RU161360U1 - Подвижное крыло скоростного/высокоскоростного поезда - Google Patents

Abstract

1. Подвижное крыло высокоскоростного поезда, имеющее верхнюю и нижнюю аэродинамические плоскости, оборудованное боковыми стойками, закрепляющими крыло на крыше транспортного средства поезда, и приводом изменения положения и угла наклона крыла, электрически связанным с устройством управления приводом, отличающееся тем, что боковые стойки закреплены на крыше транспортного средства поезда шарнирно с возможностью поворота стоек вокруг горизонтальной оси вращения, а крыло закреплено на боковых стойках шарнирно с возможностью изменения угла наклона вокруг горизонтальной оси вращения крыла.2. Подвижное крыло по п. 1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя аэродинамические плоскости крыла выполнены выпуклыми или выпуклой и вогнутой, или выпуклой и плоской, соответственно.

Description

B61D 17/00

Подвижное крыло скоростного/высокоскоростного поезда

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для повышения безопасности перевозок, снижения износа пути, уменьшения длины тормозного пути и экономии электрической энергии транспортными средствами.

Разработано несколько способов уменьшения износа рельсов и затрат электрической энергии на перемещение железнодорожного транспорта, особенно скоростного/высокоскоростного, которые сводятся как к уменьшению лобового сопротивления воздушных масс, так и к уменьшению энергозатрат на преодоление колесного трения (перемещение на воздушной или магнитной подушке).

Известен железнодорожный поезд на магнитной подушке [1], использующий принцип магнитной левитации. Транспортное средство поднимается над рельсом на магнитном поле и скользит без сухого трения. Недостатками данного способа являются высокая себестоимость создания и обслуживания колеи и необходимой инфраструктуры, не исследованные до конца последствия воздействия сильного магнитного поля на организм человека.

Известен аэроэстакадный транспорт [2, 3], передвигающийся над специальной эстакадой и использующий действие экранного эффекта. Эстакада возводится над поверхностью земли. Экранный эффект возникает из-за воздушной подушки, образующейся при посадке транспортного средства на высоте равной 0,1 - 0,2 значения средней аэродинамической хорды крыла (в среднем 1-1,5 метра над уровнем эстакады).

К недостаткам способа относятся высокая стоимость создания специального полотна, транспортных модулей и их комплектующих, слабая устойчивость поезда во время движения, невозможность использования трассы для других целей, шум при движении транспорта.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является крыло высокоскоростного железнодорожного поезда по патенту KR20030084876A [4].

Изобретение ставит задачу улучшить тяговую эффективность железнодорожного транспортного средства и предотвратить повреждение рельсов за счет сокращения нагрузки, приложенной к рельсам, при высокой скорости движения. На крыше железнодорожного вагона над колесной парой установлен генератор подъемной силы в форме крыла. Генератор подъемной силы включает аэродинамическое крыло переменного профиля, оборудованное двумя парами приводов для изменения угла наклона крыла вверх-вниз, и приводным двигателем для работы этих цилиндров. Конструкция крыла, использованная в этом виде транспорта, принята нами за прототип.

Недостатком устройства является то, что крыло малоподвижно (существуют ограничения в использовании крыльев, например, при проезде через туннель), не способно в полной мере сократить тормозной путь, что весьма важно для скоростных/высокоскоростных поездов. Кроме того, следует отметить сложность синхронизации приводов для изменения угла наклона крыла, механизм управления которыми не раскрыт в описании изобретения.

На современных скоростных/высокоскоростных поездах используется электрическая и электропневматическая системы торможения, но даже при их использовании тормозной путь составляет 2430 м. при торможении со скорости 250 км/ч и 1000 м. со скорости 160 км/ч. Соответственно, при высоких скоростях движения возникает ощутимая потребность в уменьшении тормозного пути поезда.

Задачей полезной модели является создание устройства, значительно уменьшающее тормозной путь поезда, увеличивающее маневренность поезда по сравнению с аналогом (езда в туннелях и других преградах способных появиться во время движения), уменьшающего энергозатраты на транспорт, повышающего безопасность перевозок.

Поставленная задача решается использованием подвижного крыла для создания дополнительного сопротивления при необходимости резкого торможения.

Энергосберегающее крыло скоростного/высокоскоростного поезда, закрепленное на крыше транспортного средства поезда и оборудованное механизмом изменения положения и угла наклона (угла атаки) крыла относительно набегающего потока воздуха. В отличие от прототипа крыло выполнено в виде вогнутой нижней и выпуклой верхней, или прямой нижней и выпуклой верхней, или выпуклой нижней и верхней аэродинамических поверхностей, закрепленных на крыше вагона поезда. Крыло имеет два привода для изменения положения крыла относительно осей BB' и AA'. Данные приводы электрически связаны с устройством управления, при использовании которого включается режим начала движения, режим движения, либо торможения поезда.

Аэродинамическая плоскость имеет горизонтальную ось вращения, проходящую вдоль BB', и шарнирно закреплена к стойкам, которые, в свою очередь, имеют горизонтальную ось вращения AA' и шарнирно закреплены к поверхности поезда. Для эффективности полезной модели обе поверхности крыла и стойки электрически связаны с механизмом изменения положения и угла наклона подвижного крыла.

Очевидно, в режиме движения крыло выполняет функцию прототипа и пригодно для эксплуатации на прямолинейных участках без различного рода помех на пути движения.

Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1 - фиг. 4.

На фиг. 1 показано размещение энергосберегающего (подвижного) крыла на вагоне, локомотиве, цистерне поезда. На фиг. 2 отражены различные положения крыла при режимах начала движения - а, движения - б, торможения поезда - в. На фиг. 3 показаны виды поезда спереди и сверху, а также оси вращения крыла AA' и BB'.

Фиг.4 поясняет принцип работы подвижного крыла скоростного/высокоскоростного поезда.

Крыло высокоскоростного поезда (фиг. 1) характеризуется наличием выпуклого верхнего и вогнутого нижнего, либо выпуклого верхнего и плоского нижнего, либо выпуклого верхнего и нижнего аэродинамических плоскостей 1, присоединенных к вагону (цистерне, локомотиву) 2 при помощи стоек 3. Эффективность крыла оценивается аэродинамическим качеством крыла К, у современных самолетов К

50, другими словами создаваемая крылом подъемная сила крыла F примерно в 50 раз больше силы сопротивления крыла воздушному потоку. На одном вагоне могут располагаться одно или более подвижных крыльев в зависимости от технических характеристик транспортного средства. При необходимости подвижные крылья скоростных/высокоскоростных поездов могут быть снабжены любыми известными видами улучшения аэродинамики, например, предкрылками, закрылками, щитками и др.

Устройство работает следующим образом.

Сначала крыло находится в собранном виде (положение а на фиг. 2). При движении транспортного средства машинист поезда, используя устройство управления 4 (Фиг.4), подает сигнал и устанавливает режим движения поезда (положение б на фиг. 2). Сигнал по электрической цепи 5 (Фиг.4) попадает в привод (либо мотор) 6 (Фиг.4), изменяющий угол наклона относительно осей BB' и AA'. Между аэродинамическим плоскостями устанавливается разность давлений, что приводит к уменьшению веса, действующего на рельсы и, соответственно, экономится потребляемая поездом энергия. При необходимости торможения машинист устанавливает режим торможения поезда, тогда крыло примет вид положения в на фиг. 2. При торможении крыло принимает положение, создающее наибольшее сопротивлению движения. При подъезде к туннелю или остановке поезда устанавливается режим начала движения и крыло переходит в начальное собранное положение.

Техническим результатом является уменьшение тормозного пути поезда, снижение износа железнодорожных рельсов, уменьшение затрат электрической энергии транспортными средствами поезда, повышение безопасности перевозок.

Полезная модель позволяет использовать существующую железнодорожную инфраструктуру для высокоскоростных перевозок, экономить электроэнергию, увеличить срок эксплуатации железнодорожного полотна за счет аэродинамической компенсации части веса состава, позволяет за короткое время усовершенствовать уже существующие железнодорожные транспортные средства.

Источники информации:

1. About Maglev [Электронный ресурс]: Shanghai Maglev Transportation Development Co. -2005- URL: http://www.smtdc.com/en/

2. Поезд уходит в небо [Электронный ресурс]: периодическое издание Европейского союза независимых журналистов «Объектив» - 2014. - URL: http://eu-objective.info/2014/03/poezd от 18.05.15.

3. Воздушный экспресс [Электронный ресурс]: Сетевое издание «Интерфакс - Россия» - 2014 - URL: http://interfax-russia.ru/Siberia/view.asp?id=477198

4. Патент KR 20030084876A, B61D 17/00, 2003.

5.

Claims (2)

1. Подвижное крыло высокоскоростного поезда, имеющее верхнюю и нижнюю аэродинамические плоскости, оборудованное боковыми стойками, закрепляющими крыло на крыше транспортного средства поезда, и приводом изменения положения и угла наклона крыла, электрически связанным с устройством управления приводом, отличающееся тем, что боковые стойки закреплены на крыше транспортного средства поезда шарнирно с возможностью поворота стоек вокруг горизонтальной оси вращения, а крыло закреплено на боковых стойках шарнирно с возможностью изменения угла наклона вокруг горизонтальной оси вращения крыла.

2. Подвижное крыло по п. 1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя аэродинамические плоскости крыла выполнены выпуклыми или выпуклой и вогнутой, или выпуклой и плоской, соответственно.

Images