WO2019011988A1 - Système de réduction de la trainée d'un véhicule - Google Patents

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WO2019011988A1
WO2019011988A1 PCT/EP2018/068796 EP2018068796W WO2019011988A1 WO 2019011988 A1 WO2019011988 A1 WO 2019011988A1 EP 2018068796 W EP2018068796 W EP 2018068796W WO 2019011988 A1 WO2019011988 A1 WO 2019011988A1
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WO
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vehicle
cavity
gas
nozzle
flow
Prior art date
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PCT/EP2018/068796
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English (en)
Inventor
Michel Aguilar
Original Assignee
Michel Aguilar
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D37/00—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements
    • B62D37/02—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements by aerodynamic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining

Definitions

  • the invention relates to devices for reducing the aerodynamic or hydrodynamic resistance to the advancement of a vehicle and more particularly relates to a drag reduction system of a vehicle.
  • the drag of a moving vehicle is generated in particular by two physical phenomena: the first lies in the increase of the pressure at the front of the vehicle creating a resistance to progress, and the second lies in a partial vacuum caused by a depression generated by the vehicle after its passage, having the effect of sucking the vehicle in a direction opposite to its advancement.
  • This second phenomenon is known as the "trail of pellet”.
  • the amount of energy consumed to overcome the drag is all the more important as the speed of the vehicle is high. Indeed, the energy used to overcome the drag is dependent on its speed squared. The drag therefore affects the fuel consumption of the vehicle. In addition, the higher the drag, the lower the maximum speed of the vehicle. At equal power, the drag therefore has the effect of limiting the maximum speed.
  • the shape of the front wall of vehicles, whether in the land, sea or air, that is to say the face of the vehicle through which it enters the fluid (called master-couple, and more precisely the product of the maximum frontal area by the drag coefficient known to those skilled in the art), for example air or water, in which it moves, is optimized so that it offers the least possible resistance to advancement.
  • the decrease in drag may also cause a decrease in the vehicle's ground support, in the case of motor vehicles.
  • Some panels or bodywork parts for example the ailerons arranged at the rear of vehicles, are therefore configured to also generate a component having the effect of increasing the ground support of the vehicle, producing, in fact, a strong additional drag .
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a vehicle drag reduction system for significantly improving the penetration of the vehicle in a fluid by substantially reducing or eliminating the aerodynamic or hydrodynamic resistance to advancement.
  • the present invention relates to a system for reducing the drag of a vehicle, said system comprising:
  • a compressed gas generator configured to generate a flow of gas in a gas distribution circuit
  • blow nozzle connected to the gas distribution circuit and configured to eject said flow of gas
  • said cavity and said nozzle being configured such that ejection of the gas stream through the blow nozzle produces a swirling flow in the cavity generating the application of pressures of substantially different intensities on at least two opposite walls of the cavity.
  • the fluid molecules present in the cavity are driven by the viscosity of the gas flow outside of said cavity, thus generating a swirling flow. and a depression localized in said cavity.
  • a resultant force is produced which has the effect of contributing to the reduction of vehicle drag.
  • the cavity has the effect of participating in the generation and maintenance of the vortex flow in a constant manner, throughout the ejection of the gas by the ejection nozzle, and thus maximize the effects of the system.
  • the ejected gas is air and the vehicle is a motor vehicle.
  • the reduction of the effective drag is also due to the fact that the flow of gas ejected by the blast nozzle then behaves like an aerodynamic shield on which a relative fluid flow, for example a relative air flow, created by advancing the vehicle is deflected without said relative air flow does not physically impact the front wall of said vehicle.
  • a relative fluid flow for example a relative air flow
  • the flow of ejected gas when the vehicle moves, the flow of ejected gas is intended to evolve along the vehicle, in a direction substantially parallel to a longitudinal axis of said vehicle and a direction opposite to the advance of the vehicle, to the rear of the vehicle.
  • the flow of gas therefore has the effect of significantly reducing the depression generated at the rear of the vehicle during its movement.
  • the pressure of the fluid exerted at the rear of the vehicle may be higher than the pressure of the fluid exerted at the front of the vehicle and thus participate in the propulsion of the vehicle.
  • the invention also fulfills the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
  • the cavity comprises:
  • the vortex flow being intended to generate the application of a greater pressure on the longitudinal wall than on the portion of the front wall of the vehicle.
  • the longitudinal wall comprises ribs extending towards the interior of the cavity so as to promote the increase in the intensity of the pressure applied to said longitudinal wall.
  • the cavity is configured to extend in length along a longitudinal axis substantially parallel to a transverse axis of the vehicle and to extend in width along a transverse axis substantially perpendicular to said longitudinal axis, said system comprising means for moving the longitudinal wall adapted to modify the width of said cavity.
  • the displacement means of the longitudinal wall are intended to modify the distance between the longitudinal wall and the front wall of the vehicle, and thus the volume of the cavity.
  • the distribution circuit is configured to be integrated in at least two walls of the cavity. These walls may in particular be the bottom wall and the longitudinal wall.
  • the system comprises a deflector connected to the blowing nozzle and configured to deflect a relative fluid flow generated by the movement of the vehicle to the blowing nozzle so that said relative flow is deflected by the ejected gas flow.
  • the system comprises means for adjusting the speed at which the gas flow is ejected.
  • This characteristic makes it possible to adapt the speed of ejection of the gas to optimize the depression generated in the cavity and the size of the aerodynamic shield.
  • the system of blowing nozzle orientation means configured to modify an angle e of ejection of the gas flow by the blowing nozzle by pivoting said blowing nozzle according to a rotation axis substantially parallel to the longitudinal wall of the cavity, the angle a being defined between the ejection direction of the gas flow and a vertical plane.
  • This feature makes it possible to modify the gas ejection angle to optimize the reduction of the drag.
  • the system comprises a control element intended to be connected to means for determining the speed of a relative fluid flow generated by the displacement of the vehicle, said control member -command being configured to vary at least one parameter selected from the speed at which the flow of gas is ejected by the blast nozzle, the width of the cavity, and the angle e of ejection of the gas flow by said nozzle , depending on the speed of the determined relative flow, or a combination of several of these parameters.
  • the optimization of the drag reduction is thus performed automatically, depending on the speed of advance of the vehicle.
  • control element is configured such that when the relative flux velocity is less than a predetermined value, it controls the means for adjusting the ejection speed of the gas so that the ejection velocity of the gas is zero.
  • This feature helps to save the energy generated by the vehicle for its displacement.
  • control element is configured such that when the relative flux velocity is less than a predetermined value, it controls the displacement means of the longitudinal wall so as to retract the nozzle in the vehicle.
  • the displacement means of the longitudinal wall are controlled so that the system is integrated in the front wall of the vehicle.
  • the cavity does not disturb the flow of relative flow along the front wall of said vehicle.
  • the compressed gas generator is configured to be integrated in on-board equipment used for the implementation of the vehicle, which it uses the resources.
  • Another object of the present invention relates to a vehicle comprising a drag reduction system as previously described.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a drag reduction system of a vehicle according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic side view of a vehicle comprising a system according to FIG. 1,
  • the present invention relates to a system 10 for reducing the drag of a vehicle 20.
  • the drag is defined in the rest of the text as the aerodynamic or hydrodynamic resistance to the advancement of the vehicle 20 in motion in a fluid.
  • the front of the vehicle 20 is defined as the part through which it enters the air and the rear of the vehicle 20 is defined as being the opposite part to the front part of the vehicle 20.
  • a horizontal plane is defined by several points materializing the contacts between each tire of the vehicle 20 with the ground, a vertical plane being perpendicular to said horizontal plane.
  • the drag reduction system 10 of a vehicle 20 comprises, as shown in FIG. 1, a compressed gas generator 1 1 configured to generate a flow of gas in a gas distribution circuit 12.
  • the compressed gas generator 1 1 may be a mechanical compressor known to those skilled in the art, designed to compress a gas, for example air, to a pressure equal to two bars.
  • the compressed gas generator 1 1 is intended to be arranged near a propulsion member of the vehicle 20, for example a motor.
  • the generator 1 1 of compressed gas may be intended to be integrated in on-board equipment used for the implementation implementation of the vehicle 20, which it uses the resources.
  • on-board equipment may be a turbo-compression system for example activated by the vehicle engine 20 exhaust gases, in a manner known to those skilled in the art.
  • the gas distribution circuit 12 travels to at least one nozzle
  • the nozzle 13 blowing configured to eject the compressed gas.
  • the nozzle 13 is intended to be arranged in the vicinity of a front wall 21 of the vehicle 20.
  • the blowing nozzle 13 comprises an ejection slot 131 through which the compressed gas is ejected.
  • This ejection slot 131 is preferably intended to extend along a longitudinal axis substantially parallel to a transverse axis of the vehicle 20.
  • the slot 131 may extend over about one meter and have a width of about a few millimeters to about one centimeter.
  • the slot 131 is intended to extend from one flank to the other of the vehicle 20.
  • the blowing nozzle 13 is configured so that the gas ejection direction, represented by a thin arrow in FIG. 1, does not intersect the front wall 21 of the vehicle 20.
  • the blast nozzle 13 is configured to eject a stream of gas at a predetermined speed, and at a predetermined angle a, the angle a being defined between the gas ejection direction by the blast nozzle 13 and a parallel vertical plane. to the longitudinal axis of the ejection slot.
  • the ejected gas flow is represented by thin arrows in FIGS. 1 and 2.
  • the ejected gas flow is intended to deflect a relative fluid flow generated by the displacement of the vehicle 20.
  • This relative fluid flow hereinafter referred to as “relative flow”
  • the speed of the relative flow is a function of the speed of the vehicle 20 and is represented by the thick arrows in FIGS. 1 and 2.
  • the "real wind” is considered negligible for reasons of simplicity and clarity. the concept of "apparent wind”, also known to those skilled in the art, is therefore not discussed here.
  • the gas can be ejected from the ejection slot 131 to a speed of several hundred meters per second, for example between one hundred fifty and two hundred and fifty meters per second.
  • angle ⁇ and the rate of ejection of the gas are such that the ejection of the gas flow produces a resultant force increasing the overall propulsive force of the vehicle.
  • the drag reduction system 10 comprises a blind cavity 14 adjacent to the blowing nozzle 13, preferably extending entirely along the blowing nozzle 13.
  • the cavity 14 comprises a longitudinal wall 142 intended to be opposite to a portion of a front wall 21 of the vehicle, two side walls 141 opposite one another between which the longitudinal wall 142 is interposed and an opening 145, opposite to a bottom wall 143.
  • the cavity 14 and the nozzle 13 are configured so that the ejection of the gas flow by the blast nozzle 13 produces a swirling flow in the cavity 14.
  • the swirling flow has the effect of generating, on the one hand, a depression in the cavity and, secondly, the application of pressures of substantially different intensities on at least two opposite walls of the cavity.
  • the vortex flow is preferably intended to generate the application of a greater pressure on the longitudinal wall 142 than on the portion of the front wall 21 of the vehicle.
  • the longitudinal wall 142 may comprise ribs 146 arranged to promote the increase in the intensity of the pressure applied to said longitudinal wall 142.
  • ribs 146 are formed by thin pieces rigidly fixed to the longitudinal wall 142 so that they extend in a plane substantially parallel to a horizontal plane, towards the interior of the cavity 14, as represented by FIG.
  • the distribution circuit 12 is configured to be integrated in at least two walls of the cavity 14. These walls are preferably the bottom wall and the longitudinal wall.
  • the periphery of the opening 145 is defined by a portion of the front wall 21 and ends of the side walls 141 and the longitudinal wall 142.
  • the opening 145 is represented by discontinuous thick lines in FIG.
  • the cavity 14 is intended to extend in length along a longitudinal axis substantially parallel to a transverse axis of the vehicle 20 and to extend in width along a transverse axis substantially perpendicular to said longitudinal axis.
  • the system 10 advantageously comprises means for displacing the longitudinal wall 142 adapted to modify the width of said cavity 14, and consequently the width of the opening 145.
  • the dimensions of the opening 145 of the cavity 14 and the volume defined by the cavity 14 are modified.
  • the opening 145 may be reduced to its closure or may be enlarged, for example, to about fifteen centimeters.
  • the longitudinal wall 142 can be retracted so as to be integrated in the vehicle body, for example, by means of a hinge not shown in the figures.
  • the blast nozzle 13 opens out from the longitudinal wall 142, preferably at the level of the opening 145 of the cavity 14.
  • the side walls 141 may extend beyond the blowing nozzle 13, at their ends defining the opening 145, to define a guide corridor of the ejected gas flow.
  • the air molecules present in the cavity 14 are driven by the viscosity of the gas flow outside of said cavity 14, generating the abovementioned vortex flow and depression located in said cavity 14.
  • This vortex flow has the particular effect of causing a significant reduction in the pressure on at least a portion of the front wall 21 and an increase of the pressure on the longitudinal wall 142, thereby creating a resultant force involved in the advancement of the vehicle.
  • the flow of gas ejected is intended to evolve along the body of the vehicle 20, in a direction substantially parallel to a longitudinal axis of said vehicle 20, to the rear of the vehicle 20.
  • the gas flow has therefore for effect of significantly reducing the depression of the fluid generated at the rear of the vehicle 20.
  • Another technical effect generated by the ejection of the fluid is the increase of the support of the vehicle 20 on the ground, due to the generation of a normal force on the ground by the ejection of the gas.
  • the blast nozzle 13 can be movable about an axis of rotation extending substantially parallel to the longitudinal wall 142 of the cavity 14.
  • the axis of rotation extends substantially transversely to the vehicle 20.
  • the drag reduction system 10 comprises means for orienting the blowing nozzle 13 to modify the angle a.
  • the angle a can have a value between ten and forty degrees.
  • the means for orienting the blowing nozzle 13 move a portion of the translational distribution circuit 12 to pivot the blowing nozzle 13, a flexible coupling interposed between the distribution circuit 12 and the nozzle 13. blowing device for converting the translation movement into rotational movement.
  • the ejection speed of the compressed gas can be modified by means of adjusting the ejection speed of the gas, for example by modifying the compression ratio of the gas by acting on the generator 1 1 of compressed gas gas.
  • the flow rate of the compressed gas generated by the turbocharger to be ejected by the ejection nozzle 13 may be adjusted by means for modifying the section of the duct 12.
  • Said means are advantageously adapted to modify the section of the duct 12 between a first end position, in which said section is zero so as to close the duct 12, and a second extreme position wherein said section has a maximum value so as to open the conduit 12.
  • the drag reduction system 10 may comprise a deflector 15 connected to the blowing nozzle 13 and configured to direct the flow of the relative flow towards the blowing nozzle 13 so that said relative flow is deflected by the ejected gas flow.
  • This deflector 15 may advantageously have a cross section of convex shape, as shown in Figure 1.
  • the deflector 15 may form a volume suitable for constituting a reservoir of gas supplied with gas by the gas distribution circuit.
  • This reservoir is advantageously in communication relation with the nozzle, so that while said reservoir is supplied with gas, the nozzle ejects a continuous gas flow.
  • no flexible connector is interposed between the distribution circuit 12 and the blowing nozzle 13.
  • the deflector 15 is movable in translation relative to the front wall 21 so that the means for moving the longitudinal blowing wall 142, when moving said blowing nozzle 13, also modify the position of the deflector 15 with respect to the front wall 21 of the vehicle 20. For example, the deflector 15 slides up against the front wall 21 for the closure of the opening 145. In contrast, the deflector 15 slides away from the front wall 21 when widening the opening 145.
  • the baffle may be retracted so as to be integrated in the vehicle body, for example, by means of a hinge not shown in the figures.
  • the system 10 comprises a control element intended to be connected to means for determining the speed of the relative flow.
  • the control element can be configured to vary at least one parameter chosen from the speed at which the flow of gas is ejected by the blast nozzle 13, the width of the cavity 14, and the angle a of ejection of the gas flow by said nozzle 13, depending on the speed of the determined relative flow.
  • the controller can be configured to vary a combination of several of these parameters.
  • control element is adapted to control the orientation means of the blowing nozzle 13, the means for adjusting the speed of ejection of the gas and the means for displacing the longitudinal wall 142 .
  • These means for determining the relative flow velocity may be devices for measuring the velocity of the vehicle 20 or devices for measuring the relative velocity of flow.
  • control element is configured such that when the relative flow velocity is less than a predetermined value, for example about one or a few meters per second, the means for adjusting the ejection velocity are piloted so that the ejection speed of the gas is zero.
  • the displacement means of the longitudinal blowing wall 142 can be controlled so that the distance between the blast nozzle 13 and the front wall 21 is zero, that is to say that the blast nozzle 13 is in contact with the front wall 21 so as to close the opening 145.
  • the displacement means of the longitudinal blowing wall 142 can be controlled so as to retract the blast nozzle 13 and the deflector 15.
  • the means for adjusting the ejection speed are controlled so that the ejection speed of the gas reaches a predetermined value
  • the nozzle orientation means are controlled so that the angle a has a predetermined value
  • the displacement means of the longitudinal blowing wall 142 are controlled so that the distance between the blast nozzle 13 and the front wall 21 reaches a predetermined value, so that for a flow speed given relative, the reduction of the drag is optimized.
  • the invention has been described with reference to a motor vehicle. However, there is nothing to preclude, in other examples, considering other types of vehicles, such as aircraft, railway or naval vehicles.
  • the system according to the invention may comprise several cavities 14 juxtaposed to each other and as many blowing nozzles, arranged in a manner similar to that which has been previously described.

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Abstract

Le système (10) de réduction de la traînée d'un véhicule (20), ledit système (10) comprend : - un générateur (11) de gaz comprimé configuré pour générer un flux de gaz dans un circuit (12) de distribution de gaz, - une buse (13) de soufflage reliée au circuit (12) de distribution de gaz et configurée pour éjecter un flux de gaz, - une cavité (14) borgne attenante à la buse (13) de soufflage, ladite cavité (14) et ladite buse (13) étant configurées de sorte que l'éjection du flux de gaz par la buse (13) de soufflage produit un écoulement tourbillonnaire dans la cavité (14) générant l'application de pressions d'intensités sensiblement différentes sur deux parois opposées de la cavité (14).

Description

SYSTÈME DE RÉDUCTION DE LA TRAÎNÉE D'UN VÉHICULE
Domaine de l'invention
L'invention relève des dispositifs permettant de réduire la résistance aérodynamique ou hydrodynamique à l'avancement d'un véhicule et concerne plus particulièrement un système de réduction de la traînée d'un véhicule.
État de l'art
La réduction de la résistance aérodynamique ou hydrodynamique à l'avancement des véhicules, appelée « traînée » dans la suite du texte, constitue depuis de nombreuses années un sujet de cherche.
La traînée d'un véhicule en déplacement est générée notamment par deux phénomènes physiques : le premier réside dans l'augmentation de la pression à l'avant du véhicule créant une résistance à l'avancement, et le second réside dans un vide partiel provoquée par une dépression générée par le véhicule après son passage, ayant pour conséquence d'aspirer le véhicule dans un sens opposé à son avancement. Ce second phénomène est connu sous le nom de « traînée de culot ».
Lorsqu'un véhicule se déplace, la part d'énergie consommée pour vaincre la traînée est d'autant plus importante que la vitesse du véhicule est élevée. En effet, l'énergie utilisée pour vaincre la traînée est dépendante de sa vitesse au carré. La traînée influe donc sur la consommation de carburant du véhicule. En outre, plus la traînée est importante moins la vitesse maximale du véhicule est élevée. A puissance égale, la traînée a donc pour effet de limiter la vitesse maximale.
Des solutions ont été développées pour réduire la traînée en vu de résoudre les inconvénients précités.
Notamment, la forme de la paroi avant des véhicules, qu'ils soient dans le domaine terrestre, maritime ou aérien, c'est-à-dire de la face du véhicule par laquelle il pénètre le fluide (appelée maître-couple, et plus précisément le produit de la surface frontale maximale par le coefficient de traînée connu de l'homme du métier), par exemple l'air ou l'eau, dans lequel il se déplace, est optimisée de sorte qu'elle offre le moins de résistance possible à l'avancement.
D'autres solutions connues de l'état de la technique résident dans des panneaux et pièces de carrosserie fixes ou mobiles intégrés sur des véhicules. On connaît notamment l'usage de déflecteurs à l'arrière du véhicule, c'est-à- dire à l'opposée de la direction d'avancement, pour limiter la dépression formée à l'arrière du véhicule.
Toutefois, ces solutions permettent de diminuer la traînée générée par un véhicule en mouvement seulement de façon limitée,
La diminution de la traînée peut également provoquer une diminution de l'appui au sol du véhicule, dans le cas de véhicules automobiles.
Certains panneaux ou pièces de carrosserie, par exemple les ailerons disposés à l'arrière de véhicules, sont donc configurés pour générer aussi une composante ayant pour effet d'augmenter l'appui au sol du véhicule, produisant, de fait, une forte traînée supplémentaire.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour objectif de palier les inconvénients précités en proposant un système de réduction de la traînée d'un véhicule permettant d'améliorer de manière importante la pénétration du véhicule dans un fluide en réduisant sensiblement ou en éliminant la résistance aérodynamique ou hydrodynamique à l'avancement.
A cet effet, la présente invention concerne un système de réduction de la traînée d'un véhicule, ledit système comprenant :
- un générateur de gaz comprimé configuré pour générer un flux de gaz dans un circuit de distribution de gaz,
- une buse de soufflage reliée au circuit de distribution de gaz et configurée pour éjecter ledit flux de gaz,
- une cavité borgne attenante à la buse de soufflage,
ladite cavité et ladite buse étant configurées de sorte que l'éjection du flux de gaz par la buse de soufflage produit un écoulement tourbillonnaire dans la cavité générant l'application de pressions d'intensités sensiblement différentes sur au moins deux parois opposées de la cavité.
Grâce à ces caractéristiques, lors de l'éjection du flux de gaz par la buse de soufflage, les molécules de fluide présentes dans la cavité sont entraînées par la viscosité du flux de gaz à l'extérieure de ladite cavité, générant ainsi un écoulement tourbillonnaire et une dépression localisés dans ladite cavité. L'écoulement tourbillonnaire dans la cavité générant l'application de pressions d'intensités sensiblement différentes sur au moins deux parois opposées de la cavité, une force résultante est produite et a pour effet de participer à la réduction de la traînée du véhicule.
La cavité a pour effet de participer à la génération et au maintien de l'écoulement tourbillonnaire de manière constante, tout au long de l'éjection du gaz par la buse d'éjection, et donc de maximise les effets du système.
A titre d'exemple, le gaz éjecté est de l'air et le véhicule est un véhicule automobile.
De plus, la réduction de la traînée effective est également due au fait que le flux de gaz éjecté par la buse de soufflage se comporte alors comme un bouclier aérodynamique sur lequel un flux de fluide relatif, par exemple un flux d'air relatif, créé par l'avancement du véhicule est dévié sans que ledit flux d'air relatif n'impacte pas physiquement la paroi avant dudit véhicule.
En outre, lorsque le véhicule se déplace, le flux de gaz éjecté est destiné à évoluer le long du véhicule, selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal dudit véhicule et un sens opposé à l'avancement du véhicule, jusqu'à l'arrière du véhicule. Le flux de gaz a donc pour effet de réduire de manière importante la dépression générée à l'arrière du véhicule lors de son déplacement. Dans certaines conditions, la pression du fluide exercée à l'arrière du véhicule peut être plus élevée que la pression du fluide exercée à l'avant du véhicule et ainsi participer à la propulsion du véhicule.
Il résulte de ces effets techniques une économie importante d'énergie nécessaire au déplacement du véhicule, et un gain de stabilité du véhicule et de maniabilité puisque la résistance à la pénétration dans le fluide en est fortement diminuée. Dans des modes particuliers de réalisation, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la cavité comprend :
- une paroi longitudinale destinée à être opposée à une portion d'une paroi avant du véhicule,
- deux parois latérales opposées l'une à l'autre entre lesquelles la paroi longitudinale est interposée,
- une ouverture, opposée à une paroi de fond,
l'écoulement tourbillonnaire étant destiné à générer l'application d'une pression plus importante sur la paroi longitudinale que sur la portion de la paroi avant du véhicule.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la paroi longitudinale comprend des nervures s'étendant vers l'intérieur de la cavité de sorte à favoriser l'augmentation de l'intensité de la pression appliquée sur ladite paroi longitudinale.
Cette caractéristique permet d'augmenter les effets techniques de la présente invention.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, la cavité est configurée pour s'étendre en longueur selon un axe longitudinal sensiblement parallèlement à un axe transversal du véhicule et pour s'étendre en largeur selon un axe transversal sensiblement perpendiculairement audit axe longitudinal, ledit système comprenant des moyens de déplacement de la paroi longitudinale adaptés à modifier la largeur de ladite cavité.
Autrement dit, les moyens de déplacement de la paroi longitudinale sont destinés à modifier distance entre la paroi longitudinale et la paroi avant du véhicule, et ainsi le volume de la cavité.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le circuit de distribution est configuré de sorte à être intégré dans au moins deux parois de la cavité. Ces parois peuvent notamment être la paroi de fond et la paroi longitudinale.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système comprend un déflecteur relié à la buse de soufflage et configuré de sorte à dévier un flux de fluide relatif généré par le déplacement du véhicule vers la buse de soufflage de sorte que ledit flux relatif soit dévié par le flux de gaz éjecté.
Cette caractéristique permet d'améliorer davantage les effets de la présente invention.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système comprend des moyens d'ajustement de la vitesse à laquelle le flux de gaz est éjecté.
Cette caractéristique permet de pouvoir adapter la vitesse d'éjection du gaz pour optimiser la dépression générée dans la cavité ainsi que la dimension du bouclier aérodynamique.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système des moyens d'orientation de la buse de soufflage configurés pour modifier un angle a d'éjection du flux de gaz par la buse de soufflage par pivotement de ladite buse de soufflage selon un axe de rotation sensiblement parallèle à la paroi longitudinale de la cavité, l'angle a étant défini entre la direction d'éjection du flux de gaz et un plan vertical.
Cette caractéristique permet de pouvoir modifier l'angle d'éjection du gaz pour optimiser la réduction de la traînée.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système comprend un organe de contrôle-commande destiné à être connecté à des moyens de détermination de la vitesse d'un flux de fluide relatif généré par le déplacement du véhicule, ledit organe de contrôle-commande étant configuré pour faire varier au moins un paramètre choisi parmi la vitesse à laquelle le flux de gaz est éjecté par la buse de soufflage, la largeur de la cavité, et l'angle a d'éjection du flux de gaz par ladite buse, en fonction de la vitesse du flux relatif déterminée, ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres. L'optimisation de la réduction de la traînée est ainsi réalisée de manière automatisée, en fonction de la vitesse d'avancement du véhicule.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'organe de contrôle-commande est configuré de sorte que lorsque la vitesse de flux relatif est inférieure à une valeur prédéterminée, il pilote les moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection du gaz de sorte que la vitesse d'éjection du gaz soit nulle.
Cette caractéristique participe à économiser l'énergie générée par le véhicule pour son déplacement.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'organe de contrôle-commande est configuré de sorte que lorsque la vitesse de flux relatif est inférieure à une valeur prédéterminée, il pilote les moyens de déplacement de la paroi longitudinale de sorte à escamoter la buse dans le véhicule.
Par exemple, les moyens de déplacement de la paroi longitudinale sont pilotés de sorte que le système soit intégré dans la paroi avant du véhicule. Ainsi, lorsque le véhicule évolue à faible vitesse, par exemple en dessous de quelques kilomètres par heure, la cavité ne perturbe pas l'écoulement du flux relatif le long de la paroi avant dudit véhicule.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, le générateur de gaz comprimé est configuré pour être intégré dans des équipements embarqués utilisés pour la mise en œuvre du véhicule, dont il utilise les ressources.
Un autre objet de la présente invention concerne un véhicule comprenant un système de réduction de la traînée tel que précédemment décrit.
Présentation des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :
- Figure 1 : une vue schématique en perspective d'un système de réduction de la traînée d'un véhicule selon l'invention, - Figure 2 : une vue schématique de coté d'un véhicule comprenant un système selon la figure 1 ,
Dans ces figures, des références numériques identiques d'une figure à l'autre désignent des éléments identiques ou analogues. Par ailleurs, pour des raisons de clarté, les dessins ne sont pas à l'échelle, sauf mention contraire.
Description détaillée de l'invention
La présente invention est relative à un système 10 de réduction de la traînée d'un véhicule 20.
La traînée est définie dans la suite du texte comme la résistance aérodynamique ou hydrodynamique à l'avancement du véhicule 20 en mouvement dans un fluide.
Il est à noter que dans la suite du texte, l'invention est décrite dans un exemple de réalisation appliqué à un véhicule automobile, le fluide étant de l'air.
Dans la suite du texte, l'avant du véhicule 20 est défini comme étant la partie par laquelle il pénètre dans l'air et l'arrière du véhicule 20 est défini comme étant la partie opposé a la partie avant du véhicule 20.
En outre, dans la suite du texte, un plan horizontal est défini par plusieurs points matérialisant les contacts entre chaque pneu du véhicule 20 avec le sol, un plan vertical étant perpendiculaire audit plan horizontal.
Le système 10 de réduction de traînée d'un véhicule 20 comprend, tel que le représente la figure 1 , un générateur 1 1 de gaz comprimé configuré pour générer un flux de gaz dans un circuit 12 de distribution de gaz.
Le générateur 1 1 de gaz comprimé peut être un compresseur mécanique connu de l'homme du métier, prévu pour comprimer un gaz, par exemple de l'air, jusqu'à une pression égale à deux bars.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le générateur 1 1 de gaz comprimé est destiné à être agencé à proximité d'un organe de propulsion du véhicule 20, par exemple un moteur.
Avantageusement, le générateur 1 1 de gaz comprimé peut être destiné à être intégré dans des équipements embarqués utilisés pour la mise en œuvre du véhicule 20, dont il utilise les ressources. Un exemple d'équipement embarqué peut être un système de turbo-compression par exemple activé par les gaz d'échappement du moteur du véhicule 20, de manière connue de l'homme du métier.
Le circuit 12 de distribution de gaz chemine jusqu'à au moins une buse
13 de soufflage configurée pour éjecter le gaz comprimé. La buse 13 est destinée à être agencée au voisinage d'une paroi avant 21 du véhicule 20.
La buse 13 de soufflage comprend une fente 131 d'éjection à travers laquelle le gaz comprimé est éjecté. Cette fente 131 d'éjection est préférentiellement destinée à s'étendre selon un axe longitudinal sensiblement parallèle à un axe transversal du véhicule 20. A titre informatif, la fente 131 peut s'étendre sur environ un mètre et présenter une largeur d'environ quelques millimètres à environ un centimètre. Alternativement, la fente 131 est destinée à s'étendre d'un flanc à l'autre du véhicule 20.
Préférentiellement, la buse 13 de soufflage est configurée de sorte que la direction d'éjection du gaz, matérialisée par une flèche mince sur la figure 1 , n'intersecte pas la paroi avant 21 du véhicule 20.
La buse 13 de soufflage est configurée pour éjecter un flux de gaz à une vitesse prédéterminée, et à un angle a prédéterminé, l'angle a étant défini entre la direction d'éjection du gaz par la buse 13 de soufflage et un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal de la fente d'éjection. Le flux de gaz éjecté est représenté par des flèches minces sur les figures 1 et 2.
Le flux de gaz éjecté est destiné à dévier un flux de fluide relatif généré par le déplacement du véhicule 20. Ce flux de fluide relatif appelé ci-après « flux relatif » est connu par l'homme du métier sous le nom de « vent relatif ». La vitesse du flux relatif est fonction de la vitesse du véhicule 20 et est représenté par les flèches épaisses sur les figures 1 et 2. Dans le présent texte, on considère que le « vent réel » est négligeable pour des raisons de simplicité et de clarté, la notion de « vent apparent », également connue de l'homme du métier, n'est donc pas abordée ici. A titre informatif, le gaz peut être éjecté de la fente 131 d'éjection jusqu'à une vitesse de plusieurs centaines de mètres par seconde, par exemple entre cent cinquante et deux cents cinquante mètres par secondes.
La valeur de l'angle a et la vitesse d'éjection du gaz sont telles que l'éjection du flux de gaz produit une force résultante augmentant la force propulsive globale du véhicule.
Le système 10 de réduction de traînée selon l'invention comprend une cavité 14 borgne attenante à la buse 13 de soufflage, s'étendant préférentiellement entièrement le long de la buse 13 de soufflage.
Comme le représentent les figures 1 et 2, la cavité 14 comprend une paroi longitudinale 142 destinée à être opposée à une portion d'une paroi avant 21 du véhicule, deux parois latérales 141 opposées l'une à l'autre entre lesquelles la paroi longitudinale 142 est interposée et une ouverture 145, opposée à une paroi de fond 143.
La cavité 14 et la buse 13 sont configurées de sorte que l'éjection du flux de gaz par la buse 13 de soufflage produit un écoulement tourbillonnaire dans la cavité 14. L'écoulement tourbillonnaire a pour effet de générer, d'une part, une dépression dans la cavité et, d'autre part, l'application de pressions d'intensités sensiblement différentes sur au moins deux parois opposées de la cavité.
L'écoulement tourbillonnaire est préférentiellement destiné à générer l'application d'une pression plus importante sur la paroi longitudinale 142 que sur la portion de la paroi avant 21 du véhicule.
La paroi longitudinale 142 peut comprendre des nervures 146 agencées de sorte à favoriser l'augmentation de l'intensité de la pression appliquée sur ladite paroi longitudinale 142. Préférentiellement ces nervures 146 sont formées par des pièces minces rigidement fixées à la paroi longitudinale 142 de sorte qu'elles s'étendent selon un plan sensiblement parallèle à un plan horizontal, vers l'intérieur de la cavité 14, comme représenté par la figure 1 . Comme le montre la figure 1 , le circuit 12 de distribution est configuré de sorte à être intégré dans au moins deux parois de la cavité 14. Ces parois sont préférentiellement la paroi de fond et la paroi longitudinale.
La périphérie de l'ouverture 145 est définie par une portion de la paroi avant 21 et par des extrémités des parois latérales 141 et de la paroi longitudinale 142. L'ouverture 145 est représentée par des traits épais discontinus sur la figure 1 .
La cavité 14 est destiné à s'étendre en longueur selon un axe longitudinal sensiblement parallèlement à un axe transversal du véhicule 20 et pour s'étendre en largeur selon un axe transversal sensiblement perpendiculairement audit axe longitudinal.
Le système 10 selon l'invention comprend avantageusement des moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142 adaptés à modifier la largeur de ladite cavité 14, et par conséquent, la largeur de l'ouverture 145.
Lorsque la paroi longitudinale 142 est déplacée en translation, les dimensions de l'ouverture 145 de la cavité 14 et le volume défini par la cavité 14 sont modifiés. Selon le sens de déplacement de la paroi longitudinale 142, l'ouverture 145 peut être réduite jusqu'à son obturation ou peut être élargie, par exemple, jusqu'à environ une quinzaine de centimètres.
Alternativement, dans un autre mode de réalisation, la paroi longitudinale 142 peut être escamotée de sorte à être intégrée dans la carrosserie du véhicule, par exemple, par le biais d'une articulation non représentée sur les figures.
Avantageusement, la buse 13 de soufflage débouche de la paroi longitudinale 142, préférentiellement au niveau de l'ouverture 145 de la cavité 14.
Les parois latérales 141 peuvent s'étendre au delà de la buse 13 de soufflage, par leurs extrémités définissant l'ouverture 145, afin de définir un couloir de guidage du flux de gaz éjecté.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-avant, lors de l'éjection du flux de gaz par la buse 13 de soufflage, les molécules d'air présentes dans la cavité 14 sont entraînées par la viscosité du flux de gaz à l'extérieure de ladite cavité 14, générant l'écoulement tourbillonnaire et la dépression précités localisés dans ladite cavité 14. Cet écoulement tourbillonnaire a notamment pour effet de provoquer une réduction importante de la pression sur au moins une portion de la paroi avant 21 et une augmentation de la pression sur la paroi longitudinale 142, créant ainsi une force résultante participant à l'avancement du véhicule.
En outre, le flux de gaz éjecté est destiné à évoluer le long de la carrosserie du véhicule 20, selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal dudit véhicule 20, jusqu'à l'arrière du véhicule 20. Le flux de gaz a donc pour effet de réduire de manière importante la dépression du fluide générée à l'arrière du véhicule 20.
Un autre effet technique généré par l'éjection du fluide est l'augmentation de l'appui du véhicule 20 sur le sol, du fait de la génération d'un effort normal au sol par l'éjection du gaz.
En vue de modifier l'angle a, la buse 13 de soufflage peut être mobile autour d'un axe de rotation s'étendant sensiblement parallèlement à la paroi longitudinale 142 de la cavité 14. Autrement dit, l'axe de rotation s'étend sensiblement transversalement au véhicule 20. En outre, le système 10 de réduction de la traînée comprend des moyens d'orientation de la buse 13 de soufflage pour modifier l'angle a. Par exemple, l'angle a peut présenter une valeur comprise entre dix et quarante degrés.
Dans un mode de réalisation, les moyens d'orientation de la buse 13 de soufflage déplacent une portion du circuit 12 de distribution en translation pour faire pivoter la buse 13 de soufflage, un raccord souple interposé entre le circuit 12 de distribution et la buse 13 de soufflage permettant la transformation du mouvement de translation en mouvement de rotation.
La vitesse d'éjection du gaz comprimé peut être modifiée par des moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection du gaz par exemple par modification du taux de compression du gaz en agissant sur le générateur 1 1 de gaz comprimé du gaz.
Par exemple, le débit du gaz comprimé généré par le turbocompresseur destiné à être éjecté par la buse 13 d'éjection, peut être ajusté par des moyens de modification de la section du conduit 12. Lesdits moyens sont avantageusement adaptés à modifier la section du conduit 12 entre une première position extrême, dans laquelle ladite section est nulle de sorte à fermer le conduit 12, et une seconde position extrême dans laquelle ladite section présente une valeur maximale de sorte à ouvrir le conduit 12.
Le système 10 de réduction de traînée peut comprendre un déflecteur 15 relié à la buse 13 de soufflage et configuré pour orienter l'écoulement du flux relatif vers la buse 13 de soufflage de sorte que ledit flux relatif soit dévié par le flux de gaz éjecté.
Ce déflecteur 15 peut avantageusement présenter une section transversale de forme convexe, comme le montre la figure 1 .
En outre, dans un mode de réalisation de l'invention représenté par la figure 1 , le déflecteur 15 peut former un volume propre à constituer un réservoir de gaz alimenté en gaz par le circuit de distribution de gaz. Ce réservoir est avantageusement en relation de communication avec la buse, de sorte tant que ledit réservoir est alimenté en gaz, la buse éjecte un flux de gaz continu. Dans ce mode de réalisation, aucun un raccord souple n'est interposé entre le circuit 12 de distribution et la buse 13 de soufflage.
Le déflecteur 15 est mobile en translation par rapport à la paroi avant 21 de sorte que les moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142 de soufflage, lorsqu'ils déplacent ladite buse 13 de soufflage, modifient également la position du déflecteur 15 par rapport à la paroi avant 21 du véhicule 20. Par exemple, le déflecteur 15 coulisse jusqu'à buter contre la paroi avant 21 pour lors de l'obturation de l'ouverture 145. A l'inverse, le déflecteur 15 coulisse en s'écartant de la paroi avant 21 lors de l'élargissement de l'ouverture 145.
Alternativement, dans un autre mode de réalisation, de manière analogue à la buse, le déflecteur peut être escamoté de sorte à être intégré dans la carrosserie du véhicule, par exemple, par le biais d'une articulation non représentée sur les figures.
Avantageusement, le système 10 selon l'invention comprend un organe de contrôle-commande destiné à être connecté à des moyens de détermination de la vitesse du flux relatif. L'organe de contrôle-commande peut être configuré pour faire varier au moins un paramètre choisi parmi la vitesse à laquelle le flux de gaz est éjecté par la buse 13 de soufflage, la largeur de la cavité 14, et l'angle a d'éjection du flux de gaz par ladite buse 13, en fonction de la vitesse du flux relatif déterminée. Alternativement, l'organe de contrôle-commande peut être configuré pour faire varier une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
A cet effet, l'organe de contrôle-commande est adapté à piloter les moyens d'orientation de la buse 13 de soufflage, les moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection du gaz et les moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142.
Ces moyens de détermination de la vitesse de flux relatif peuvent être des organes de mesure de la vitesse du véhicule 20 ou des organes de mesure de la vitesse de flux relatif.
Par exemple, l'organe de contrôle-commande est configuré de sorte que lorsque la vitesse de flux relatif est inférieure à une valeur prédéterminée, par exemple environ un ou quelques mètres par seconde, les moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection sont pilotés de sorte que la vitesse d'éjection du gaz soit nulle. En outre, les moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142 de soufflage peuvent être pilotés de sorte que la distance entre la buse 13 de soufflage et la paroi avant 21 soit nulle, c'est-à-dire que la buse 13 de soufflage soit au contact de la paroi avant 21 de sorte à obturer l'ouverture 145. Alternativement, les moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142 de soufflage peuvent être pilotés de sorte à escamoter la buse 13 de soufflage et le déflecteur 15.
Au delà de la valeur prédéterminée, les moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection sont pilotés de sorte que la vitesse d'éjection du gaz atteigne une valeur prédéterminée, les moyens d'orientation de la buse sont pilotés de sorte que l'angle a présente une valeur prédéterminée, et les moyens de déplacement de la paroi longitudinale 142 de soufflage sont pilotés de sorte que la distance entre la buse 13 de soufflage et la paroi avant 21 atteigne une valeur prédéterminée, de sorte que pour une vitesse de flux relatif donnée, la réduction de la traînée soit optimisée. De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs, et que d'autres variantes sont par conséquent envisageables.
Notamment, l'invention a été décrite en considérant principalement un véhicule automobile. Rien n'exclut cependant, suivant d'autres exemples, de considérer d'autres types de véhicules, tels que les aéronefs, les véhicules ferroviaires ou navals. En outre, le système selon l'invention peut comprendre plusieurs cavités 14 juxtaposées les unes aux autres et autant de buses de soufflage, agencées de manière analogue à ce qui a été précédemment décrit.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système (10) de réduction de la traînée d'un véhicule (20), ledit système (10) comprenant :
- un générateur (1 1 ) de gaz comprimé configuré pour générer un flux de gaz dans un circuit (12) de distribution de gaz,
- une buse (13) de soufflage reliée au circuit (12) de distribution de gaz et configurée pour éjecter ledit flux de gaz,
- une cavité (14) borgne attenante à la buse (13) de soufflage, ladite cavité (14) et ladite buse (13) étant configurées de sorte que l'éjection du flux de gaz par la buse (13) de soufflage produit un écoulement tourbillonnaire dans la cavité (14) générant l'application de pressions d'intensités sensiblement différentes sur au moins deux parois opposées (21 , 142) de la cavité (14).
2. Système (10) selon la revendication 1 , dans lequel la cavité (14) comprend :
- une paroi longitudinale (142) destinée à être opposée à une portion d'une paroi avant (21 ) du véhicule,
- deux parois latérales (141 ) opposées l'une à l'autre entre lesquelles la paroi longitudinale (142) est interposée,
- une ouverture (145), opposée à une paroi de fond (143),
l'écoulement tourbillonnaire étant destiné à générer l'application d'une pression plus importante sur la paroi longitudinale (142) que sur la portion de la paroi avant (21 ) du véhicule.
3. Système (10) selon la revendication 2, dans lequel la paroi longitudinale (142) comprend des nervures (146) s'étendant vers l'intérieur de la cavité (14) de sorte à favoriser l'augmentation de l'intensité de la pression appliquée sur ladite paroi longitudinale (142).
4. Système (10) selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la cavité (14) est configurée pour s'étendre en longueur selon un axe longitudinal sensiblement parallèlement à un axe transversal du véhicule (20) et pour s'étendre en largeur selon un axe transversal sensiblement perpendiculairement audit axe longitudinal, ledit système (10) comprenant des moyens de déplacement de la paroi longitudinale (142) adaptés à modifier la largeur de ladite cavité (14).
5. Système (10) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le circuit (12) de distribution est configuré de sorte à être intégré dans au moins deux parois de la cavité (14).
6. Système (10) selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant un déflecteur (15) relié à la buse (13) de soufflage et configuré de sorte à dévier un flux de fluide relatif généré par le déplacement du véhicule (20) vers la buse (13) de soufflage de sorte que ledit flux relatif soit dévié par le flux de gaz éjecté.
7. Système (10) selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant des moyens d'ajustement de la vitesse à laquelle le flux de gaz est éjecté.
8. Système (10) selon la revendication 2, comprenant des moyens d'orientation de la buse (13) de soufflage configurés pour modifier un angle a d'éjection du flux de gaz par la buse (13) de soufflage par pivotement de ladite buse (13) de soufflage selon un axe de rotation sensiblement parallèle à la paroi longitudinale (142) de la cavité (14), l'angle a étant défini entre la direction d'éjection du flux de gaz et un plan vertical.
9. Système (10) selon au moins l'une des revendications 4, 7 et 8, comprenant un organe de contrôle-commande destiné à être connecté à des moyens de détermination de la vitesse d'un flux de fluide relatif généré par le déplacement du véhicule (20), ledit organe de contrôle-commande étant configuré pour faire varier au moins un paramètre choisi parmi la vitesse à laquelle le flux de gaz est éjecté par la buse (13) de soufflage, la largeur de la cavité (14), et l'angle a d'éjection du flux de gaz par ladite buse (13), en fonction de la vitesse du flux relatif déterminée, ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
10. Système (10) selon la revendication 9, dans lequel l'organe de contrôle-commande est configuré de sorte que lorsque la vitesse de flux relatif est inférieure à une valeur prédéterminée, il pilote les moyens d'ajustement de la vitesse d'éjection du gaz de sorte que la vitesse d'éjection du gaz soit nulle.
1 1. Système (10) selon la revendication 9, dans lequel l'organe de contrôle-commande est configuré de sorte que lorsque la vitesse de flux relatif est inférieure à une valeur prédéterminée, il pilote les moyens de déplacement de la paroi longitudinale (142) de sorte à escamoter la buse dans le véhicule (20).
12. Système (10) selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le générateur (1 ) de gaz comprimé est configuré pour être intégré dans des équipements embarqués utilisés pour la mise en œuvre du véhicule (20), dont il utilise les ressources.
13. Véhicule (20) comprenant un système (10) de réduction de la traînée selon l'une des revendications 1 à 12.
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