longitudinal dirigé vers l'extrémité (9) de la partie d'extrémité (2), pour servir d'arête de décollement des filets d'air (8), et qui dépasse de la surface de paroi latérale (7.2), contiguë et qui lui est affectée, de la caisse (1) du véhicule; et que la traverse de décollement (10) est, au moins dans la zone de son bord longitudinal (11) dirigé vers la partie centrale (4) de la caisse (1) du véhicule, maintenue en pivotement contre la caisse (1) du véhicule, a une
configuration souple, et est reliée au dispositif d'entraînement (12).
2. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de décollement des filets d'air (6) est prévu directement
contre la paroi de la partie d'extrémité (2).
3. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de décollement des filets d'air (6) est, au niveau des sections de paroi latérale, et dans la zone du toit, disposé sur la transition entre la partie centrale (4) et la partie d'extrémité (3) de la caisse (1) du véhicule.
4. Véhicule ferroviaire selon au moins l'une des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que le dispositif de décollement des filets d'air (6) est disposé contre le bord extérieur d'un plan transversal de la caisse (1) du véhicule, plan qui est incliné de bas en haut vers la partie centrale (4) de la
caisse (1) du véhicule.
5. Véhicule ferroviaire selon au moins l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que le dispositif de décollement des filets d'air (6) est
affecté à une gorge (13), prévue dans la paroi de la caisse (1) du véhicule.
6. Véhicule ferroviaire selon au moins l'une des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (12) est un tuyau souple, qui d'une part est installé dans la gorge (13) et d'autre part est relié à la traverse de décollement (10), et en outre est raccordé à une source
programmable de fluide sous pression.
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