WO2013019138A1 - Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2013019138A1
WO2013019138A1 PCT/RU2011/000575 RU2011000575W WO2013019138A1 WO 2013019138 A1 WO2013019138 A1 WO 2013019138A1 RU 2011000575 W RU2011000575 W RU 2011000575W WO 2013019138 A1 WO2013019138 A1 WO 2013019138A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
rotor wing
hub
flow
rotor
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000575
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Федорович БОКАРЕВ
Владимир Алексеевич КОНОВАЛОВ
Original Assignee
Bokarev Sergey Fiodorovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bokarev Sergey Fiodorovich filed Critical Bokarev Sergey Fiodorovich
Priority to PCT/RU2011/000575 priority Critical patent/WO2013019138A1/ru
Publication of WO2013019138A1 publication Critical patent/WO2013019138A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T5/00—Vehicle modifications to facilitate cooling of brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B15/00—Wheels or wheel attachments designed for increasing traction
    • B60B15/26—Auxiliary wheels or rings with traction-increasing surface attachable to the main wheel body
    • B60B15/263—Traction increasing surface being located axially beside tire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/78—Features relating to cooling
    • F16D65/84—Features relating to cooling for disc brakes
    • F16D65/847—Features relating to cooling for disc brakes with open cooling system, e.g. cooled by air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/30—Increase in
    • B60B2900/331—Safety or security
    • B60B2900/3312—Safety or security during regular use

Definitions

  • a method of controlling the flow surrounding a wheel of a moving vehicle and a device for its implementation is a method of controlling the flow surrounding a wheel of a moving vehicle and a device for its implementation.
  • the invention relates to a transport technique when a wheel is used for movement, which rolls over a contact surface.
  • the invention may find application in the construction of a wheel of various types of high-speed transport equipment: an airplane wheel (during take-off and landing), a high-speed wheel. e. of transport, the wheel of an auto-moto vehicle, in cases where a clamping force is required, acting only on the unsprung mass (total mass of the wheel with all mechanisms and parts attached to it), / and / cooling of the brakes is required when the temperature of the brake parts is high system occurs during intensive braking.
  • the invention can find particular application in the design of the wheel of a high-speed car, in particular a Formula 1 car. Terminology
  • the system contains pipelines of liquid-cooled brakes, an expander and a cooler, as well as a pneumatic system of the brake system; in the cooling system, a two-diaphragm pump connected to the pneumatic network of the brake system is connected through check valves at the same time, in the pneumatic network in front of the double-diaphragm pump, a solenoid valve and a signal sensor are connected in series, connected through the signal lamp to Strongly vehicle and an electropneumatic valve connected to the mains via the relay, the input of which is connected in parallel with a switch and a temperature sensor.
  • the disadvantage of this system is the design complexity, the presence of elements that increase the unsprung mass, the algorithm of the system is configured to cool the brakes when they are heated to a critical temperature.
  • the ship's wing propeller better known as the Voith Schneider® Propeller propulsion, the properties of which are closest to the claimed method and device.
  • the propulsion wing-shaped rotary blades rotating around a circle, create a stop (pushing force) in a given direction when changing the angles of installation of the blades.
  • Each blade changes the installation angle with the help of an internal mechanism in the form of rigid rods and participates simultaneously in two movements: it rotates around a circle around a common axis, and rotates about its own axis, and a hydrodynamic force arises on it, like on a wing, which constitutes pushing power.
  • the blade goes along a circular path, consisting of working sections from the front and back sides, on which you can set the angle of attack and get pushing force and, concluded between their borders, non-working sections where pushing force cannot be obtained.
  • the main disadvantage of such propulsion systems is that in the presence of rigid rods, an effective angle of attack can be obtained in a small area of a circular path.
  • the aim of this invention is to develop a method that allows you to create for a high-speed vehicle various aerodynamic devices. Devices in which the technical capabilities of creating downforce on an unsprung mass are realized with guaranteed continuous contact of the wheel with the rolling surface and at the same time devices to prevent overheating of the brakes.
  • the specified result is achieved by the fact that on the hub of the wheel unit, or on the wheel disk, as well as on the tire, rotary rear wings (wing-shaped blades) are placed in a circular path at equal angular distances, which are either fixed at the angle of attack or articulated and in this case, they rotate relative to their longitudinal axes by the desired angle of attack, as a result of this, when the vehicle is moving, when the rotor rear wings move relative to the incoming flow along the cycloidal curve, on the rotor down wings, the clamping force is created, the total force received on the rotor wing, direct as accurately as possible to the direction of movement of the wheel, which provides its suspension, if necessary, during movement, change the angle of attack on the articulated rotor wing and adjust, separately on each the wheel, the amount of downforce, at the same time use the movement of the air flow created by the rotor wing to cool the brake elements of the wheel.
  • rotary rear wings wing-shaped blades
  • FIG. 1 2, 3, 4, 5, and 6 are graphs and diagrams explaining this method.
  • FIG. 7, 8, 9, 10, 11 and 12 are provided with drawings of the claimed device.
  • the method of controlling the flow surrounding the wheel of a moving vehicle is as follows. They are placed on the wheel hub hub, or on the wheel disk, as well as on the tire and on the brake disk, around the circumference of equal angular distances rotor wing (wing-shaped blades). Each rotor wing is made in the form of an inverted wing (wing) and when interacting with the incident flow, with the corresponding installation angle, an aerodynamic force is formed on it, which is directed downward and becomes a clamping force, while the incident flow, after interacting with the rotor wing, moves in the opposite direction downforce.
  • wing inverted wing
  • the wheel bounces in the direction specified by the design features of the suspension, and in order to obtain a high copying capacity when rolling in the contact surface under variable speed conditions, it is desirable to give the wheel also a variable downforce in the direction specified by the suspension elements.
  • the rotor wing in this case, will make a circular motion relative to the axis of rotation of the hub.
  • each rotor wing with respect to the oncoming flow varies according to the cycloidal law.
  • the maximum relative speed of the flow on the wing which is slightly less than twice the speed of the vehicle relative to the contact surface, the rotor wing is reached at the top of the circular path.
  • this speed of the rotary wing is equal to the speed of the vehicle.
  • the minimum relative velocity of the flow on the wing which is close to zero, is achieved by the rotor wing at the lower point of the circular path.
  • the vehicle travels a distance equal to 2 ⁇ (where R is the radius of the wheel), and the rotor wing, when it is located on a circular path of the largest possible diameter, travels a distance of 7.6 ... 7.8R, which means its speed is greater than speed vehicle.
  • R is the radius of the wheel
  • the rotor wing when it is located on a circular path of the largest possible diameter, travels a distance of 7.6 ... 7.8R, which means its speed is greater than speed vehicle.
  • rotor rear wings are installed on the hub or on the wheel disk, as well as on the tire, with a fixed angle of attack so that each of them, like on the wing, when interacting with the incoming flow, there is a downforce, and the total value of all forces acted as accurately as possible in the direction given by the wheel suspension elements.
  • the clamping force depends on the square of the speed, the greatest aerodynamic efficiency is manifested when the rotor wing moves along the upper part of the circular path, (see Figs. 2 and 3) on which the clamping force is provided, which can be more than sufficient to create a guaranteed continuous contact of the wheel with the contact surface.
  • 170 circular trajectories rotor wing is set to zero angle of attack, or close to zero, and thereby receive the least drag.
  • the clamping force on the wheel with rotor wing in the interaction with the incoming flow appears due to a change in the direction of the incoming flow mainly upward (shown by arrows “B” in Figs. 7, 9, 10), and a high 175 relative speed of the incoming flow equal to almost twice the speed wheel axis (vehicle speed) relative to the contact surface.
  • 180 wheels should absorb a very large amount of energy when braking - especially when braking heavy aircraft with high landing speeds.
  • the speed of braking using wheel brakes depends on many factors, including the power of the brakes, and the efficiency depends on the ability of the brakes to absorb and dissipate the heat released during braking.
  • the flow control device surrounding the wheel of a moving vehicle contains (see FIGS. 7 and 8) a wheel assembly consisting of a housing 1, in which a hub 2 is mounted rotatably, and a wheel disk 3 with a tire 4 and a brake disk 5 mounted thereon.
  • axes 6 are arranged around the circumference at equal angular distances, the axles of rotation of the hub 2.
  • rotor wing wings 7 are pivotally mounted on which magnetically conductive inserts are fixed 8.
  • a holder 9 is fixedly mounted on the housing 1, on which it is fixed.
  • electromagnets 10 When electromagnets 10 are turned on, they interact with magnetically conductive inserts 8 and when the hub 2 rotates, the rotor wing 7 rotates on the axes 6.
  • the rotation of the rotor wing 7 is limited by stops 11.
  • the brake disc 5 equipped with stiffening ribs 12, each of which is made in the form of a rotary wing, mounted at an angle of attack.
  • each disk of the wheel 3 is made in the form of a hoop, a middle part for connecting to the hub and the spokes 13 connecting them, each of which is made in the form of a rotary wing mounted at an angle of attack.
  • the device operates as follows. When the vehicle moves, the hub 2 rotates with the axles 6 and the rotor wing 7 mounted on them rotate with respect to the axis of the hub 2 in a circle that is a circular path for them (see Fig. 5). Magnetic conductive inserts 8 interact with electromagnets 10, when turned on, the installation angle of the rotor wing 7 changes when they rotate on the axes 6, while the maximum possible rotation of the rotor wing 5 in both directions is limited by stops 11.
  • the vane blades 7 are installed at the smallest angle of attack.
  • the rotor wing 7 is installed at any controlled angle of attack.
  • the rotor wing 7 is set to zero angle of attack, or close to zero, with a positive or negative sign, and thereby reach the entire circular trajectories are best aerodynamic qualities: on the working part of the trajectory, the greatest downforce, on the remaining part of the trajectory the least drag.
  • the ability to control the flow surrounding the wheel of a moving vehicle through the use of rotor wing can provide new qualities in the management of the vehicle itself.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к колесам транспортных средств. Способ управления потоком, окружающим колесо движущегося транспорного средства, заключается в том, что размещают на диске колесного узла по круговой траектории, центр которой совпадает с центром вращения ступицы, роторные антикрылья, которые взаимодействуют с набегающим потоком. Аэродинамическую силу, которая является прижимной, создают вниз при движении роторных антикрыльев по циклоидальной кривой в направлении, заданном элементами подвески колеса. Измененный по направлению набегающий поток используют для охлаждения деталей тормозов колеса. Устройство управления потоком, окружающим колесо движущегося транспорного средства, содержит колесный узел, состоящий из корпуса и ступицы, на которой установлены по круговой траектории на равных угловых расстояниях оси, параллельные оси вращения ступицы, на каждой оси шарнирно установлены роторные антикрылья, на которых закреплены магнитопроводные вставки. На корпусе жестко смонтирован диск, на котором закреплены направляющие, выполненные в виде кольцевых дорожек, состоящих из электромагнитов, взаимодействующих с магнитными вставками роторных антикрыльев независимо на каждом колесе. Группа изобретений направлена на повышение безопасности путем создания прижимной силы на неподрессоренной массе колесного узла.

Description

Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления.
Изобретение относится к транспортной технике, когда для передвижения используется колесо, которое перекатывается по контактной поверхности.
Изобретение может найти применение в конструкции колеса различных видов скоростной транспортной техники: колесо самолета (при взлете и при посадке), колесо скоростного ж. д. транспорта, колесо авто-мото транспортного средства, в случаях, когда требуется прижимная сила, воздействующая только на неподрессоренную массу (суммарная масса колеса со всеми присоединенными к нему механизмами и деталями), /и/ требуется охлаждение тормозов, когда высокая температура деталей тормозной системы возникает при интенсивном торможении. Особое применение изобретение может найти в конструкции колеса скоростного автомобиля, в частности болида Формулы 1. Терминология
Роторное антикрыло - устанавливается на колесе транспортного средства, или на деталях непосредственно связанных с колесом и имеющих вращение при движении транспортного средства, на роторном антикрыле в процессе взаимодействия с потоком первично возникает полезная сила, называемая прижимной силой. Известны различные способы и устройства для создания прижимной силы на колесе, например, патент N° 2139796 в котором антикрыло с шарнирами на концах, соединенными с подрессоренной и неподрессоренной массами, выполнено с возможностью регулирования прижимной силы за счет придания антикрылу профиля необходимого для создания прижимной силы, к подрессоренной массе - доли прижимной силы достаточной для полной компенсации снижения сцепного веса, а к неподрессоренной массе - доли прижимной силы, достаточной для безотрывного качения, однако, данное антикрыло имеет ограниченные размеры, которые задаются длиной рычагов подвески колеса, и доля прижимной силы, получаемая на каждом профиле, может оказаться недостаточной. Известна также «Система охлаждения тормозов транспортного средства» патент N° 2035333. Система содержит соединенные между собой трубопроводами тормоза с жидкостным охлаждением, расширитель и охладитель, а также пневмосеть тормозной системы, в системе охлаждения подключен через обратные клапаны двухдиафрагменный насос, связанный с пневмосетью тормозной системы, при этом в пневмосеть перед двухдиафрагменным насосом последовательно включены электромагнитный клапан и сигнальный датчик, связанный через сигнальную лампу с электрической сетью транспортного средства, а электропневматический клапан подключен к электрической сети через реле, вход которого подключен параллельно с включателем и датчиком температуры. Недостатком данной системы является сложность конструкции, наличие элементов, которые увеличивают неподрессоренную массу, алгоритм системы настроен на охлаждение тормозов тогда, когда они нагреваются до критической температуры.
Известны конструкции, в которых тормоза обдуваются большим количеством воздуха, подаваемого от компрессора реактивного двигателя, в других конструкциях распыленная вода подается непосредственно на диски.
Известен также судовой крыльчатый движитель, более известный, как движитель Войт-Шнейдера (Voith Schneider® Propeller), свойства которого наиболее близко подходят к заявляемому способу и устройству. В движителе крылообразные поворотные лопатки, вращаясь по окружности, создают упор (толкающую силу) в заданном направлении при изменении углов установки лопаток. Каждая лопатка изменяет угол установки при помощи внутреннего механизма в виде жестких тяг и участвует одновременно в двух движениях: вращается по окружности вокруг общей оси, и поворачивается относительно своей собственной оси, и на ней, как на крыле, возникает гидродинамическая сила, составляющая которой и представляет собой толкающую силу. За полный оборот лопатка проходит по круговой траектории, состоящей из рабочих участков с фронтальной и тыльной сторон, на которых можно установить угол атаки и получить толкающую силу и, заключенных между их границами, нерабочих участков, на которых толкающую силу получить невозможно. Основной недостаток таких движителей заключается в том, что при наличии жестких тяг, эффективный угол атаки можно получить на малом участке круговой траектории. Целью данного изобретения является разработка способа, который позволяет создавать для скоростного транспортного средства различные аэродинамические устройства. Устройства, в которых реализуются технические возможности создания прижимной силы на неподрессоренной массе при гарантированном непрерывном контакте колеса с поверхностью качения и одновременно устройства, позволяющие предотвратить перегрев тормозов.
В способе указанный результат достигается тем, что на ступице колесного узла, или на диске колеса, а также на шине, по круговой траектории на равных угловых расстояниях размещают роторные антикрылья (крылообразные лопатки), которые, устанавливают, либо фиксировано на угол атаки, либо шарнирно и в этом случае поворачивают их относительно своих продольных осей на требуемый угол атаки, в результате этого, при движении транспортно средства, когда роторные антикрылья движутся по отношению к набегающему потоку по циклоидальной кривой, на роторных антикрыльях, создаётся прижимная сила, суммарную, получаемую на роторных антикрыльях силу, направляют как можно точнее к направлению движения колеса, которую обеспечивает его подвеска, при необходимости, во время движения, изменяют угол атаки на шарнирно установленных роторных антикрыльях и регулируют, раздельно на каждом колесе, величину прижимной силы, одновременно используют движение воздушного потока созданного роторными антикрыльями для охлаждения элементов тормозной системы колеса.
Использование этого способа позволяет получить новые возможности эксплуатации скоростного транспортного средства, когда прижимная сила создается непосредственно на неподрессоренной массе, получить управление прижимной силой в автоматическом режиме при повышенной безопасности, и одновременно использовать поток воздуха для охлаждения деталей колесного тормоза.
На фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6 представлены графики и схемы, поясняющие данный способ.
На фиг. 7, 8, 9, 10, 11 и 12 предоставлены чертежи заявляемого устройства.
Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства осуществляется следующим образом. Размещают на ступице колесного узла, или на диске колеса, а также и на шине, и на тормозном диске, по окружности на равных угловых расстояниях роторные антикрылья (крылообразные лопатки). Каждое роторное антикрыло выполнено в виде перевернутого крыла (антикрыла) и при взаимодействии с набегающим потоком, при соответствующем угле установки, на нем образуется аэродинамическая сила, которая направляется вниз и становится прижимной силой, при этом набегающий поток после взаимодействия с роторным антикрылом движется в направлении противоположном прижимной силе. Отскок колеса происходит в направлении, которое задано конструктивными особенностями подвески, и для получения высокой копирующей способности при обкатывании контактной поверхности в условиях движения с переменной скоростью, желательно придавать колесу также переменную прижимную силу и в том направлении, которое задано элементами подвески. Если колесу транспортного средства придать вращение без ??? взаимодействия с контактной поверхностью, роторные антикрылья, при этом, будут совершать относительно оси вращения ступицы движение по круговой траектории. Установив роторные антикрылья на углы атаки относительно набегающего на колесо потока и отклонив поток вверх, получим на антикрыльях и, соответственно, на колесе реактивную силу направленную вниз, которая и будет прижимной силой. Однако колесо транспортного средства при движении обкатывается по контактной поверхности качения, при этом любая точка, расположенная либо на ступице, либо на тормозном диске, либо на колесе (подразумевается и диск колеса и шина), в том числе и роторное антикрыло, совершает относительно оси вращения ступицы движение по круговой траектории, а относительно встречного потока совершают движение по циклоидальной кривой (см. фиг. 1), и за полный оборот роторное антикрыло проходит круговую траекторию, состоящую из рабочего участка, верхняя часть круговой траектории, и нерабочего участка, (оставшаяся часть круговой траектории) на котором невозможно получить прижимную силу, обеспечивающую гарантированный непрерывный контакт колеса с контактной поверхностью качения по причине уменьшения скорости поступательного движения роторного антикрыла по отношению к набегающему потоку. Скорость движения каждого роторного антикрыла по отношению к встречному потоку изменяется по циклоидальному закону. Максимальная относительная скорость набегания потока на антикрыло, которая немного меньше удвоенной скорости транспортного средства относительно контактной поверхности, роторное антикрыло достигается в верхней точке круговой траектории. В точках круговой траектории диаметрально противоположных и расположенных горизонтально от оси вращения колеса (слева и справа), эта скорость роторного антикрыла равна скорости движения транспортного средства. Минимальная относительная скорость набегания потока на антикрыло, которая близка к нулевой, роторным антикрылом достигается в нижней точке круговой траектории. За один оборот колеса транспортное средство проходит расстояние равное 2πΚ (где R - радиус качения колеса), а роторное антикрыло, при расположении его на круговой траектории максимально возможного диаметра, проходит расстояние 7,6...7,8R, значит его скорость больше скорости транспортного средства. В следствие этого в потоке окружающем колесо транспортного средства при его движении возникает градиент динамического давления между верхней и нижней его частями относительно оси колеса, величина градиенте тем выше, чем выше скорость транспортного средства, что в свою очередь вызывает перетекание потока между верхней и нижней частью. В результате вокруг колеса образуется интенсивный поток воздуха, который обдувает детали колесного тормоза, и охлаждает их. Наибольшая эффективность предложенного способа охлаждения тормозов может быть достигнута при применении его для тормозных систем скоростных транспортных средств - самолеты (при взлете и посадке), скоростные поезда, спортивные и гоночные автомобили, мотоциклы.
По данному способу устанавливают роторные антикрылья на ступице, или на диске колеса, а также на шине, с фиксированным углом атаки таким образом, чтобы на каждом из них, как на антикрыле, при взаимодействии с набегающим потоком, возникала прижимная сила, а суммарное значение всех сил действовало как можно точнее в направлении заданном элементами подвески колеса. Исходя из того, что прижимная сила зависит от квадрата скорости, наибольшая аэродинамическая эффективность проявляется при движении роторного антикрыла по верхней части круговой траектории, (см. фиг. 2 и 3) на которой обеспечивается прижимная сила, которая может быть более чем достаточная для создания гарантированного непрерывного контакта колеса с контактной поверхностью. На оставшейся части круговой траектории при любом угле атаки практически невозможно получить прижимную силу, обеспечивающую гарантированный непрерывный контакт колеса с контактной поверхностью качения по причине уменьшения скорости движения роторного антикрыла по отношению к набегающему потоку, при этом, лобовое сопротивление его, независимо от угла установки, с учетом уменьшения относительной скорости набегания потока, на этой части траектории незначительное. Таким образом, б на роторных антикрыльях установленных фиксировано с углом атаки при движении транспортного средства возникают аэродинамические силы максимальные при движении роторных антикрыльев по верхней части круговой траектории и
160 минимальные при движении их по нижней части круговой траектории. Суммарное значение аэродинамических сил создает прижимную силу непосредственно на неподрессоренной массе (см. фиг. 3). С целью получения максимально возможной прижимной силы и изменения ее значения, роторные антикрылья устанавливают шарнирно на ступице, изменяют их угол атаки, раздельно на каждом колесе, и
165 получают независимо на каждом колесе требуемую прижимную силу, при этом наибольшая аэродинамическая эффективность проявляется при движении роторного антикрыла по верхней части круговой траектории (см. фиг. 4, 5, 6), которая может составлять больше половины всей круговой траектории и на которой роторное антикрыло устанавливают под контролируемым углом атаки, на оставшейся части
170 круговой траектории роторные антикрылья устанавливают на нулевой угол атаки, или близкий к нулевому, и тем самым получают наименьшее лобовое сопротивление.
Прижимная сила на колесе с роторными антикрыльями при взаимодействии с набегающим потоком, появляется за счет изменения направления набегающего потока преимущественно вверх (показано стрелками «Б» фиг. 7, 9, 10), и высокой 175 относительной скорости набегающего потока, равной почти удвоенной скорости движения оси колеса (скорости транспортного средства) относительно контактной поверхности.
Почти все самолеты имеют колесные тормоза. Принцип действия их такой же, как и в любом автомобиле. Сложность проблемы состоит в том, что тормоза авиационных
180 колес должны поглотить при торможении очень большое количество энергии - особенно при торможении тяжелых самолетов, имеющих большие посадочные скорости. Быстрота торможения с помощью колесных тормозов зависит от многих факторов и в том числе от мощности тормозов, а эффективность— от способности тормозов поглощать и рассеивать выделяющуюся при торможении теплоту.
185 Эффективность торможения также увеличивается с ростом нагрузки на колеса, поэтому важно быстрее уменьшить подъемную силу крыла после приземления и увеличить прижимную силу на колесе. Установив на колесе самолета роторные антикрылья, получим при контакте колеса с поверхностью взлётно-посадочной полосы (когда колесо получает вращение) интенсивный воздушный поток, который охватывает все колесо и детали тормозной системы, охлаждая их. Применение данного способа в конструкции колеса самолета позволяет уменьшить пробег за счет более интенсивного торможения. При взлете, когда колесо теряет контакт с поверхностью взлётно - посадочной полосы, вращение колеса замедляется до полной остановки. При этом полностью исчезает прижимная сила, и самолет получает дополнительный импульс собственной подъемной силы на крыле, импульс собственной подъемной силы особенно полезен для палубной авиации.
Применение данного способа в конструкции колеса скоростного ж. д. транспорта позволяет при неизменной общей массе подвижного состава увеличить силовой контакт колеса с рельсом. Наибольшую эффективность при применении данного способа в скоростных автомобилях получают при прохождении поворотов, поскольку на передних колесах направление поступательного движения роторного антикрыла всегда совпадает с направлением движения колеса и, следовательно, с направлением движения встречного потока. Устройство управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства содержит (см. фиг. 7 и 8) колесный узел, состоящий из корпуса 1 , в котором с возможностью вращения расположена ступица 2, и установленные на ней диск колеса 3 с шиной 4 и тормозной диск 5. На ступице 2 размещены по окружности на равных угловых расстояниях оси 6, параллельные оси вращения ступицы 2. На каждой оси 6 шарнирно установлены роторные антикрылья 7 на которых закреплены магнитопроводящие вставки 8. На корпусе 1 жестко смонтирована обойма 9, на которой закреплены направляющие, выполненные в виде кольцевых электромагнитных дорожек с электромагнитами 10. При включении электромагнитов 10, они взаимодействуют с магнитопроводящими вставками 8 и при вращении ступицы 2 роторные антикрылья 7 поворачиваются на осях 6. Поворот роторных антикрыльев 7 ограничен упорами 11. Кроме этого тормозной диск 5 снабжен ребрами жесткости 12, каждое из которых выполнено в виде роторного антикрыла, установленного под углом атаки. А также каждый диск колеса 3 вьшолнен в виде обруча, средней части для соединения со ступицей и соединяющих их спиц 13, каждая из которых выполнена в виде роторного антикрыла установленного под углом атаки. Устройство работает следующим образом. При движении транспортного средства вращается ступица 2 с осями 6 и установленные на них роторные антикрылья 7 вращаются по отношению к оси ступицы 2 по окружности, которая является для них круговой траекторией (см. фиг. 5). Магнитопроводящие вставки 8 взаимодействуют с электромагнитами 10, при включении которых угол установки роторных антикрыльев 7 изменяется при их повороте на осях 6, при этом максимально возможный поворот роторных антикрыльев 5 в обе стороны ограничен упорами 11. Исходя из циклоидального закона (см. фиг. 4) движения роторных антикрыльев 7 при установке их на угол атаки на них возникают аэродинамические силы при движении только по верхней части круговой траектории, которая составляет большую часть всей круговой траектории (см. фиг. 6), и на которой можно получить угол атаки при взаимодействии с набегающим потоком, при этом суммарная составляющая аэродинамических сил составляет прижимную силу достаточную для гарантированного непрерывного контакта колеса с дорогой. Изменяя угол атаки роторных антикрыльев, 7 независимо на каждом колесе, получают различные прижимные силы для каждого колеса отдельно. При движении по нижней части круговой траектории, исходя из циклоидального закона движения роторных антикрыльев 7, на них невозможно получить аэродинамические силы достаточные для создания гарантированного непрерывного соприкосновения колеса с контактной поверхностью, по причине уменьшения скорости поступательного движения роторных антикрыльев 7 по отношению к набегающему потоку, при этом, лобовое сопротивление их, независимо от угла установки, с учетом уменьшения скорости, на этой части траектории незначительное. При включении электромагнитов 10, расположенных в верхней части круговой траектории на периферийных кольцевых электромагнитных дорожках, крыльчатые лопатки 7 устанавливаются на наибольший угол атаки. При включении электромагнитов 10 расположенных в верхней части круговой траектории на внутренних кольцевых электромагнитных дорожках, крыльчатые лопатки 7 устанавливаются на наименьший угол атаки. При включении электромагнитов 10 расположенных в верхней части круговой траектории расположенных в пределах от периферийных кольцевых дорожек до внутренних кольцевых дорожек, роторные антикрылья 7 устанавливают на любой контролируемый угол атаки. В нижней части круговой траектории при включении электромагнитов 10, роторные антикрылья 7 устанавливают на нулевой угол атаки, или близкий к нулевому, с положительным или отрицательным знаком, и тем самым достигают на всей круговой траектории наилучше аэродинамические качества: на рабочей части траектории, наибольшую прижимную силу, на оставшейся части траектории наименьшее лобовое сопротивление. При фиксированном, на всей круговой траектории, угле атаки роторных антикрыльев 7 (см. фиг. 2, 3) на них также возникают аэродинамические силы на верхней части круговой траектории достаточные для создания гарантированного непрерывного контакта колеса с дорогой. На нижней части круговой траектории при фиксированном угле атаки роторных антикрыльев 7 аэродинамические силы отрицательные, и имеют малое значение, по причине уменьшения скорости поступательного движения крыльчатых лопаток 7 по отношению к набегающему потоку и лобовое сопротивление их, независимо от угла установки, с учетом уменьшения скорости, незначительное. Таким образом, установив роторные антикрылья 7 с фиксированным углом атаки на диске колеса (см. фиг. 9), а также на шине колеса (см. фиг. 10), и получим на колесе прижимную силу достаточную для безотрывного качения. По циклоидальному закону перемещаются по отношению к набегающему потоку также и установленные на угол атаки спицы 13 диска колеса и ребра жесткости 12 тормозного диска 5 и на них также создается прижимная сила и создаются перемещения встречного потока, при этом сопротивление встречному потоку меньше чем у спиц расположенных радиально. Поток создаваемый роторными антикрыльями 7, ребрами жесткости 12 тормозного диска 5 (см. фиг. 11), спицами 13 (см. фиг. 12) диска колеса, используется для охлаждения деталей тормозов.
Возможность управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства за счет применения роторных антикрыльев позволяют получить новые качества и в управлении самого транспортного средства.
Перечень позиций упомянутых в
1 . Корпус.
2. Ступица.
3. Диск колеса.
4. Шина.
5. Тормозной диск.
6. Ось.
7. Роторное антикрыло.
8. Магнитопроводящая вставка.
9. Обойма.
10. Электромагнит.
11. Упор.
12. Ребро жесткости.
13. Спица.

Claims

Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления. Формула.
1. Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства заключается в том, что размещают на ступице колесного узла, или на диске колеса, или на шине колеса, или на ступице, на диске колеса, на шине колеса в любой комбинации по круговой траектории, центр которой совпадает с центром вращения ступицы, на равных угловых расстояниях роторные антикрылья, и устанавливают их на угол атаки таким образом, что при движении транспортного средства, когда колесо вращается, перекатываясь по контактной поверхности качения, роторные антикрылья взаимодействуют с набегающим потоком и на них возникает аэродинамическая сила, отличающийся тем, что суммарную аэродинамическую силу, которая является прижимной, при движении роторных антикрьшьев по циклоидальной кривой создают в направлении заданном элементами подвески колеса, преимущественно вниз, а набегающий поток направляют преимущественно вверх при движении роторных антикрыльев по верхней части круговой траектории, которая может составлять больше половины всей круговой траектории, на оставшейся части круговой траектории роторные антикрылья устанавливают на нулевой угол атаки, или близкий к нулевому, с положительным или отрицательным знаком, измененный по направлению набегающий ~ поток, создаваемый роторными антикрыльями используют для охлаждения деталей тормозов колеса.
2. Способ управления по п. 1 отличающийся тем, что спицы колеса выполняют в виде роторных антикрыльев.
3. Способ управления по п. 1 отличающийся тем, что ребра жесткости тормозного диска выполняют в виде роторных антикрыльев.
4. Способ управления по п. 1 отличающийся тем, что роторные антикрылья устанавливают под углом атаки, независимо на каждом колесе.
5. Устройство управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства содержит колесный узел, состоящий из корпуса и ступицы, на которой установлены по круговой траектории на равных угловых расстояниях оси, параллельные оси вращения ступицы, на каждой оси шарнирно установлены роторные антикрылья отличающееся тем, что максимальный поворот роторных антикрыльев ограничен упорами, на роторных антикрыльях закреплены магнитопроводящие вставки, а на корпусе жестко смонтирован диск, на котором закреплены направляющие, выполненные в виде кольцевых дорожек состоящих из электромагнитов, взаимодействующих с магнитопроводящими вставками роторных антикрыльев независимо на каждом колесе.
6. Устройство по п. 5 отличающееся тем, что помимо роторных антикрыльев установленных шарнирно на ступице, роторные антикрылья установлены жестко, на диске колеса.
7. Устройство по п. 5 отличающееся тем, что помимо роторных антикрыльев установленных жестко на диске колеса, роторные антикрылья установлены на шине колеса и выполнены из материала шины.
8. Устройство по п. 5 отличающееся тем, что помимо роторных антикрыльев установленных жестко на диске колеса, роторные антикрылья установлены на шине колеса и выполнены не из материала шины.
9. Устройство по п. 5 отличающееся тем, что помимо антикрыльев установленных жестко на диске колеса, роторные антикрьшья установлены на стенках тормозного диска.
PCT/RU2011/000575 2011-08-01 2011-08-01 Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления WO2013019138A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000575 WO2013019138A1 (ru) 2011-08-01 2011-08-01 Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000575 WO2013019138A1 (ru) 2011-08-01 2011-08-01 Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013019138A1 true WO2013019138A1 (ru) 2013-02-07

Family

ID=47629509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000575 WO2013019138A1 (ru) 2011-08-01 2011-08-01 Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013019138A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106926637A (zh) * 2017-03-31 2017-07-07 陕西科技大学 一种多爪式陷车自救装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2250772A (en) * 1936-12-09 1941-07-29 Voith Schneider Propeller Comp Blade wheel
US4419085A (en) * 1980-11-04 1983-12-06 J. M. Voith Gmbh Amphibious vehicle
RU2413885C2 (ru) * 2006-02-07 2011-03-10 Уильям Эдуард ФЕНЭ Тормозная система (варианты) и транспортное средство

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2250772A (en) * 1936-12-09 1941-07-29 Voith Schneider Propeller Comp Blade wheel
US4419085A (en) * 1980-11-04 1983-12-06 J. M. Voith Gmbh Amphibious vehicle
RU2413885C2 (ru) * 2006-02-07 2011-03-10 Уильям Эдуард ФЕНЭ Тормозная система (варианты) и транспортное средство

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106926637A (zh) * 2017-03-31 2017-07-07 陕西科技大学 一种多爪式陷车自救装置
CN106926637B (zh) * 2017-03-31 2019-02-26 陕西科技大学 一种多爪式陷车自救装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010269972B2 (en) Craft and method for assembling craft with controlled spin
GB2587674A (en) Systems and methods for aircraft
CN104742640B (zh) 自动调节车轮轮辐孔洞面积的减阻装置
WO2008091435B1 (en) Momentum management in a wheel such as a traction wheel under a changing load
CN101961974A (zh) 水陆空多域机动载运车辆
CN107921814B (zh) 用于车辆的车轮
CN111267969A (zh) 一种角度自适应调节的分段式赛车尾翼系统
CN104787132A (zh) 一种车尾空气动力学辅助装置
CN103921616A (zh) 一种车轮及水路两栖车
RU2322360C2 (ru) Вихревой колесный диск
WO2013019138A1 (ru) Способ управления потоком окружающим колесо движущегося транспортного средства и устройство для его осуществления
RU2384467C2 (ru) Устройство для раскрутки колеса шасси самолета при полете перед приземлением
US20070046067A1 (en) Rollers for aerodynamic impact
CN103552425B (zh) 一种降低风阻系数的汽车车轮
CN103253076A (zh) 一种轻量化汽车散热轮毂
CN104908826A (zh) 一种行车气流辅助调节装置
CN104105873B (zh) 用于固定风能发电站的转子叶片的组件
CN104843094A (zh) 汽车下压力调节装置
DE2109563C3 (de) Antrieb für ein Flugzeug-Fahrwerkrad
CN107554790B (zh) 一种应用于航空拖曳系统的风力阻尼装置
RU2284280C1 (ru) Самолет вертикального взлета и посадки
EP4040004A1 (en) Thermal management system
CN102556105B (zh) 单翼板液压驱动式空气动力制动装置
CN212401160U (zh) 一种汽车制动系统的无动力自动散热装置
US20150021435A1 (en) Apparatus for causing an aircraft wheel to rotate

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11870422

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11870422

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1