RU2211781C2 - High-speed transport module of transport system - Google Patents
High-speed transport module of transport systemInfo
- Publication number
- RU2211781C2 RU2211781C2 RU2001121674/28A RU2001121674A RU2211781C2 RU 2211781 C2 RU2211781 C2 RU 2211781C2 RU 2001121674/28 A RU2001121674/28 A RU 2001121674/28A RU 2001121674 A RU2001121674 A RU 2001121674A RU 2211781 C2 RU2211781 C2 RU 2211781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bodies
- transport module
- module according
- main
- additional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к построению транспортных средств с высокими аэродинамическими характеристиками, и может быть использовано в высокоскоростной струнной транспортной системе Юницкого. The invention relates to the field of transport engineering, namely to the construction of vehicles with high aerodynamic characteristics, and can be used in the high-speed string transport system of Unitsky.
Известно техническое решение, направленное на улучшение аэродинамики транспортных средств за счет выполнения их кузова по форме, максимально приближенного к форме тела вращения (Хуго В.-Г. Аэродинамика автомобиля. - М.: Машиностроение, 1987, с.32). Known technical solution aimed at improving the aerodynamics of vehicles by performing their body in a shape as close as possible to the shape of a body of revolution (Hugo V.-G. Automobile aerodynamics. - M .: Mashinostroenie, 1987, p.32).
Однако в известном техническом решении выполнение требований к улучшению аэродинамики кузова вступает в противоречия с требованиями по его внутренней компоновке, что, в итоге, не позволяет реализовать оптимальное использование внутреннего объема кузова. However, in the well-known technical solution, the fulfillment of requirements for improving the aerodynamics of the body conflicts with the requirements for its internal layout, which, in the end, does not allow for the optimal use of the internal volume of the body.
Известно также использование кузовов транспортных средств, в которых реализованы рекомендации по оптимизации аэродинамических характеристик за счет приближения их формы к форме тела вращения с одновременным учетом стилистических и эргонометрических требований, предъявляемых к ним именно как к транспортным средствам (Хуго В.-Г. Аэродинамика автомобиля. - М.: Машиностроение, 1987, с.42). It is also known to use vehicle bodies in which recommendations are implemented to optimize the aerodynamic characteristics by approximating their shape to the shape of the body of revolution, while taking into account the stylistic and ergonomic requirements presented to them precisely as vehicles (Hugo V.G. Car aerodynamics. - M.: Mechanical Engineering, 1987, p. 42).
Однако при известности пути решения задачи реальные условия эксплуатации, когда транспортное средство расположено в непосредственной близости от дорожного полотна, не позволяют добиться минимальных значений коэффициента аэродинамического сопротивления. However, when the ways of solving the problem are known, the actual operating conditions, when the vehicle is located in close proximity to the roadbed, do not allow achieving the minimum values of the drag coefficient.
Наиболее близким к изобретению является высокоскоростной транспортный модуль, используемый в струнной транспортной системе Юницкого, содержащий корпусную часть, выполненную в форме обтекаемого кузова с сопряженными сферообразной передней, каплеобразной средней и конусообразной задней частями, в котором нижняя поверхность средней части выполнена уплощенной. Для связи с рельсовым путем в корпусной части размещены колеса, установленные в два ряда. Движение транспортного модуля обеспечивают, установленные в кузове, привод с системой управления (Журнал "Эврика" 3, 1998, с.53-55). Closest to the invention is a high-speed transport module used in the Unitsky string transport system, comprising a body part made in the form of a streamlined body with a conjugated sphere-shaped front, drop-shaped middle and cone-shaped rear parts, in which the lower surface of the middle part is made flattened. For communication with the rail track, wheels mounted in two rows are placed in the hull. The movement of the transport module is provided, installed in the body, by a drive with a control system (Journal "Eureka" 3, 1998, p.53-55).
Значения скоростей, развиваемые в транспортной системе Юницкого (свыше 300 км/ч), накладывают повышенные требования к устойчивости транспортного модуля на рельсовом пути при сохранении минимального значения коэффициента аэродинамического сопротивления. The speeds developed in the Unitsky transport system (over 300 km / h) impose increased requirements on the stability of the transport module on the rail track while maintaining the minimum value of the drag coefficient.
При неравномерном распределении веса или в случае просадки рельсового пути, например в результате обрыва несущего троса, поперечная устойчивость известного транспортного модуля, величина которой в основном определяется расстоянием между рядами колес, оказывается недостаточной. Повышение устойчивости за счет увеличения расстояния между рядами колес приводит к соответствующему увеличению поперечных размеров кузова транспортного модуля и, как следствие, к ухудшению его аэродинамических характеристик. Увеличение остальных размеров кузова до соотношений, обеспечивающих исходное значение коэффициента аэродинамического сопротивления, приведет, в лучшем случае, к получению прежнего значения динамической устойчивости транспортного модуля на рельсовом пути. With an uneven distribution of weight or in the case of a rail track subsidence, for example, as a result of a breakage of the support cable, the lateral stability of the known transport module, the value of which is mainly determined by the distance between the rows of wheels, is insufficient. Increasing stability by increasing the distance between the rows of wheels leads to a corresponding increase in the transverse dimensions of the body of the transport module and, as a result, to a deterioration in its aerodynamic characteristics. An increase in the remaining body sizes to ratios that provide the initial value of the drag coefficient will, in the best case, lead to obtaining the previous value of the dynamic stability of the transport module on the rail track.
Кроме того, указанные условия движения выдвигают в ряд основных решение задачи по снижению коэффициента аэродинамического сопротивления транспортного модуля, т.к. сопротивление воздуха в суммарном сопротивлении высокоскоростному движению составляет более девяноста процентов. Соответственно, мощность привода транспортного средства и его экономичность на девяносто и более процентов определяются именно аэродинамическими характеристиками кузова модуля. In addition, these traffic conditions put forward a number of basic solutions to the problem of reducing the aerodynamic drag coefficient of the transport module, because air resistance in the total resistance to high-speed movement is more than ninety percent. Accordingly, the power of the vehicle’s drive and its efficiency by ninety or more percent are determined precisely by the aerodynamic characteristics of the module body.
Форма кузова известного транспортного модуля не обеспечивает получения минимально возможного значения коэффициента аэродинамического сопротивления. Это объясняется тем, что при решенной в нем задаче по оптимальному обтеканию воздухом передней части кузова из-за необходимости соблюдения требований, предъявляемых к габаритной длине транспортного модуля, на задней части его корпуса неизбежно происходит отрыв воздушного потока, вызванный невозможностью устранения скачков градиентов давления. В известном техническом решении не решена также проблема по оптимизации выбора площади лобовой поверхности (миделя) кузова, который так же, как и коэффициент аэродинамического сопротивления, прямым образом влияет на сопротивление воздуха движению транспортного модуля. Кроме того, в известном транспортном модуле колеса размещены по краям кузова под углом к его криволинейным обводам и, соответственно, под углом к обтекающему кузов воздушному потоку, что значительно увеличивает коэффициент аэродинамического сопротивления. The body shape of the known transport module does not provide the minimum possible value of the drag coefficient. This is due to the fact that when the problem is solved in it for optimal airflow around the front of the body due to the need to comply with the requirements for the overall length of the transport module, airflow detachment inevitably occurs on the back of its body, due to the inability to eliminate pressure jumps. The known technical solution also does not solve the problem of optimizing the choice of the frontal surface (midship) area of the body, which, like the aerodynamic drag coefficient, directly affects the air resistance of the transport module. In addition, in the known transport module, the wheels are placed at the edges of the body at an angle to its curved contours and, accordingly, at an angle to the air flow around the body, which significantly increases the drag coefficient.
Указанные причины не позволяют оптимизировать показатели транспортного модуля с точки зрения энергетических характеристик. These reasons do not allow to optimize the performance of the transport module in terms of energy characteristics.
Заявленный в качестве изобретения высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого направлен на повышение динамической устойчивости и улучшение энергетических показателей за счет снижения потерь, определяемых его аэродинамическими характеристиками. Claimed as an invention, the high-speed transport module of the Unitsky transport system is aimed at increasing dynamic stability and improving energy performance by reducing losses determined by its aerodynamic characteristics.
Указанный результат достигается тем, что высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого содержит корпусную часть, выполненную в форме обтекаемого кузова с сопряженными сферообразной передней, каплеобразной средней и конусообразной задней частями, в котором нижняя поверхность средней части выполнена уплощенной, а также размещенные в корпусной части колеса, установленные в два ряда, и связанный с колесами привод с системой управления, при этом корпусная часть транспортного модуля снабжена двумя дополнительными аналогичной формы кузовами, симметрично закрепленными относительно основного кузова элементами связи, задняя конусообразная часть кузовов выполнена с образующей, имеющей знакопеременную кривизну, а ряды колес размещены в нижней части дополнительных кузовов. This result is achieved in that the high-speed transport module of the Unitsky transport system contains a body part made in the form of a streamlined body with a conjugated sphere-shaped front, droplet-shaped middle and cone-shaped rear parts, in which the lower surface of the middle part is made flattened, as well as wheels placed in the body part, installed in two rows, and a drive connected to the wheels with a control system, while the hull of the transport module is equipped with two additional logical form bodies symmetrically fixed relative to the main body connection elements, the rear tapered portion body is provided with a generator having alternating curvature and the series of wheels placed at the bottom of the additional body.
Указанный результат достигается также тем, что длина средней части кузовов и расстояние между рядами колес выбираются из соотношения
где L1 - длина средней части кузовов между точками линий сопряжения передней и задней частей с нижней уплощенной поверхностью средней части кузовов, м;
L2 - расстояние между рядами колес, м.The specified result is also achieved by the fact that the length of the middle part of the bodies and the distance between the rows of wheels are selected from the ratio
where L 1 is the length of the middle part of the bodies between the points of the pairing lines of the front and rear parts with the lower flattened surface of the middle part of the bodies, m;
L 2 - the distance between the rows of wheels, m
Указанный результат достигается также тем, что длина передней, средней и задней частей кузовов выбирается из условия
где L3 - длина передней части кузовов от крайней передней точки до точек линии сопряжения передней части с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м;
L4 - длина задней части кузовов от крайней задней точки до точек линии сопряжения задней части с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м.The specified result is also achieved by the fact that the length of the front, middle and rear parts of the bodies is selected from the condition
where L 3 is the length of the front of the bodies from the extreme front point to the points of the line connecting the front of the flattened bottom surface of the middle part of the body, m;
L 4 - the length of the rear of the bodies from the extreme rear point to the points of the line connecting the rear with the flattened lower surface of the middle part of the body, m
Указанный результат достигается также тем, что точки линии сопряжения конусообразных поверхностей задних частей кузовов с разными знаками кривизны находятся на расстоянии от линии точек сопряжения средних и задних частей кузовов, выбираемом из условия
где L5 - расстояние от точек линии сопряжения конусообразных поверхностей задних частей кузова с разными знаками кривизны до точек линии сопряжения средних и задних частей кузовов, м.The indicated result is also achieved by the fact that the points of the mating line of the cone-shaped surfaces of the rear parts of bodies with different signs of curvature are at a distance from the line of the mating points of the middle and rear parts of the bodies, selected from the condition
where L 5 is the distance from the points of the interface line of the conical surfaces of the rear parts of the body with different signs of curvature to the points of the interface line of the middle and rear parts of the bodies, m
Указанный результат достигается также тем, что площади максимального поперечного сечения средней части кузовов и площади максимального поперечного сечения задней части кузовов выбираются из отношения
где Sзад - площадь максимального поперечного сечения задней части кузовов, м2;
Sср.макс - площадь максимального поперечного сечения средней части кузовов, м2.The indicated result is also achieved by the fact that the maximum cross-sectional area of the middle part of the bodies and the maximum cross-sectional area of the rear part of the bodies are selected from the ratio
where S ass - the maximum cross-sectional area of the rear of the bodies, m 2 ;
S sr.max - the maximum cross-sectional area of the middle part of the bodies, m 2 .
Указанный результат достигается также тем, что сопряжение каплеобразных верхних и уплощенных нижних поверхностей средних частей кузовов осуществляется при условии
где Н1 - максимальная высота верхних частей кузовов от линии, проходящей через точки кузовов с вертикальным положением касательной, м;
Н2 - соответствующая высота нижних частей кузовов от линии, проходящей через точки кузовов с вертикальным положением касательной, м.The specified result is also achieved by the fact that the pairing of the drop-shaped upper and flattened lower surfaces of the middle parts of the bodies is carried out under the condition
where H 1 - the maximum height of the upper parts of the bodies from the line passing through the points of the bodies with the vertical position of the tangent, m;
N 2 - the corresponding height of the lower parts of the bodies from the line passing through the points of the bodies with the vertical position of the tangent, m
Указанный результат достигается также тем, что боковые поверхности средних частей кузовов выполнены с отрицательной кривизной. This result is also achieved by the fact that the side surfaces of the middle parts of the bodies are made with negative curvature.
Указанный результат достигается также тем, что нижняя поверхность средней части корпуса выполнена с отрицательной кривизной. The indicated result is also achieved by the fact that the lower surface of the middle part of the body is made with negative curvature.
Указанный результат достигается также тем, что кузова выполнены с различными в поперечном сечении размерами. The specified result is also achieved by the fact that the body is made with different sizes in cross section.
Указанный результат достигается также тем, что максимальные поперечные размеры кузовов выбираются из условия
где d1 - максимальный поперечный размер первого кузова, м;
d2, d3 - максимальные поперечные размеры дополнительных кузовов, м.The specified result is also achieved by the fact that the maximum transverse dimensions of the bodies are selected from the condition
where d 1 - the maximum transverse dimension of the first body, m;
d 2 , d 3 - the maximum transverse dimensions of additional bodies, m
Указанный результат достигается также тем, что элементы связи между первым и каждым из дополнительных кузовов выполнены в форме двух аэродинамических профилей. The specified result is also achieved by the fact that the communication elements between the first and each of the additional bodies are made in the form of two aerodynamic profiles.
Указанный результат достигается также тем, что элементы связи между первым и каждым из дополнительных кузовов выполнены в форме крыла. The specified result is also achieved by the fact that the communication elements between the first and each of the additional bodies are made in the form of a wing.
Указанный результат достигается также тем, что элементы связи между первым и каждым из дополнительных кузовов выполнены в форме антикрыла. The specified result is also achieved by the fact that the communication elements between the first and each of the additional bodies are made in the form of a wing.
Указанный результат достигается также тем, что нижние поверхности первого и дополнительных кузовов расположены в одной горизонтальной плоскости. The indicated result is also achieved by the fact that the lower surfaces of the first and additional bodies are located in the same horizontal plane.
Указанный результат достигается также тем, что нижние поверхности первого и дополнительных кузовов расположены в разных горизонтальных плоскостях. The indicated result is also achieved by the fact that the lower surfaces of the first and additional bodies are located in different horizontal planes.
Выполнение корпусной части транспортного модуля, состоящей из трех связанных между собой элементами связи кузовов, при размещении рядов колес в каждом из дополнительных кузовов позволяет, не ухудшая аэродинамических характеристик, повысить его динамическую устойчивость. Расположение рядов колес в вертикальной плоскости симметрии дополнительных кузовов обеспечивает размещение плоскости каждого колеса по направлению воздушного потока, что в значительной степени снижает коэффициент аэродинамического сопротивления. Кроме того, расположение колес в каждом из дополнительных кузовов по оси симметрии позволяет, помимо указанного, увеличить и продольную устойчивость транспортного модуля за счет сдвига места установки колес к передним и задним краям дополнительных кузовов. При неизменной габаритной длине кузова расстояние между передними и задними колесами при их указанном расположении в кузовах может быть увеличено на 10-30%. The implementation of the hull of the transport module, consisting of three interconnected elements of the connection of bodies, when placing rows of wheels in each of the additional bodies allows, without compromising aerodynamic characteristics, to increase its dynamic stability. The location of the rows of wheels in the vertical plane of symmetry of the additional bodies ensures the placement of the plane of each wheel in the direction of air flow, which significantly reduces the drag coefficient. In addition, the location of the wheels in each of the additional bodies along the axis of symmetry allows, in addition to the above, to increase the longitudinal stability of the transport module due to the shift of the wheel mounting to the front and rear edges of the additional bodies. With a constant overall length of the body, the distance between the front and rear wheels with their specified location in the bodies can be increased by 10-30%.
Выполнение задней части кузовов транспортного модуля конусообразной формы с образующей, имеющей знакопеременную кривизну, позволяет оптимизировать обтекание кузовов набегающим воздушным потоком. Наличие плавного перехода кривизны образующей задней конусообразной части кузовов от положительного значения к отрицательному, т.е. от выпуклой формы к вогнутой, как показали результаты аэродинамических испытаний, позволяет практически без увеличения габаритной длины задней части кузовов за счет устранения скачков градиента давления значительно снизить их коэффициент аэродинамического сопротивления. The execution of the rear part of the bodies of the transport module is cone-shaped with a generatrix having alternating curvature, which allows optimizing the flow of bodies around the air flow. The presence of a smooth transition of the curvature of the generatrix of the rear cone-shaped body part from a positive value to a negative one, i.e. from a convex to a concave shape, as shown by the results of aerodynamic tests, it allows practically without increasing the overall length of the rear of the bodies by eliminating the pressure gradient jumps to significantly reduce their aerodynamic drag coefficient.
Выбор длины L1 средней части кузовов и расстояния L2 между рядами колес исходя из условия
позволяет при оптимизированном с точки зрения аэродинамических характеристик выполнении кузовов транспортного модуля обеспечивать его динамическую устойчивость на рельсовом пути при высокоскоростном, более 300 км/ч, движении.The choice of the length L 1 of the middle part of the bodies and the distance L 2 between the rows of wheels based on the condition
when optimized in terms of aerodynamic characteristics, the performance of the bodies of the transport module ensures its dynamic stability on the rail during high-speed, more than 300 km / h, movement.
Уменьшение отношения длины L1 средней части кузовов к расстоянию L2 между рядами колес до значения меньше указанного при соблюдении требований по оптимизации аэродинамических характеристик приводит к относительному удлинению передней и задней частей кузовов, размер которых становится соизмеримым с длиной средней части, и, как следствие, к понижению динамической устойчивости. При увеличении значения этого отношения за указанные пределы кузова транспортного модуля вытягиваются в длину, а форма средней части кузовов приближается к цилиндрической, что приводит к увеличению площади боковой поверхности и, соответственно, к увеличению аэродинамического сопротивления.A decrease in the ratio of the length L 1 of the middle part of the bodies to the distance L 2 between the rows of wheels to a value less than that specified when observing the requirements for optimizing aerodynamic characteristics leads to a relative elongation of the front and rear parts of the bodies, the size of which becomes comparable with the length of the middle part, and, as a result, to a decrease in dynamic stability. With an increase in the value of this ratio beyond the specified limits, the bodies of the transport module are extended in length, and the shape of the middle part of the bodies approaches cylindrical, which leads to an increase in the lateral surface area and, accordingly, to an increase in aerodynamic drag.
Выбор размеров передней L3, средней L1 и задней L4 частей кузовов транспортного модуля из условий
позволяет при размещении колес в каждом из оптимизированных по форме дополнительных кузовов транспортного модуля максимально разнести передние и задние колеса, что приводит к повышению его динамической устойчивости на рельсовом пути.The choice of sizes of the front L 3 , middle L 1 and rear L 4 parts of the bodies of the transport module from the conditions
when placing the wheels in each of the optimally shaped additional bodies of the transport module, the front and rear wheels are maximally spaced, which leads to an increase in its dynamic stability on the rail track.
Уменьшение длины L3 передней части кузовов за границы, определяемые указанным соотношением, не позволяет оптимизировать выбор кривизны их лобовой части с точки зрения уменьшения коэффициента аэродинамического сопротивления и не позволяет эффективно использовать возможность по повышению динамической устойчивости за счет максимально допустимого разноса передних и задних колес при их размещении в кузовах транспортного модуля. Тогда как увеличение длины L3 за указанные границы приводит к ухудшению аэродинамических характеристик из-за большого отклонения формы передней части кузовов от оптимальной.The decrease in the length L 3 of the front of the body beyond the boundaries defined by the specified ratio does not allow optimizing the choice of the curvature of their frontal part from the point of view of reducing the drag coefficient and does not allow to use the opportunity to increase dynamic stability due to the maximum allowable separation of the front and rear wheels when placement in the bodies of the transport module. Whereas an increase in the length L 3 beyond these boundaries leads to a deterioration in aerodynamic characteristics due to the large deviation of the shape of the front of the body from the optimal.
Уменьшение длины L4 задней части кузовов за границы, определяемые указанным соотношением, затрудняет реализовать требования по получению плавного перехода от выпуклой поверхности к вогнутой, т.е. обеспечить отсутствие скачков градиента давления на задней части кузовов, и не позволяет эффективно использовать возможность по повышению динамической устойчивости за счет максимально допустимого разноса передних и задних колес при их размещении в кузовах транспортного модуля. Тогда как увеличение длины L4 задней части кузовов за указанные границы приводит к понижению динамической устойчивости транспортного модуля из-за рыскания большой консоли задней части кузовов.The decrease in the length L 4 of the rear of the bodies beyond the boundaries determined by the indicated ratio makes it difficult to realize the requirements for obtaining a smooth transition from a convex to a concave surface, i.e. to ensure the absence of pressure gradient jumps on the rear of the bodies, and does not allow to effectively use the opportunity to increase dynamic stability due to the maximum allowable separation of the front and rear wheels when they are placed in the bodies of the transport module. Whereas an increase in the length L 4 of the rear of the bodies beyond these boundaries leads to a decrease in the dynamic stability of the transport module due to the yaw of the large console of the rear of the bodies.
Выбор положения точек линии изменения знака кривизны образующей конусообразной поверхности задней части кузовов по отношению к точкам линии сопряжения поверхностей средней и задней части кузовов, удовлетворяющий условию
определяется требованиями, предъявляемыми к задней части кузовов транспортного модуля с точки зрения получения оптимальных аэродинамических характеристик.The choice of the position of the points of the line of change of the sign of curvature of the generatrix of the conical surface of the rear of the bodies with respect to the points of the interface line of the surfaces of the middle and rear parts of the bodies, satisfying the condition
determined by the requirements for the rear of the bodies of the transport module in terms of obtaining optimal aerodynamic characteristics.
Уменьшение расстояния L5 от точек линии изменения знака кривизны образующей конусообразной поверхности задней части кузовов до точек линии сопряжения поверхностей средней и задней части приведет к возможности срыва воздушного потока за счет большого градиента давления при переходе от средней к задней части кузовов. Тогда как увеличение данного расстояния, за пределы, определяемые указанным соотношением, приведет к снижению динамической устойчивости транспортного модуля из-за рыскания большой консоли задней части кузовов.Reducing the distance L 5 from the points of the line of change of the sign of curvature of the generatrix of the conical surface of the rear of the bodies to the points of the interface line of the surfaces of the middle and rear parts will lead to the possibility of disruption of the air flow due to the large pressure gradient during the transition from the middle to the rear of the bodies. While an increase in this distance, beyond the limits determined by the indicated ratio, will lead to a decrease in the dynamic stability of the transport module due to the yaw of the large console of the rear of the bodies.
Выбор площадей максимального поперечного сечения Sср.макс средней части кузовов и соответствующих площадей максимального поперечного сечения Sзадн задней части кузовов, удовлетворяющих условию
определяется требованиями к получению необходимой кривизны поверхности средней части кузовов для их плавного обтекания воздушным потоком. При наличии ограничений на габаритную длину кузовов транспортного модуля указанное условие выполнения кривизны поверхности средней части, как показали аэродинамические испытания, является наиболее оптимальным с точки зрения снижения коэффициента аэродинамического сопротивления.The choice of areas of maximum cross section S cf. max of the middle part of the bodies and the corresponding areas of the maximum cross section S of the rear rear of the bodies that satisfy the condition
determined by the requirements for obtaining the necessary curvature of the surface of the middle part of the bodies for their smooth flow around the air stream. If there are restrictions on the overall length of the bodies of the transport module, the specified condition for the curvature of the surface of the middle part, as shown by aerodynamic tests, is the most optimal from the point of view of reducing the drag coefficient.
Выбор площади максимального поперечного сечения Sзадн задней части кузовов меньше определяемого указанным выражением приводит к отрыву воздушного потока от кузовов и, соответственно, к ухудшению их аэродинамических характеристик. В случае же выбора площади больше, чем в указанном выражении, ухудшается динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней части кузовов.The choice of the maximum cross-sectional area S of the rear rear of the bodies is less than determined by the indicated expression leads to separation of the air flow from the bodies and, accordingly, to a deterioration in their aerodynamic characteristics. In the case of choosing a larger area than in the indicated expression, the dynamic stability of the transport module is deteriorated due to the yaw of the large console of the rear of the bodies.
Выбор соотношения высот Н1 и Н2 при сопряжении каплеобразной верхней и уплощенной нижней поверхностей средней части кузовов из условия
позволяет, как показали аэродинамические испытания, при сохранении оптимизированных значений коэффициента аэродинамического сопротивления реализовать требования к форме кузовов, выдвигаемые с точки зрения эргономики и конкретного предназначения транспортного модуля.The choice of the ratio of the heights of H 1 and H 2 when pairing a drop-shaped upper and flattened lower surfaces of the middle part of the bodies from the condition
allows, as shown by aerodynamic tests, while maintaining the optimized values of the coefficient of aerodynamic drag to realize the requirements for the shape of the bodies put forward in terms of ergonomics and the specific purpose of the transport module.
При выполнении боковых поверхностей средней части кузовов транспортного модуля с отрицательной кривизной их вогнутая форма позволяет при оптимизации использования внутреннего объема кузовов уменьшить площадь их фронтальной поверхности (миделя) и, соответственно, силу сопротивления воздуха. When performing the lateral surfaces of the middle part of the bodies of the transport module with negative curvature, their concave shape allows, when optimizing the use of the internal volume of the bodies, to reduce the area of their front surface (midship) and, accordingly, the force of air resistance.
Выполнение нижней поверхности средней части кузовов с отрицательной кривизной позволяет уменьшить максимальную высоту кузовов, не изменяя оптимизированного профиля верхней части кузовов, что приводит к уменьшению максимальной площади поперечного сечения и, соответственно, к снижению лобового и бокового аэродинамического сопротивления. Кроме того, в результате указанного выполнения нижней поверхности средняя часть кузовов будет приподнята над рельсами и путевой структурой, что, как показали испытания, положительно скажется как на снижении коэффициента аэродинамического сопротивления, так и на снижении уровня шума при высоких скоростях движения транспортного модуля. The implementation of the lower surface of the middle part of the bodies with negative curvature allows you to reduce the maximum height of the bodies without changing the optimized profile of the upper part of the bodies, which leads to a decrease in the maximum cross-sectional area and, accordingly, to a decrease in frontal and lateral aerodynamic drag. In addition, as a result of the indicated implementation of the lower surface, the middle part of the bodies will be raised above the rails and the track structure, which, as tests have shown, will have a positive effect both on reducing the aerodynamic drag coefficient and on reducing the noise level at high speeds of the transport module.
Выполнение дополнительных кузовов со значительно меньшими поперечными размерами, чем у первого, что может быть оправдано при разделении их функционального назначения, приводит к уменьшению их общего аэродинамического сопротивления. The implementation of additional bodies with significantly smaller transverse dimensions than the first, which can be justified when dividing their functional purpose, leads to a decrease in their overall aerodynamic drag.
Выбор максимальных поперечных размеров кузовов транспортного модуля из условия
позволяет при фиксированном расстоянии между рядами колес обеспечить его необходимую динамическую устойчивость и получить оптимальные значения коэффициентов аэродинамического сопротивления при минимальном взаимном влиянии обтекающих кузова воздушных потоков.The choice of the maximum transverse dimensions of the bodies of the transport module from the condition
allows for a fixed distance between the rows of wheels to provide its necessary dynamic stability and to obtain optimal values of the drag coefficients with minimal mutual influence of the air flow around the body.
При увеличении поперечных размеров кузовов за пределы указанного условия начинает сказываться их влияние друг на друга, выражающееся в появлении воздушных завихрений в промежутке между кузовами, что приводит к увеличению коэффициента аэродинамического сопротивления. Уменьшение поперечных размеров кузовов за пределы указанного условия представляется нецелесообразным, т.к. вызовет затруднения при размещении в них пассажиров и грузов и, кроме того, приведет к относительному увеличению длины элементов связи между кузовами, а следовательно, и к увеличению коэффициента аэродинамического сопротивления. With an increase in the transverse dimensions of the bodies beyond the specified conditions, their influence on each other begins to affect, expressed in the appearance of air turbulence in the gap between the bodies, which leads to an increase in the drag coefficient. Reducing the transverse dimensions of the bodies beyond the specified conditions seems to be impractical, because It will cause difficulties when placing passengers and goods in them and, in addition, will lead to a relative increase in the length of the communication elements between the bodies, and therefore to an increase in the drag coefficient.
Соединение каждого из кузовов друг с другом с помощью элементов связи, выполненных в форме двух аэродинамических профилей, позволяет значительно повысить надежность конструкции транспортного модуля и его устойчивость на путевой структуре. The connection of each of the bodies with each other using communication elements made in the form of two aerodynamic profiles, can significantly increase the reliability of the design of the transport module and its stability on the track structure.
Выполнение элементов связи, установленных между кузовами, в виде крыла позволяет снизить вертикальную нагрузку на колеса транспортного модуля и, соответственно, на путевую структуру, что приводит к возможности понижения их стоимости и повышения долговечности. The implementation of the communication elements installed between the bodies, in the form of a wing, allows to reduce the vertical load on the wheels of the transport module and, accordingly, on the track structure, which leads to the possibility of lowering their cost and increasing durability.
Выполнение элементов связи, установленных между кузовами, в виде антикрыла позволяет создать направленную вниз прижимающую силу, увеличивающую сцепление колес с путевой структурой, что, в итоге, обеспечивает достижение более высоких скоростей движения. The implementation of the communication elements installed between the bodies in the form of a wing allows you to create a downward pressing force that increases the adhesion of the wheels to the track structure, which, in the end, ensures the achievement of higher speeds.
В зависимости от конкретного выполнения путевой структуры, предназначенной для перемещения транспортного модуля, нижние поверхности первого и дополнительных кузовов могут быть расположены в одной или в разных горизонтальных плоскостях. Depending on the specific implementation of the track structure designed to move the transport module, the lower surfaces of the first and additional bodies can be located in one or in different horizontal planes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где в проекциях представлены: на фиг.1а, 1б, 1в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при среднем и крайних значениях отношений длины средней части кузовов к расстоянию между рядами колес; на фиг.2а, 2б, 2в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при среднем и крайних значениях условий выполнения передней и задней частей кузовов; на фиг. 3а, 3б, 3в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при различных местах расположения линии, проходящей через точки изменения знака кривизны огибающей конусообразной поверхности задней части кузовов; на фиг.4а, 4б, 4в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при среднем и крайних значениях отношений площадей максимального поперечного сечения задней части кузовов к соответствующим площадям максимального поперечного сечения средней части кузовов; на фиг.5а, 5б, 5в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при крайних и среднем значениях соотношений максимальных высот при сопряжении каплеобразной верхней и уплощенной нижней поверхности средней части кузовов; на фиг.6 - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого с отрицательной кривизной боковых поверхностей средней части кузовов; на фиг.7 - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого с отрицательной кривизной нижней поверхности средней части кузовов; на фиг.8 - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого с различными в поперечном сечении кузовами; на фиг.9а, 9б, 9в - высокоскоростной транспортный модуль транспортной системы Юницкого при различном взаимном расположении первого и дополнительных кузовов в вертикальной плоскости. The invention is illustrated by drawings, where in the projections are presented: on figa, 1b, 1c - high-speed transport module of the Unitsky transport system with average and extreme values of the ratios of the length of the middle part of the bodies to the distance between the rows of wheels; on figa, 2b, 2c - high-speed transport module of the Unitsky transport system with average and extreme values of the conditions of the front and rear parts of the bodies; in FIG. 3a, 3b, 3c - a high-speed transport module of the Unitsky transport system at various locations of the line passing through the points of change of the sign of curvature of the envelope of the envelope-shaped surface of the rear of the bodies; on figa, 4b, 4c - high-speed transport module of the Unitsky transport system with average and extreme values of the ratio of the areas of the maximum cross section of the rear of the bodies to the corresponding areas of the maximum cross section of the middle of the bodies; on figa, 5b, 5c - a high-speed transport module of the Unitsky transport system with extreme and average values of the ratios of maximum heights when pairing a drop-shaped upper and flattened lower surface of the middle part of the bodies; Fig.6 is a high-speed transport module of the Unitsky transport system with negative curvature of the side surfaces of the middle part of the bodies; in Fig.7 - high-speed transport module of the Unitsky transport system with negative curvature of the lower surface of the middle part of the bodies; on Fig - high-speed transport module of the Unitsky transport system with different bodies in cross section; on figa, 9b, 9c - high-speed transport module of the Unitsky transport system with different relative positions of the first and additional bodies in a vertical plane.
Корпусная часть высокоскоростного транспортного модуля транспортной системы Юницкого состоит (фиг.1а, 1б, 1в) из трех кузовов обтекаемой формы - основного 1 и дополнительных 2 и 3, скрепленных друг с другом элементами связи 4. Кузова 1, 2 и 3 выполнены с сопряженными сферообразной передней 5, каплеобразной средней 6 и конусообразной задней 7 частями. Нижняя поверхность 8 средней части 6 основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов выполнена уплощенной. Для связи с путевой структурой 9 в нижней части дополнительных кузовов 2 и 3 установлено по ряду колес 10. В кузовах также размещены привод 11 с системой управления 12. The hull of the high-speed transport module of the Unitsky transport system consists (Fig. 1a, 1b, 1c) of three streamlined bodies - the main 1 and additional 2 and 3, fastened to each other by
Длина L1 средней 6 части кузовов между точками линий сопряжения поверхностей передней 5 и задней 7 частей кузовов с нижней 8 поверхностью средней части 6 кузовов при выбранном расстоянии L2 между рядами колес 10, установленных в каждом из дополнительных кузовов 2 и 3, определяется исходя из получения необходимой динамической устойчивости транспортного модуля.The length L 1 of the middle 6 part of the bodies between the points of the interface between the surfaces of the
Длины L3 передней 1 и L4 задней 7 частей кузовов (фиг.2а, 2б, 2в) определяются исходя из обеспечения динамической устойчивости транспортного модуля и оптимизации значения коэффициента аэродинамического сопротивления.The lengths L 3 of the front 1 and L 4 of the rear 7 body parts (figa, 2b, 2c) are determined on the basis of ensuring the dynamic stability of the transport module and optimizing the value of the drag coefficient.
Задняя 7 конусообразная часть основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов выполнена со знакопеременной кривизной (фиг.3а, 3б, 3в). Переход от выпуклой формы поверхности к вогнутой осуществлен в точках 13 линии, положение которой определяется исходя из требований по оптимизации обтекания кузовов набегающим воздушным потоком при различных режимах эксплуатации и конкретного конструктивного их выполнения. The rear 7 cone-shaped part of the main 1 and additional 2 and 3 bodies is made with alternating curvature (figa, 3b, 3c). The transition from the convex shape of the surface to the concave is made at
Площади Sзадн максимального поперечного сечения А-А задних частей 7 (фиг. 4а, 4б, 4в) кузовов по отношению к соответствующим площадям Sср.макс максимального поперечного сечениях средних частей 6 кузовов определяют условия оптимального обтекания воздушными потоками основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов модуля при соблюдении требований к динамической устойчивости.The S areas of the rear maximum cross section AA of the rear parts 7 (Fig. 4a, 4b, 4c) of the bodies with respect to the corresponding areas S cf. max of the maximum cross section of the
Соотношение максимальных высот Н1 и Н2, измеряемых от линии, проходящей через точки 14, 15 основного 1 и точки 141, 151 и 1411, 1511 дополнительных 2 и 3 кузовов с вертикальным положением касательных к кузовам, выбираемое при сопряжении соответственно каплеобразных верхних и уплощенных нижних средних 6 частей основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов (фиг.5а, 5б, 5в), определяется из требований по минимизации фронтальной поверхности кузовов и требований по оптимизации коэффициента аэродинамического сопротивления, а также с учетом требований с точки зрения эргономики в зависимости от конкретного предназначения транспортного модуля.The ratio of the maximum heights Н 1 and Н 2 , measured from the line passing through
Боковые поверхности 16 средней 6 части кузовов 1, 2 и 3 (фиг.6), выполненные с отрицательной кривизной, обеспечивают оптимизированное обтекание кузовов набегающими воздушными потоками. The lateral surfaces 16 of the middle 6 parts of the
Нижняя поверхность 8 средней 6 части кузовов 1, 2 и 3 (фиг.7), выполненная с отрицательной кривизной, обеспечивает оптимизацию обтекания кузовов набегающими воздушными потоками и снижает уровень шума. The
Выполнение дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля с отличающимися относительно друг друга и относительно основного 1 кузова поперечными размерами (фиг. 8) позволяет оптимизировать аэродинамическое сопротивление транспортного модуля при разделении функционального назначения кузовов. The implementation of additional 2 and 3 bodies of the transport module with different transverse dimensions relative to each other and relative to the main body 1 (Fig. 8) allows optimizing the aerodynamic drag of the transport module when separating the functional purpose of the bodies.
Значения максимальных поперечных размеров d1, d2 и d3 определяются исходя из условия исключения взаимного влияния обтекающих кузова 1, 2, и 3 воздушных потоков при обеспечении оптимальных значений коэффициентов аэродинамического сопротивления.The values of the maximum transverse dimensions d 1 , d 2 and d 3 are determined on the basis of the condition for eliminating the mutual influence of the flowing
Элементы связи 4, закрепляющие дополнительные кузова 2 и 3 относительно основного кузова 1, могут быть выполнены в форме двух аэродинамических профилей (фиг. 1в), при этом в зависимости от конкретных требований элементы связи могут иметь форму крыла (фиг.1б) или антикрыла (фиг.2б).
Движение транспортных модулей в транспортной системе Юницкого осуществляется со скоростями 300 км/ч и выше. При таких значениях скоростей движения основополагающим фактором, оказывающим влияние на энергетические показатели транспортного модуля, является его сопротивление набегающему воздушному потоку, величина которого пропорциональна квадрату скорости движения, площади лобового сопротивления и коэффициенту аэродинамического сопротивления. The movement of transport modules in the Unitsky transport system is carried out at speeds of 300 km / h and higher. At these speeds, the fundamental factor influencing the energy performance of the transport module is its resistance to the incoming air flow, the value of which is proportional to the square of the speed of movement, the area of drag and the drag coefficient.
При движении транспортного модуля, корпусная часть которого состоит из связанных между собой элементами связи 4 основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов 1, 2 и 3, набегающий воздушный поток равномерно, без отрывов, обтекает сопряженные переднюю сферообразную 5 и среднюю каплеобразную 6 части кузовов (фиг. 1а, 1б, 1в). При сходе воздушного потока с задней 7 конусообразной части кузовов за счет выполнения ее образующей со знакопеременной кривизной обеспечивается плавное, без скачков градиента, изменение давления. Это позволяет избежать отрывов воздушного потока от кузовов 1, 2 и 3 и, соответственно, улучшить коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного модуля. При обтекании воздушным потоком колес 10, установленных в корпусных нишах и расположенных в вертикальной плоскости симметрии дополнительных кузовов 2 и 3, основное влияние на аэродинамическое сопротивление будет оказывать только их выступающая за пределы кузовов часть. Однако влияние этой выступающей части колес 10 минимизировано за счет расположения плоскости вращения колес по направлению движения обтекающих кузова 2 и 3 воздушных потоков. Увеличенная опорная база в направлении движения транспортного модуля, получаемая за счет сдвига места установки колес 10 к передним и задним краям дополнительных кузовов 2 и 3, обеспечивает значительное повышение динамической устойчивости транспортного модуля. When moving a transport module, the body of which consists of
Требования к повышению динамической устойчивости при выбранной форме построения корпусной части транспортного модуля накладывают определенные условия на соотношения размеров элементов кузовов. The requirements for increasing dynamic stability with the selected form of building the hull of the transport module impose certain conditions on the aspect ratio of the elements of the bodies.
Так, при выбранном расстоянии L2 между рядами колес 10, связанными с рельсами путевой структуры 9, выбор длины L1 средней 6 части кузовов между точками линий сопряжения поверхностей передней 5 и задней 7 частей кузовов с нижней поверхностью 8 средней 6 части кузовов должен осуществляться из условия
Оптимальное значение отношения L1/L2=2,5 (фиг.1а) позволяет при движении транспортного модуля достаточно просто обеспечить необходимое значение его динамической устойчивости при выбранной форме кузовов.So, with the selected distance L 2 between the rows of
The optimal value of the ratio L 1 / L 2 = 2.5 (figa) allows the movement of the transport module to simply provide the necessary value of its dynamic stability with the selected shape of the bodies.
При выполнении основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значением отношения, меньшим, чем L1/L2=1 (фиг.1б), возникают чисто конструктивные трудности по реализации формы кузовов, обеспечивающей плавное обтекание их набегающим воздушным потоком с одновременным обеспечением динамической устойчивости, т.к. требования к оптимальному с точки зрения коэффициента аэродинамического сопротивления выполнению кузовов приводит к относительному удлинению передних и задних их частей и, соответственно, к понижению динамической устойчивости транспортного модуля.When the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module are executed with a ratio value less than L 1 / L 2 = 1 (Fig. 1b), purely structural difficulties arise in realizing the shape of the bodies, providing a smooth flow around them with an incoming air stream with simultaneous providing dynamic stability, as requirements for the optimal performance of bodies in terms of aerodynamic drag coefficient leads to a relative lengthening of the front and rear parts and, accordingly, to a decrease in the dynamic stability of the transport module.
В случае выполнения основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значением отношения, большим, чем L1/L2=10 (фиг.1в), с учетом ограничений на их поперечные размеры при движении с большими скоростями значительную роль начинает играть вырождение средней 6 части кузовов в цилиндр, что приводит к увеличению площади боковой поверхности и, соответственно, к увеличению аэродинамического сопротивления.In the case of the implementation of the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module with a ratio greater than L 1 / L 2 = 10 (Fig. 1c), taking into account restrictions on their transverse dimensions when driving at high speeds, degeneration begins to play a significant role middle 6 body parts in the cylinder, which leads to an increase in lateral surface area and, accordingly, to an increase in aerodynamic drag.
Большое влияние на коэффициент аэродинамического сопротивления транспортного модуля и, соответственно, на потери, возникающие при указанных скоростях движения, оказывают плавность сопряжения передней 5, средней 6 и задней 7 частей основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов (фиг.2а, 2б, 2в), а также выступающие части конструкции, в частности колеса 10, связывающие кузова с путевой структурой 9. A great influence on the aerodynamic drag coefficient of the transport module and, accordingly, on the losses occurring at the indicated speeds are exerted by the smoothness of the conjugation of the
Для решения задачи по плавному сопряжению сферообразной передней 5, каплеобразной средней 6 и конусообразной задней 7 частей основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов при уже реализованных с точки зрения оптимизации коэффициента аэродинамического сопротивления требованиях к их форме возникает необходимость в определенном выборе размеров L3 и L4 соответственно передней 5 и задней 7 частей кузовов.To solve the problem of smooth conjugation of a sphere-shaped
Так расстояние L3 от крайней передней точки основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов до точек линии сопряжения поверхности передней 5 части с нижней 8 уплощенной поверхностью средней 6 части кузовов и расстояние L4 от крайней задней точки кузовов до точек линии сопряжения поверхности задней 7 части с уплощенной нижней 8 поверхностью средней 6 части кузовов по отношению к длине L1 средней 6 части должны выбираться соответственно из условий
Средние значения отношений L3/L1=0,3 и L4/L1=0,4 (фиг.2а) позволяют без особых трудностей обеспечить построение кузовов транспортного модуля с необходимыми аэродинамическими обводами.So the distance L 3 from the extreme front point of the main 1 and additional 2 and 3 bodies to the points of the interface line of the surface of the front 5 parts with the lower 8 flattened surface of the middle 6 of the bodies and the distance L 4 from the extreme rear point of the bodies to the points of the interface line of the surface of the rear 7 part with a flattened
The average values of the ratios L 3 / L 1 = 0.3 and L 4 / L 1 = 0.4 (Fig. 2a) allow without special difficulties to ensure the construction of the bodies of the transport module with the necessary aerodynamic contours.
При выполнении основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значениями отношений меньше, чем L3/L1=0,1 (фиг.2б) и L4/L1=0,2 (фиг. 2в), возникают конструктивные сложности по обеспечению плавного сопряжения передней 5, задней 7 и средней 6 частей кузовов при условии соблюдения требований к их форме с точки зрения оптимизации аэродинамических характеристик транспортного модуля.When the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module are executed with ratios less than L 3 / L 1 = 0.1 (Fig. 2b) and L 4 / L 1 = 0.2 (Fig. 2c), constructive difficulties in ensuring smooth conjugation of the
В случае выполнения основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значениями отношений больше, чем L3/L1=0,5 (фиг.2в) и L4/L1= 0,75 (фиг. 2б), ухудшается динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рыскания большой консоли передней 5 и задней 7 частей кузовов.In the case of the implementation of the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module with ratios greater than L 3 / L 1 = 0.5 (Fig.2c) and L 4 / L 1 = 0.75 (Fig. 2b), deteriorates dynamic stability of the transport module due to the yaw of the large console of the
При сходе воздушного потока с задней 7 части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов на аэродинамические характеристики транспортного модуля при его движении с высокой скоростью по путевой структуре значительное влияние оказывает расстояние L5 (фиг.3а, 3б, 3в), на котором расположены точки 13 линии изменения знака кривизны огибающей конусообразной задней 7 части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов от точек линии сопряжения поверхностей средней 6 и задней 7 частей кузовов. Так, при фиксированных габаритной длине транспортного модуля и, соответственно, размере L1 средней 6 части кузовов положение точек 13 на задней 7 части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов, через которые проходит указанная линия, определяется условием
При среднем значении отношения L5/L1= 0,3 (фиг.3а) достаточно просто реализовать требования по обеспечению плавного схода воздушного потока с задней 7 части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов и разумного выбора длины самой задней 7 части, влияющей на динамическую устойчивость транспортного модуля на путевой структуре 9.When the air flow from the rear 7 of the main 1 and additional 2 and 3 bodies on the aerodynamic characteristics of the transport module when it moves at high speed along the track structure, the distance L 5 (fig. 3a, 3b, 3c) at which the points are located 13 lines of changing the sign of curvature of the envelope of the cone-shaped
With an average value of the ratio L 5 / L 1 = 0.3 (Fig. 3a), it is quite simple to implement the requirements for ensuring a smooth descent of the air flow from the rear 7 of the main 1 and additional 2 and 3 bodies and a reasonable choice of the length of the rear 7 part, which affects on the dynamic stability of the transport module on the
При выполнении основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значениями соотношений меньше, чем L5/L1=0,05 (фиг.3б), становится реальным срыв воздушного потока при переходе от средней 6 части кузовов к их задней 7 части.When the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module are executed with the ratios less than L 5 / L 1 = 0.05 (Fig.3b), the air flow breaks down when moving from the middle 6 of the bodies to their rear 7 .
В случае выполнения основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля со значениями отношений больше, чем L5/L1=0,5 (фиг.3в), при соблюдении требований к форме задней 7 части с точки зрения оптимизации аэродинамических характеристик ухудшается динамическая устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней 7 части кузовов.In the case of the implementation of the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module with ratios greater than L 5 / L 1 = 0.5 (Fig.3c), subject to the requirements for the shape of the rear 7 from the point of view of optimizing aerodynamic characteristics, the dynamic stability of the transport module due to the yaw of the large console of the rear 7 of the body.
Большое значение на аэродинамические характеристики транспортного модуля при его высокоскоростном движении оказывает величина кривизны верхней каплеобразной поверхности средней 6 части основного и дополнительных 2 и 3 кузовов (фиг.4а, 4б, 4в). Of great importance on the aerodynamic characteristics of the transport module during its high-speed movement is the curvature of the upper droplet-shaped surface of the middle 6 of the main and additional 2 and 3 bodies (figa, 4b, 4c).
Наиболее оптимальным для получения высоких аэродинамических характеристик, соответствующих каплеобразному профилю, при наличии ограничений на габаритную длину транспортного модуля является условие, когда
При выполнении основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов со значением отношения Sзад/Sср.макс=0,5 (фиг.4а) удается достаточно просто получить оптимальное значение коэффициента аэродинамического сопротивления, учитывая ограничения на габаритную длину транспортного модуля.The most optimal condition for obtaining high aerodynamic characteristics corresponding to a droplet-like profile, if there are restrictions on the overall length of the transport module, is when
When performing the main 1 and additional 2 and 3 bodies with the value of the ratio S ass / S cf. max = 0.5 (Fig. 4a), it is possible to simply obtain the optimal value of the drag coefficient, taking into account restrictions on the overall length of the transport module.
В случае выбора значения отношения больше, чем Sзад/Sсред.макс=0,75 (фиг. 4б), для обеспечения плавного схода воздушного потока возникает необходимость в удлинении задней 7 части кузовов, что понижает динамическую устойчивость транспортного модуля из-за рысканья большой консоли задней 7 части.If you select a ratio greater than S ass / S avg.max = 0.75 (Fig. 4b), to ensure a smooth descent of the air flow, there is a need to lengthen the rear 7 of the body, which reduces the dynamic stability of the transport module due to yaw large console back 7 parts.
При выполнении основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля с отношением меньше Sзад/Sср.макс=0,2 (фиг.4в) возникают причины для отрыва воздушного потока.When performing the main 1 and additional 2 and 3 bodies of the transport module with a ratio of less than S ass / S cf.max = 0.2 (Fig.4c), there are reasons for the separation of the air flow.
В зависимости от конкретного предназначения и областей использования высокоскоростной транспортный модуль может иметь различное соотношение максимальных высот Н1 верхней части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов и соответствующих им высот Н2 нижней части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов от линии, проходящей через точки 14 и 15, 141 и 151, 1411 и 1511 кузовов с вертикальным положением касательной (фиг.5а, 5б, 5в).Depending on the specific purpose and areas of use, the high-speed transport module may have a different ratio of the maximum heights H 1 of the upper part of the main 1 and additional 2 and 3 bodies and the corresponding heights H 2 of the lower part of the main 1 and additional 2 and 3 bodies from the line passing through
Учитывая, что реально высокоскоростной транспортный модуль может использоваться как для пассажирских перевозок, так и для перевозок грузов различной плотности, указанное отношение определяется условием
.Given that a really high-speed transport module can be used both for passenger transportation and for transportation of goods of various densities, this ratio is determined by the condition
.
Одним из оптимальных условий для выполнения основного кузова транспортного модуля, предназначенного для пассажирских перевозок, представляется Н2/Н1= 0,5 (фиг. 5а). При этом условии достаточно легко регулируются требования, предъявляемые к транспортному модулю с точки зрения эргономики и получения оптимального значения коэффициента аэродинамического сопротивления.One of the optimal conditions for the implementation of the main body of the transport module, designed for passenger traffic, is N 2 / N 1 = 0.5 (Fig. 5A). Under this condition, the requirements imposed on the transport module from the point of view of ergonomics and obtaining the optimal value of the drag coefficient are easily regulated.
Выполнение основного кузова транспортного модуля, например, для перевозки грузов большой плотности с отношением меньше Н2/Н1=0,1 (фиг.5б) представляется нецелесообразным из-за значительного отклонения от формы, обладающей наименьшим коэффициентом аэродинамического сопротивления.The implementation of the main body of the transport module, for example, for the transport of goods of high density with a ratio of less than H 2 / H 1 = 0.1 (Fig.5b) seems impractical due to a significant deviation from the form with the lowest coefficient of aerodynamic drag.
Выбор значений отношения больше Н2/Н1=0,9 (фиг.5в) отрицательно сказывается на требованиях, предъявляемых с точки зрения эргономики.The choice of ratio values greater than H 2 / H 1 = 0.9 (Fig. 5c) negatively affects the requirements for ergonomics.
На величину сопротивления воздуха движению транспортного модуля, наряду с коэффициентом аэродинамического сопротивления, большое значение оказывает и площадь его лобовой поверхности (мидель). Along with the aerodynamic drag coefficient, the area of its frontal surface (midship) is of great importance for the air resistance to the movement of the transport module.
Для уменьшения площади лобовой поверхности и, соответственно, улучшения аэродинамических характеристик боковые поверхности 16 средней 6 части основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов (фиг.6) выполняются с отрицательной кривизной, что одновременно позволяет оптимизировать использование внутреннего объема кузовов транспортного модуля. To reduce the frontal surface area and, accordingly, improve the aerodynamic characteristics, the lateral surfaces 16 of the middle 6 part of the main 1 and additional 2 and 3 bodies (Fig.6) are performed with negative curvature, which at the same time optimizes the use of the internal volume of the bodies of the transport module.
Снижению максимальной площади поперечного сечения и, соответственно, высоты основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов, бокового и, частично, лобового аэродинамического сопротивления способствует также выполнение нижней 8 поверхности кузовов с отрицательной кривизной (фиг.7), т.е. приподнятой над путевой структурой. Вогнутая форма нижней поверхности 8 средней части 6 кузовов при движении транспортного модуля приводит также, как показали аэродинамические испытания, к улучшению коэффициента аэродинамического сопротивления и к снижению уровня шума при высоких скоростях движения транспортного модуля. The reduction of the maximum cross-sectional area and, accordingly, the height of the main 1 and additional 2 and 3 bodies, lateral and, partially, frontal aerodynamic drag also contributes to the implementation of the lower 8 surface of the bodies with negative curvature (Fig.7), i.e. elevated above the track structure. The concave shape of the
При функциональном разделении назначения кузовов транспортного модуля, например при размещении привода 11 с запасом топлива и части системы управления 12 в дополнительных 2 и 3 кузовах, а пассажиров - в основном 1 кузове (фиг. 8), появляется возможность за счет уменьшения поперечных размеров дополнительных 2 и 3 кузовов уменьшить суммарное аэродинамическое сопротивление транспортного модуля. With the functional separation of the purpose of the bodies of the transport module, for example, when placing the
Кроме того, выполнение дополнительных 2 и 3 кузовов транспортного модуля с отличающимися относительно друг друга и относительно основного 1 кузова поперечными размерами позволяет оптимизировать аэродинамическое сопротивление транспортного модуля при разделении функционального назначения кузовов. In addition, the implementation of additional 2 and 3 bodies of the transport module with transverse dimensions that are different relative to each other and relative to the
Максимальные поперечные размеры d1, d2 и d3 основного 1 и дополнительных 2 и 3 кузовов (фиг.8), выбранные из условия
обеспечивают устранение взаимного влияния обтекающих кузова воздушных потоков, что необходимо для сохранения присущих каждому из кузовов коэффициентов аэродинамического сопротивления.The maximum transverse dimensions d 1 , d 2 and d 3 of the main 1 and additional 2 and 3 bodies (Fig. 8), selected from the conditions
ensure the elimination of the mutual influence of airflows flowing around the body, which is necessary to maintain the aerodynamic drag coefficients inherent in each of the bodies.
Для повышения надежности элементы связи 4 между основным 1 и дополнительными 2 и 3 кузовами могут быть выполнены в форме двух аэродинамических профилей (фиг.1в). To increase reliability, the
Для решения задачи по обеспечению надежного сцепления колес 10 с путевой структурой 9 при высокоскоростном движении транспортного модуля элемент связи 4 межу основным 1 и дополнительными 2 и 3 кузовами (фиг.2б) может быть выполнен в форме антикрыла, обеспечивающего направленную вниз прижимную силу. To solve the problem of ensuring reliable coupling of the
В случае предназначения транспортного модуля для перевозки грузов элемент связи 4 между основным 1 и дополнительными 2 и 3 кузовами (фиг.1б) может быть выполнен в форме крыла, что позволит снизить вертикальную нагрузку на колеса 10 и путевую структуру 9 и, как следствие, понизить их стоимость и увеличить долговечность. In the case of the intended purpose of the transport module for the transport of goods, the
Исходя из конкретных требований, определяемых областью использования и условиями эксплуатации, взаимное расположение основного 1 и дополнительных кузовов 2 и 3 относительно друг друга по вертикали может принимать различные формы. Так, например, нижние поверхности кузовов могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости (фиг.9а). Возможно расположение нижних поверхностей дополнительных кузовов 2 и 3 в горизонтальной плоскости, лежащей ниже (фиг.9б) или выше (фиг.9в) нижней поверхности основного кузова 1. Based on the specific requirements determined by the area of use and operating conditions, the relative position of the main 1 and
Использование изобретения позволит значительно повысить динамическую устойчивость и улучшить аэродинамические характеристики высокоскоростного транспортного модуля, используемого в транспортной системе Юницкого, что, в итоге, повысит эксплуатационные и экономические показатели транспортной системы. Using the invention will significantly increase the dynamic stability and improve the aerodynamic characteristics of the high-speed transport module used in the Unitsky transport system, which, in the end, will increase the operational and economic performance of the transport system.
Claims (12)
0,1≤L3/L1≤0,5,
0,2≤L4/L1≤0,75,
линия сопряжения поверхностей различной кривизны находится от линии сопряжения средней и задней частей кузова на расстоянии, ограниченном соотношением
0,05≤L5/L1≤0,5,
где L1 - длина средней части кузова между линиями сопряжения передней и задней частей с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м;
L3 - длина передней части кузова от крайней передней точки кузова до линии сопряжения передней части с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м;
L4 - длина задней части кузова от крайней задней точки кузова до линии сопряжения задней части с уплощенной нижней поверхностью средней части кузова, м;
L5 - расстояние от линии сопряжения поверхностей противоположной кривизны задней части кузова до линии сопряжения средней и задней частей кузова, м,
при этом транспортный модуль снабжен двумя дополнительными кузовами, аналогичными основному по форме и закрепленными симметрично относительно него элементами связи.1. A high-speed transport module comprising a streamlined body with a spherical front, droplet-shaped middle with a flattened lower surface and a conical rear parts smoothly interconnected, as well as wheels installed in the lower part of the body, characterized in that the rear part of the body is made by a generatrix having alternating curvature, and with ratios of the lengths of the front, middle and rear parts of the body that do not go beyond
0.1≤L 3 / L 1 ≤0.5,
0.2≤L 4 / L 1 ≤0.75,
the interface line of surfaces of different curvature is located from the interface line of the middle and rear parts of the body at a distance limited by the ratio
0.05≤L 5 / L 1 ≤0.5,
where L 1 is the length of the middle part of the body between the interface lines of the front and rear parts with a flattened lower surface of the middle part of the body, m;
L 3 - the length of the front of the body from the extreme front point of the body to the interface line of the front with a flattened lower surface of the middle part of the body, m;
L 4 - the length of the rear of the body from the extreme rear point of the body to the line connecting the rear with a flattened lower surface of the middle part of the body, m;
L 5 - the distance from the interface line of surfaces of opposite curvature of the rear of the body to the interface line of the middle and rear parts of the body, m,
in this case, the transport module is equipped with two additional bodies similar to the main one in shape and coupled symmetrically relative to it by communication elements.
1≤L1/L2≤10.2. The transport module according to claim 1, characterized in that the length L 1 of the middle part of the body and the distance L 2 (m) between the rows of wheels are connected by the ratio
1≤L 1 / L 2 ≤10.
0,2≤Sзадн/Sср≤0,75,
где Sзадн - площадь максимального поперечного сечения задней части кузова, м2;
Scp - площадь максимального поперечного сечения средней части кузова, м2.3. The transport module according to claim 1 or 2, characterized in that the area of the maximum cross section of the middle part of the body and the area of the maximum cross section of the rear part of the body are related by the ratio:
0.2≤S back / S cf ≤0.75,
where S back - the maximum cross-sectional area of the rear of the body, m 2 ;
S cp - the maximum cross-sectional area of the middle part of the body, m 2 .
0,1≤H2/H1≤0,9,
где H1 - максимальная высота верхней части кузова от линии, проходящей через точки кузова с вертикальным положением касательной, м;
Н2 - соответствующая высота нижней части кузова от линии, проходящей через точки кузова с вертикальным положением касательной, м.4. The transport module according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the pairing of the drop-shaped upper and flattened lower surfaces of the middle part of the body is subject to
0.1≤H 2 / H 1 ≤0.9,
where H 1 - the maximum height of the upper part of the body from the line passing through the points of the body with the vertical position of the tangent, m;
N 2 - the corresponding height of the lower part of the body from the line passing through the points of the body with the vertical position of the tangent, m
где d1 - максимальный поперечный размер основного кузова, м;
d2 и d3 - максимальные поперечные размеры дополнительных кузовов, м.8. The transport module according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the maximum transverse dimensions of the bodies are related by the ratio
where d 1 - the maximum transverse dimension of the main body, m;
d 2 and d 3 - the maximum transverse dimensions of additional bodies, m
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121674/28A RU2211781C2 (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | High-speed transport module of transport system |
EA200200735A EA003534B1 (en) | 2001-08-03 | 2002-07-30 | High-speed transportation module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121674/28A RU2211781C2 (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | High-speed transport module of transport system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2211781C2 true RU2211781C2 (en) | 2003-09-10 |
Family
ID=29776853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001121674/28A RU2211781C2 (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | High-speed transport module of transport system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2211781C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110662692A (en) * | 2017-03-23 | 2020-01-07 | A·尤尼茨基 | High speed transport module (variants) |
-
2001
- 2001-08-03 RU RU2001121674/28A patent/RU2211781C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Эврика. 1998, №3, с.53-55. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110662692A (en) * | 2017-03-23 | 2020-01-07 | A·尤尼茨基 | High speed transport module (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102015447B (en) | Non-planar wing tip device for wings of aircraft, and wing comprising such a wing tip device | |
US4852206A (en) | Aerodynamic windshield wiper | |
CN102398634B (en) | Airflow deflector apparatus | |
US8616616B2 (en) | Side skirt for a pulled vehicle | |
EP2969715B1 (en) | Improvements in the fuel efficiency of road vehicles | |
CN103313900B (en) | A kind of body modules with flow spoiler | |
RU2211781C2 (en) | High-speed transport module of transport system | |
CN202071837U (en) | Rapid train headstock structure | |
CN103723154A (en) | Cocking-up type train head and tail structure of vacuum pipeline transportation train | |
RU2203194C1 (en) | Transportation system high speed module | |
JP4013474B2 (en) | Body structure | |
RU2201369C1 (en) | High-speed module of transportation system | |
RU2201368C1 (en) | High-speed module of transportation system | |
RU2203195C1 (en) | Transportation system high speed module | |
CN203047086U (en) | Automobile roof rail | |
JP3775930B2 (en) | Current collector | |
EA003534B1 (en) | High-speed transportation module | |
WO2018170574A1 (en) | High-speed transport module (variants) | |
KR101481369B1 (en) | Rear spoiler for automobile | |
CN218536666U (en) | Guiding device for high-speed train and high-speed train | |
RU2217339C2 (en) | High-speed transport module of transportation system | |
CN114551013B (en) | Resistance-reducing noise-reducing insulator and high-speed train pantograph with same | |
RU56329U1 (en) | HELICOPTER BLADE FINISHING | |
CN217917501U (en) | Amphibious boat with fixed type water skis | |
CN214396990U (en) | Front edge guide plate for van |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090804 |