FR3116784A1 - Car for railway vehicle with aerodynamic stabilizing element - Google Patents
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Abstract
Voiture pour véhicule ferroviaire avec élément aérodynamique de stabilisation La présente invention concerne une voiture (10) destinée à former une voiture d’extrémité d’un véhicule ferroviaire (12), ladite voiture comprenant une caisse (14) s’étendant dans une direction longitudinale horizontale (X) correspondant à une direction de déplacement du véhicule, la caisse comprenant un nez (18) disposé à une extrémité de ladite caisse, ledit nez présentant une forme aérodynamique effilée, la voiture comportant au moins un premier groupe (30) d’ailerons, ledit premier groupe comprenant au moins deux premiers ailerons (32) solidaires du nez de la caisse, chacun desdits premiers ailerons formant une saillie sensiblement horizontale par rapport audit nez, lesdits au moins deux premiers ailerons étant disposés sensiblement l’un au-dessus de l’autre. Figure pour l'abrégé : Figure 1The present invention relates to a car (10) intended to form an end car of a rail vehicle (12), said car comprising a body (14) extending in a longitudinal direction horizontal (X) corresponding to a direction of movement of the vehicle, the body comprising a nose (18) disposed at one end of said body, said nose having a tapered aerodynamic shape, the car comprising at least a first group (30) of fins, said first group comprising at least two first fins (32) integral with the nose of the body, each of said first fins forming a substantially horizontal projection with respect to said nose, said at least two first fins being arranged substantially one above the other. Figure for abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne une voiture destinée à former une voiture d’extrémité de véhicule ferroviaire, du type comportant une caisse s’étendant dans une direction longitudinale horizontale correspondant à une direction de déplacement du véhicule, la caisse comprenant un nez disposé à une extrémité de ladite caisse, ledit nez présentant une forme aérodynamique effilée.The present invention relates to a car intended to form a railway vehicle end car, of the type comprising a body extending in a horizontal longitudinal direction corresponding to a direction of movement of the vehicle, the body comprising a nose disposed at one end of said body, said nose having a tapered aerodynamic shape.
Les véhicules ferroviaires, notamment à grande vitesse, sont sensibles aux vents latéraux. Ces derniers induisent notamment un déséquilibre de pression de part et d’autre du véhicule, associé à un couple de roulis qui tend à faire basculer le véhicule sur un côté. L’avant du véhicule est particulièrement sensible à ce couple de roulis, ou moment de renversement.Rail vehicles, especially at high speed, are sensitive to crosswinds. These in particular induce a pressure imbalance on either side of the vehicle, associated with a roll torque which tends to tip the vehicle to one side. The front of the vehicle is particularly sensitive to this roll torque, or rollover moment.
Il est connu, notamment du document FR3054195, de munir l’avant d’un véhicule ferroviaire d’éléments de stabilisation au vent latéral, afin de limiter le couple de roulis.It is known, in particular from document FR3054195, to provide the front of a railway vehicle with lateral wind stabilization elements, in order to limit the roll torque.
La présente invention a pour but d’améliorer les dispositifs existants. A cet effet, l’invention a pour objet une voiture du type précité, comportant au moins un premier groupe d’ailerons, ledit premier groupe comprenant au moins deux premiers ailerons solidaires du nez de la caisse, chacun desdits premiers ailerons formant une saillie sensiblement horizontale par rapport audit nez, lesdits au moins deux premiers ailerons étant disposés sensiblement l’un au-dessus de l’autre.The present invention aims to improve existing devices. To this end, the invention relates to a car of the aforementioned type, comprising at least a first group of fins, said first group comprising at least two first fins integral with the nose of the body, each of said first fins forming a projection substantially horizontal relative to said nose, said at least two first fins being arranged substantially one above the other.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, la voiture comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the car comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
-le premier groupe d’ailerons comporte entre deux et six premiers ailerons ; - The first group of fins comprises between two and six first fins;
- la voiture comporte un deuxième groupe d’ailerons, ledit deuxième groupe comprenant au moins deux deuxièmes ailerons solidaires du nez de la caisse, chacun desdits deuxièmes ailerons formant une saillie sensiblement horizontale par rapport au nez, lesdits au moins deux deuxièmes ailerons étant disposés sensiblement l’un au-dessus de l’autre, les premier et deuxièmes groupes d’ailerons étant disposés sensiblement symétriquement par rapport à un plan médian vertical du nez de la caisse ;- the car has a second group of fins, said second group comprising at least two second fins integral with the nose of the body, each of said second fins forming a substantially horizontal projection relative to the nose, said at least two second fins being arranged substantially one above the other, the first and second groups of fins being arranged substantially symmetrically with respect to a vertical median plane of the nose of the body;
- le nez de la caisse comporte : un pare-brise ; et un premier et un deuxième montants disposés de part et d’autre dudit pare-brise ; et le premier et le deuxième groupes d’ailerons sont disposés respectivement sur le premier et sur le deuxième montant ;- the nose of the body comprises: a windshield; and a first and a second pillar arranged on either side of said windshield; and the first and second groups of fins are arranged respectively on the first and on the second upright;
- chaque montant présente une forme incurvée dans un plan horizontal ; et chaque premier ou deuxième aileron présente sensiblement une forme de croissant, épousant ladite forme incurvée ;- Each amount has a curved shape in a horizontal plane; and each first or second fin has substantially a crescent shape, matching said curved shape;
- la voiture comprend un moteur ;- the car includes an engine;
- le moteur est configuré pour être alimenté en énergie électrique.- the motor is configured to be supplied with electrical energy.
L’invention se rapporte en outre à un véhicule ferroviaire comprenant une voiture telle que décrite ci-dessus, ladite voiture formant une voiture d’extrémité dudit véhicule.The invention further relates to a railway vehicle comprising a car as described above, said car forming an end car of said vehicle.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the drawings in which:
Les figures 1 et 2 représente une voiture 10 selon un mode de réalisation de l’invention. La voiture 10 fait partie d’un véhicule ferroviaire 12.Figures 1 and 2 represent a car 10 according to one embodiment of the invention. Car 10 is part of a rail vehicle 12.
On considère une base orthonormée (X, Y, Z) associée à la voiture 10. La direction Z représente la verticale. La direction X, ou direction longitudinale, correspond à une direction de déplacement de la voiture 10. Ladite direction de déplacement est considérée comme horizontale. La direction Y, ou direction transversale, correspond à une direction horizontale perpendiculaire à la direction de déplacement du véhicule.We consider an orthonormal base (X, Y, Z) associated with the car 10. The direction Z represents the vertical. The direction X, or longitudinal direction, corresponds to a direction of movement of the car 10. Said direction of movement is considered to be horizontal. The Y direction, or transverse direction, corresponds to a horizontal direction perpendicular to the direction of movement of the vehicle.
La voiture 10 est destinée à former la voiture avant d’un véhicule ferroviaire 12, selon un sens de déplacement dudit véhicule, ledit sens étant parallèle à X. De préférence, la voiture 10 est une voiture motrice du véhicule 12. En particulier, la voiture 10 comporte un moteur (non représenté), ledit moteur étant préférentiellement configuré pour être alimenté en énergie électrique.The car 10 is intended to form the front car of a railway vehicle 12, in a direction of movement of said vehicle, said direction being parallel to X. Preferably, the car 10 is a driving car of the vehicle 12. In particular, the car 10 comprises a motor (not shown), said motor being preferably configured to be supplied with electrical energy.
Plus généralement la voiture 10 est une voiture d’extrémité du véhicule ferroviaire 12.More generally car 10 is an end car of rail vehicle 12.
La voiture 10 comprend notamment une caisse 14 et au moins un élément aérodynamique 16 de stabilisation.The car 10 notably comprises a body 14 and at least one aerodynamic element 16 for stabilization.
La caisse 14 comprend un nez 18, disposé à l’avant de ladite caisse selon le sens de déplacement du véhicule 12. Ledit nez 18 présente une forme aérodynamique effilée dans le sens de déplacement.The body 14 comprises a nose 18, arranged at the front of said body in the direction of movement of the vehicle 12. Said nose 18 has a tapered aerodynamic shape in the direction of movement.
Le nez 18 comporte notamment : une pointe 20, formant une extrémité avant de la voiture 10 ; et un pare-brise 22. Le pare-brise 22 se trouve en arrière de la pointe 20 selon X.The nose 18 comprises in particular: a tip 20, forming a front end of the car 10; and a windshield 22. The windshield 22 is located behind the tip 20 along X.
De préférence, le nez comporte également des phares 23 disposés au niveau de la pointe 20.Preferably, the nose also includes headlights 23 arranged at the tip 20.
Le nez 18 comporte en outre un premier 24 et un second 26 montants latéraux, disposés de part et d’autre du pare-brise 22 selon la direction Y, dite direction transversale. Les premier 24 et second 26 montants latéraux sont sensiblement symétriques selon un plan (X, Z) formant un plan médian 28 de la voiture 10. Ledit plan médian 28 forme également un plan de symétrie du pare-brise 22.The nose 18 further comprises a first 24 and a second 26 side pillars, arranged on either side of the windshield 22 in the Y direction, called the transverse direction. The first 24 and second 26 side pillars are substantially symmetrical along a plane (X, Z) forming a median plane 28 of the car 10. Said median plane 28 also forms a plane of symmetry of the windshield 22.
De préférence, les premier 24 et second 26 montants latéraux présentent une forme inclinée vers l’arrière, adaptée à la forme aérodynamique du nez 18.Preferably, the first 24 and second 26 side uprights have a shape inclined towards the rear, adapted to the aerodynamic shape of the nose 18.
En outre, de préférence, les premier 24 et second 26 montants latéraux présentent une forme incurvée convexe dans un plan horizontal, comme visible sur la
L’élément aérodynamique 16 de stabilisation comporte au moins un premier groupe 30 d’ailerons, ledit premier groupe 30 comprenant au moins deux premiers ailerons 32. Chacun desdits premiers ailerons 32 est solidaire du nez 18 et forme une saillie horizontale par rapport à la forme aérodynamique dudit nez.The aerodynamic stabilization element 16 comprises at least a first group 30 of fins, said first group 30 comprising at least two first fins 32. Each of said first fins 32 is integral with the nose 18 and forms a horizontal projection with respect to the shape aerodynamics of said nose.
Dans le mode de réalisation représenté, l’élément aérodynamique 16 de stabilisation comporte en outre un deuxième groupe 34 d’ailerons, ledit deuxième groupe 34 comprenant au moins deux deuxièmes ailerons 36. Chacun desdits deuxièmes ailerons 36 est solidaire du nez 18 et forme une saillie horizontale par rapport à la forme aérodynamique dudit nez.In the embodiment shown, the aerodynamic stabilization element 16 further comprises a second group 34 of fins, said second group 34 comprising at least two second fins 36. Each of said second fins 36 is integral with the nose 18 and forms a horizontal projection relative to the aerodynamic shape of said nose.
Dans le mode de réalisation représenté, le premier 30 et le deuxième 34 groupes d’ailerons sont disposés, respectivement, sur le premier 24 et sur le second 26 montant latéral.In the embodiment shown, the first 30 and the second 34 groups of fins are arranged, respectively, on the first 24 and on the second 26 side upright.
Les premier 30 et deuxième 34 groupes d’ailerons sont disposés sensiblement symétriquement par rapport au plan médian 28. Plus précisément, chaque premier aileron 32 est symétrique d’un deuxième aileron 36.The first 30 and second 34 groups of fins are arranged substantially symmetrically with respect to the median plane 28. More precisely, each first fin 32 is symmetrical with a second fin 36.
Dans le mode de réalisation représenté, chacun des premier 30 et deuxième 34 groupes d’ailerons comporte trois ailerons 32, 36 sensiblement identiques et espacés de manière régulière. Le nombre d’ailerons 32, 36 d’un groupe d’ailerons 30, 34 varie par exemple entre deux et six.In the embodiment shown, each of the first 30 and second 34 groups of fins comprises three fins 32, 36 that are substantially identical and regularly spaced. The number of fins 32, 36 of a group of fins 30, 34 varies for example between two and six.
Chaque aileron 32, 36 a sensiblement une forme de croissant disposé dans un plan horizontal, ladite forme épousant la courbure convexe du montant latéral 24, 26 correspondant. De préférence, une première épaisseur maximale selon Z d’un aileron 32, 36 est inférieure à 100 mm. De préférence, une deuxième épaisseur maximale d’un aileron 32, 36, dans un plan horizontal, est inférieure à 300 mm.Each fin 32, 36 has substantially the shape of a crescent arranged in a horizontal plane, said shape following the convex curvature of the corresponding side upright 24, 26. Preferably, a first maximum thickness along Z of a fin 32, 36 is less than 100 mm. Preferably, a second maximum thickness of a fin 32, 36, in a horizontal plane, is less than 300 mm.
Dans des variantes non représentées de l’invention, l’au moins un premier groupe d’ailerons de l’élément aérodynamique 16 de stabilisation est disposé sur le pare-brise 22 et/ou sur la pointe 20 du nez 18 de la voiture 10. Cependant, une telle disposition est difficile à optimiser car elle est susceptible de gêner la vision d’un conducteur du véhicule 12, ou encore de perturber l’éclairage diffusé par les phares 23.In variants of the invention not shown, the at least one first group of fins of the aerodynamic stabilization element 16 is arranged on the windshield 22 and/or on the tip 20 of the nose 18 of the car 10 However, such an arrangement is difficult to optimize because it is likely to interfere with the vision of a driver of the vehicle 12, or even to disturb the lighting diffused by the headlights 23.
Un procédé de fonctionnement de la voiture 10 et du véhicule 12 va à présent être décrit à l’appui de la
Par ailleurs, on considère que le véhicule 12 est soumis à un vent latéral 40, soufflant dans la direction transversale Y en direction du premier montant latéral 24.Furthermore, it is considered that the vehicle 12 is subjected to a side wind 40, blowing in the transverse direction Y in the direction of the first side upright 24.
L’air qui s’enroule autour du nez 18 de la voiture 10 crée une dépression, sous forme d’un vortex 42, à une certaine distance du véhicule 12 du côté du deuxième montant latéral 26.The air which wraps around the nose 18 of the car 10 creates a depression, in the form of a vortex 42, at a certain distance from the vehicle 12 on the side of the second side pillar 26.
Il en résulte un moment de renversement 44, qui tend à faire basculer le véhicule 12 autour d’un axe parallèle à X.This results in an overturning moment 44, which tends to tilt the vehicle 12 around an axis parallel to X.
Les ailerons 32, 36 horizontaux, disposés sur le nez 18, empêchent partiellement l’enroulement de l’air autour dudit nez durant le déplacement rapide du véhicule 12. Plus précisément, le vortex 42 est à la fois affaibli en intensité et éloigné du véhicule 12 selon la direction transversale Y.The horizontal fins 32, 36, arranged on the nose 18, partially prevent the winding of the air around said nose during the rapid movement of the vehicle 12. More precisely, the vortex 42 is both weakened in intensity and moved away from the vehicle. 12 along the transverse direction Y.
Ces deux effets cumulés permettent de réduire le différentiel de pression entre les deux côtés du véhicule 12. Le moment de renversement 44 est ainsi diminué.These two cumulative effects make it possible to reduce the pressure differential between the two sides of the vehicle 12. The overturning moment 44 is thus reduced.
La forme horizontale et l’épaisseur faible des ailerons 32, 36 permet de réduire la perturbation de l’écoulement de l’air selon X le long du véhicule 12. La traînée supplémentaire et les bruits aéro-acoustiques sont ainsi limités.The horizontal shape and the low thickness of the fins 32, 36 makes it possible to reduce the disturbance of the air flow along X along the vehicle 12. The additional drag and the aero-acoustic noises are thus limited.
L’agencement des ailerons 32, 36 les uns au-dessus des autres permet de prolonger leur effet de cisaillement sur l’enroulement de l’air, sans générer de traînée supplémentaire.The arrangement of the fins 32, 36 one above the other makes it possible to prolong their shearing effect on the rolling up of the air, without generating additional drag.
La géométrie d’une voiture 10 selon l’invention permet notamment une réduction du moment de renversement 44 de l’ordre de 5%, par rapport à une géométrie similaire dépourvue d’ailerons 32, 36.The geometry of a car 10 according to the invention allows in particular a reduction in the overturning moment 44 of the order of 5%, compared to a similar geometry devoid of fins 32, 36.
Claims (8)
la caisse comprenant un nez (18) disposé à une extrémité de ladite caisse, ledit nez présentant une forme aérodynamique effilée,
la voiture étant caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un premier groupe (30) d’ailerons, ledit premier groupe comprenant au moins deux premiers ailerons (32) solidaires du nez de la caisse, chacun desdits premiers ailerons formant une saillie sensiblement horizontale par rapport audit nez, lesdits au moins deux premiers ailerons étant disposés sensiblement l’un au-dessus de l’autre.Car (10) intended to form an end car of a railway vehicle (12), said car comprising a body (14) extending in a horizontal longitudinal direction (X) corresponding to a direction of movement of the vehicle,
the body comprising a nose (18) disposed at one end of said body, said nose having a tapered aerodynamic shape,
the car being characterized in that it comprises at least a first group (30) of fins, said first group comprising at least two first fins (32) integral with the nose of the body, each of said first fins forming a substantially horizontal projection relative to said nose, said at least two first fins being arranged substantially one above the other.
- le nez de la caisse comporte : un pare-brise (22) ; et un premier (24) et un deuxième (26) montants disposés de part et d’autre dudit pare-brise ; et
- le premier (30) et le deuxième (34) groupes d’ailerons sont disposés respectivement sur le premier et sur le deuxième montant.Car according to claim 3, in which:
- the nose of the body comprises: a windshield (22); and a first (24) and a second (26) pillars arranged on either side of said windshield; And
- the first (30) and the second (34) groups of fins are arranged respectively on the first and on the second upright.
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