RU2524272C1

RU2524272C1 - Railway car

Info

Publication number: RU2524272C1
Application number: RU2013107322/11A
Authority: RU
Inventors: Юлия Алексеевна Щепочкина
Original assignee: Юлия Алексеевна Щепочкина
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-07-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: in proposed railway car containing trucks (1) with wheel pairs (2), frame (3) with coupling elements, body (5) with wings (7) attached to it which wings have lifting force when moved in air, wing supporting elements, wing position control elements, each wing is made of sheet material and is flat-topped with horizontal working part and vertical side parts capable to rock on axles attached to body side walls. Each edge of wing working part has concaved cut corresponding to convexity of body roof. Wing working part has convex-concaved section functioning as transversal reinforcing rib. The wing has angle reinforcing ribs. Side part of wing is provided with bushing for installation on axle and with spindle for attachment to wing position control mechanism.

EFFECT: simplified design.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к моделированию железнодорожных вагонов высокоскоростного пассажирского поезда.The invention relates to modeling railway cars of a high-speed passenger train.

Известен железнодорожный вагон, содержащий тележки с колесными парами, раму с элементами сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы управления положением крыльев [1]. Пассажирский поезд с такими вагонами может перемещаться по железнодорожному пути с высокими скоростями, например, 300-600 км/ч, что требует перед его остановками эффективных систем торможения. Изменение скорости движения поезда (0-мах-0) требует корректировки положения крыльев.Known railway carriage containing bogies with wheelsets, a frame with coupling elements, a body with wings fixed to it, having lift when moving in the air, elements of wing support, wing position control mechanisms [1]. A passenger train with such wagons can move along the railway line at high speeds, for example, 300-600 km / h, which requires efficient braking systems before it stops. Changing the speed of a train (0-max-0) requires adjusting the position of the wings.

Задачей изобретения является оснащение железнодорожного вагона крыльями простой конструкции, обладающими подъемной силой и аэродинамическим торможением.The objective of the invention is to equip a railway car with wings of a simple design, with lift and aerodynamic drag.

Технический результат достигается тем, что в железнодорожном вагоне, содержащем тележки с колесными парами, раму с элементами сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы управления положением крыльев, каждое крыло выполнено в виде П-образной пластины с горизонтально расположенной рабочей частью и вертикально расположенными боковыми частями, имеющей возможность качания на осях, прикрепленных к боковым стенкам кузова. Каждый край рабочей части крыла имеет вогнутого очертания вырез, соответствующий выпуклости крыши кузова. Рабочая часть крыла имеет выпукло-вогнутый участок, выполняющий функцию поперечно расположенного ребра жесткости. Крыло имеет угловые ребра жесткости. Боковая часть крыла снабжена втулкой для установки на ось и шпинделем для присоединения к механизму управления положением крыльев.The technical result is achieved by the fact that in a railway carriage containing bogies with wheelsets, a frame with coupling elements, a body with wings fixed to it, having lift when moving in the air, wing support elements, wing position control mechanisms, each wing is made in in the form of a U-shaped plate with a horizontally located working part and vertically located side parts that can swing on axles attached to the side walls of the body. Each edge of the working part of the wing has a concave cut-out corresponding to the convexity of the roof of the body. The working part of the wing has a convex-concave section that performs the function of a transverse stiffener. The wing has angular stiffeners. The side of the wing is equipped with a sleeve for mounting on the axis and a spindle for connection to the mechanism for controlling the position of the wings.

На фиг.1 изображен железнодорожный вагон с качающимися крыльями, вид сбоку; на фиг.2 - вид на фиг.1 сверху; на фиг.3 изображено крыло, выполненное в виде П-образной пластины; на фиг.4 показано сечение фиг.3 плоскостью Q; на фиг.5 изображен механизм качания крыльев.Figure 1 shows a railroad car with swinging wings, side view; figure 2 is a top view of figure 1; figure 3 shows the wing, made in the form of a U-shaped plate; figure 4 shows a section of figure 3 by the plane Q; figure 5 shows the swing mechanism of the wings.

Железнодорожный вагон, например, пассажирского поезда с локомотивом, обеспечивающим высокие скорости (например, 300-600 км/ч) движения по железнодорожному (рельсовому) пути, содержит двухосные тележки 1 с колесными парами 2, раму 3 с элементами 4 сцепки, цельнометаллический кузов 5 с покатой крышей 6, окнами, дверями для входа/выхода пассажиров (фиг.1 и 2). Над крышей кузова расположены крылья 7, обладающие подъемной силой при перемещении в воздушной среде. Каждое крыло (фиг.3) выполнено в виде П-образной пластины, имеющей горизонтально расположенную рабочую часть 8 и вертикально расположенные боковые части 9. Рабочая часть крыла имеет выпукло-вогнутый участок 10, выполняющий функцию поперечно расположенного ребра жесткости. Снизу по периметру выпукло-вогнутого участка может быть прикреплена (приклеена, припаяна, приварена) плоская деталь 11 (фиг.4). Скругленные (заостренные) края 12 рабочей части крыла имеют вогнутого очертания вырезы, соответствующие выпуклости крыши кузова. Для придания крылу прочности на изгиб оно снабжено угловыми ребрами 13 жесткости (фиг.3). Возможно использование угловых ребер жесткости иной конструкции, например, в виде полосы (не показана) из листовой стали, прикрепленной под углом 45° между рабочей и боковой частями крыла. Имеющие треугольную форму боковые части крыла снабжены втулкой 14 для установки (с возможностью свободного качания) на ось 15, прикрепленную снаружи к боковой стенке 16 кузова. Оси выполняют функцию элементов поддержки крыльев. К боковым частям крыльев прикреплены (под прямым углом к поверхности) шпиндели 17 для присоединения к механизму 18 управления положением крыльев, например, механизму, состоящему из пневмоцилиндра 19, стальных звеньев 20 и шатунов 21 (фиг.5). Каждый пневмоцилиндр соединен (трубами, шлангами) с вагонной системой распределения сжатого воздуха (не показана). Возможно использование иного механизма, например, зубчато-реечного с приводом от электродвигателя. Вместо пневмоцилиндра может быть применен гидроцилиндр. Каждое качающееся крыло имеет возможность поворота относительно осевой линии o-y (фиг.1) при движении железнодорожного вагона: в направлении стрелки A на угол γ для создания подъемной силы и на угол (γ+δ) для создания условий аэродинамического торможения; в направлении стрелки B на угол β для создания подъемной силы и на угол (β+α) для создания условий аэродинамического торможения. В зависимости от скорости движения железнодорожного вагона углы β и γ могут составлять 3-5°, а углы (γ+δ) и (β+α) могут составлять 45-50°.A railway carriage, for example, of a passenger train with a locomotive providing high speeds (for example, 300-600 km / h) of movement along a railway (rail) track, contains biaxial trolleys 1 with wheel sets 2, a frame 3 with coupling elements 4, an all-metal body 5 with a sloping roof 6, windows, doors for entry / exit of passengers (figures 1 and 2). Above the roof of the body are wings 7 having lift when moving in the air. Each wing (figure 3) is made in the form of a U-shaped plate having a horizontally located working part 8 and vertically located side parts 9. The working part of the wing has a convex-concave section 10 that performs the function of a transverse stiffener. Bottom around the perimeter of the convex-concave section can be attached (glued, soldered, welded) flat part 11 (figure 4). The rounded (pointed) edges 12 of the working part of the wing have a concave outline cutouts corresponding to the convexity of the roof of the body. To give the wing bending strength, it is equipped with angular ribs 13 stiffness (figure 3). It is possible to use angular stiffeners of a different design, for example, in the form of a strip (not shown) of sheet steel attached at an angle of 45 ° between the working and side parts of the wing. Having a triangular shape, the side parts of the wing are equipped with a sleeve 14 for installation (with the possibility of free swinging) on the axis 15, attached externally to the side wall 16 of the body. Axes serve as wing support elements. Spindles 17 are attached to the side parts of the wings (at right angles to the surface) for attachment to the wing position control mechanism 18, for example, a mechanism consisting of a pneumatic cylinder 19, steel links 20 and connecting rods 21 (Fig. 5). Each pneumatic cylinder is connected (by pipes, hoses) to a carriage system for the distribution of compressed air (not shown). It is possible to use another mechanism, for example, a rack-and-pinion driven by an electric motor. Instead of a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder can be used. Each swinging wing has the ability to rotate relative to the axial line o-y (Fig. 1) when the railway carriage moves: in the direction of arrow A by an angle γ to create lift and an angle (γ + δ) to create conditions for aerodynamic drag; in the direction of arrow B by angle β to create lift and angle (β + α) to create aerodynamic drag conditions. Depending on the speed of the railway carriage, the angles β and γ can be 3-5 °, and the angles (γ + δ) and (β + α) can be 45-50 °.

Железнодорожный вагон (фиг.1 и 2) изготавливают следующим образом. Изготавливают раму 3 с элементами 4 сцепки, двухосные тележки 1 с колесными парами 2. На раму устанавливают цельнометаллический кузов 5 с покатой (например, по хорде) крышей 6, окнами и дверями для входа/выхода пассажиров. На боковых стенках 16 кузова неподвижно закрепляют оси 15 и пневмоцилиндры 19 механизмов 18 управления положением крыльев. Оси выполняют функцию элементов поддержки качающихся крыльев. Оси и пневмоцилиндры изготавливают из нержавеющей стали. Каждый пневмоцилиндр присоединяют к вагонной системе распределения (подачи) сжатого воздуха. Из гладкого листового материала, например, нержавеющей стали толщиной листа 1,5-2,0 мм, делают плоскую заготовку с вогнутого очертания вырезами. Края 12 заготовки скругляют. В заготовке методом выдавливания получают выпукло-вогнутый участок 10. На гибочной машине заготовку изгибают, получая крыло 7 (фиг.3) в виде П-образной пластины с угловыми ребрами 13 жесткости между рабочей частью 8 и боковыми частями 9. К рабочей части крыла снизу по периметру выпукло-вогнутого участка прикрепляют гладкую плоскую деталь 11 (фиг.4), изготовленную из нержавеющей стали. К боковой части крыла снизу прикрепляют (приваривают) втулку 14, выше которой устанавливают шпиндель 17. Для снижения массы крыла возможно его изготовление из легких листовых материалов (алюминия, титана). Возможно изготовление крыла из пластмассы. Готовое крыло (крылья) устанавливают (надевают втулки на оси) над крышей кузова с возможностью его свободного качания (влево, вправо) относительно осевой линии o-y. На шпиндель надевают шатун 21, соединенный через звено 20 с пневмоцилиндром (фиг.5). Управление положением (поворотом относительно осевой линии o-y на угол γ или β для создания подъемной сипы) крыльев осуществляют путем подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры. Чем выше скорость движения вагона, тем меньше угол отклонения (поворота) крыла относительно осевой линии o-y, например, при скорости 300 км/ч углы γ и β могут составлять 5°, а при скорости 600 км/ч - 3°.Railway wagon (Fig.1 and 2) are made as follows. A frame 3 is made with coupling elements 4, two-axle bogies 1 with wheelsets 2. An all-metal body 5 is mounted on the frame with a sloping roof (for example, along a chord) with a roof 6, windows and doors for passengers to enter / exit. On the side walls 16 of the body, the axles 15 and the pneumatic cylinders 19 of the wing position control mechanisms 18 are fixedly fixed. The axles act as support elements for the swinging wings. Axes and pneumatic cylinders are made of stainless steel. Each pneumatic cylinder is connected to the carriage distribution system (supply) of compressed air. From a smooth sheet material, for example, stainless steel with a sheet thickness of 1.5-2.0 mm, a flat workpiece is made with concave outline cutouts. The edges 12 of the workpiece are rounded. In the billet by extrusion, a convex-concave section 10 is obtained. On the bending machine, the billet is bent to obtain wing 7 (Fig. 3) in the form A U-shaped plate with angular stiffeners 13 between the working part 8 and the side parts 9. A smooth flat part 11 (Fig. 4) made of stainless steel is attached to the working part of the wing from the bottom around the perimeter of the convex-concave section. A sleeve 14 is attached (welded) to the side of the wing below, above which the spindle 17 is mounted. To reduce the weight of the wing, it is possible to make it from light sheet materials (aluminum, titanium). Production of a wing from plastic is possible. The finished wing (s) is installed (put bushings on the axis) above the roof of the body with the possibility of its free swing (left, right) relative to the center line o-y. A connecting rod 21 is put on the spindle, connected through a link 20 with a pneumatic cylinder (Fig. 5). The position control (rotation relative to the axial line o-y at an angle γ or β to create a lifting vulture) of the wings is carried out by supplying compressed air to the pneumatic cylinders. The higher the speed of the car, the smaller the angle of deviation (rotation) of the wing relative to the o-y center line, for example, at a speed of 300 km / h the angles γ and β can be 5 °, and at a speed of 600 km / h - 3 °.

При движении железнодорожного вагона в направлении стрелок A или B поток встречного воздуха, воздействуя на прикрепленные к кузову крылья, создаст подъемную силу, вследствие чего уменьшается давление колес на железнодорожный (рельсовый) путь. Это повышает ресурс (продолжительность эксплуатации, сохранность полотна) железнодорожного пути, снижает износ колесных пар, уменьшает затраты топлива/электроэнергии локомотивом. Для создания условий аэродинамического торможения вагона (вагонов) крылья отклоняют относительно осевой линии o-y на угол (γ+δ) или (β+α), соответствующий 45-50°. При этом возникает значительное лобовое сопротивление крыльев, опирающихся одним краем рабочей части на крышу кузова, встречному потоку воздуха, что способствует торможению вагона (вагонов). При этом снижается пробег (тормозной путь) вагона до его полной остановки перед очередной железнодорожной станцией, что экономит время: упрощается конструкция крыла.When a railway carriage moves in the direction of arrows A or B, the oncoming air flow, acting on the wings attached to the body, will create a lifting force, as a result of which the pressure of the wheels on the railway (rail) track is reduced. This increases the resource (duration of operation, safety of the canvas) of the railway track, reduces wear on wheelsets, reduces the cost of fuel / electricity by a locomotive. To create conditions for aerodynamic drag of a car (s), the wings are deflected relative to the o-y center line by an angle (γ + δ) or (β + α) corresponding to 45-50 °. In this case, there is a significant drag of the wings, resting on one edge of the working part on the roof of the body, to the oncoming air flow, which contributes to the braking of the car (s). This reduces the mileage (braking distance) of the car until it stops completely in front of the next railway station, which saves time: the wing structure is simplified.

Источник информацииThe source of information

1. KR 20030084876, 2003.1. KR 20030084876, 2003.

Claims

1. A railway carriage containing trolleys with wheelsets, a frame with coupling elements, a body with wings fixed to it, having lift when moving in an air environment, wing support elements, wing position control mechanisms, each wing being made U-shaped from a sheet material with a horizontally located working part and vertically located side parts that can swing on the axles attached to the side walls of the body, each edge of the working part of the wing is concave the outlines of a cutout corresponding to the convexity of the body of the roof and the wing is angled ribs.

2. Railway car according to claim 1, characterized in that the side of the wing is equipped with a sleeve for mounting on the axis and a spindle for connecting to the mechanism for controlling the position of the wings.