МОДЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА МОДЕЛИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к технике транспортного машиностроения и может быть использовано при создании автомобильного, железнодорожного или другого транспорта.

Известна модель для определения давления на поверхности автомобиля, содержащая корпус с дренажными отверстиями, сообщенными с манометрическими приборами, и державку, с помощью которой корпус крепится к аэродинамической трубе (Гросс Д.С. Сиксинский У.С. Некоторые проблемы испытаний автомобилей в аэродинамических трубах. В сб. Аэродинамика автомобиля. М. Машиностроение, 1984, с.74).

Известен способ определения на модели распределения давления по внешней поверхности автомобиля, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель автомобиля набегающим потоком и регистрацию давления в различных точках на поверхности модели автомобиля и определение по известным расчетным зависимостям аэродинамического сопротивления и подъемной силы.

Недостатки известных технических решений низкая достоверность и точность определения аэродинамических характеристик транспортного средства пол эпюрам распределения давления из-за небольшого числа дренажных отверстий, число которых лимитируется размерами модели и державки, через которую отверстия сообщены с датчиками, а также значительное время работы трубы, необходимое для замера давления в дренажных отверстиях.

Наиболее близким к предлагаемым и принятым за прототип являются: модель для определения давления на поверхности автомобиля, содержащая дренированный корпус, пневмокоммутаторы с приводами, входы в которые сообщены с дренажными отверстиями, а выходы с датчиками давлений, и державку, с помощью которой корпус крепится к узлу подвески аэродинамической трубы; способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давления в каждом дренажном отверстии, по которому по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики.

Указанные технические решения обеспечивают заданную достоверность и точность определения аэродинамических характеристик транспортного средства, однако приводят к увеличению трудовых и материальных затрат вследствие проведения измерений давлений во всех дренажных точках модели и более длительной работы аэродинамической тубы, вызванных неизвестностью необходимого числа измерений давлений в дренажных отверстиях для обеспечения заданной достоверности и точности аэродинамических характеристик.

Цель изобретения уменьшение трудовых и материальных затрат при определении аэродинамических характеристик в процессе одного эксперимента путем сокращения числа измерений давлений в дренажных отверстиях модели и времени работы аэродинамической трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в модель транспортного средства, содержащую корпус, дренированный по сечениям, пневмокоммутаторы с датчиком давления и приводом и державку, с помощью которой корпус прикpепляется в аэродинамической трубе, введены блоки золотников с приводами. Входы в каждый золотник сообщены с двумя дренажными отверстиями, расположенными в прилегающих друг к другу сечениях, а выход сообщен с соответствующим входом в пневмокоммутатор. Число золотников в блоках соответствует числу позиций пневмокоммутаторов. Валы пневмокоммутаторов механически соединены с общим приводом.

Указанная цель достигается также тем, что в способе определения на модели транспортного средства, аэродинамических характеристик транспортного средства, включающем воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давления в дренажных отверстиях, по которому по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, замеряют давление в дренажных отверстиях, расположенных в сечениях корпуса с заданным шагом, регистрируют их величины и по ним по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, которые сравнивают с эталонными величинами, в случае их расхождения замеряют в заданной последовательности давления в дренажных отверстиях, в промежуточных сечениях, дополняют ими ранее замеренные значения давлений, определяют по ним аэродинамические характеристики и снова сравнивают их с эталонными, причем измерение давлений в дренажных точках, дополнение ими ранее замеренных значений давлений, определение по ним аэродинамических характеристик и сравнение их с эталонными производят до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину.

Снабжение модели транспортного средства блоками золотников и механическое соединение валов пневмокоммутаторов с одним общим приводом в совокупности с последовательностью измерения давлений в дренажных отверстиях в предложенном способе испытаний обеспечивают определение распределенных по поверхности модели транспортного средства аэродинамических характеристик с заданными достоверностью и точностью. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнительный анализ признаков известных и заявляемых технических решений показывает, что предложенные модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства и способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства обладают признаками, не имеющих идентичных или эквивалентных в прототипах или аналогах и, следовательно, соответствуют критериям "Новизна" и "Существенные отличия".

Анализ признаков известных и заявляемых технических решений позволяет установить, что они обладают положительным эффектом, так как обеспечивают определение распределенных по поверхности транспортного средства аэродинамических характеристик с заданными достоверностью и точностью.

На фиг. 1 представлена компоновка модели; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 графики распределения по длине модели коэффициента давления, определенного последовательно в первый момент измерения давлений и после перехода на другие дренажные отверстия; на фиг. 6 и 7 то же, после переключения золотников; на фиг. 8 и 9 графики распределения по длине модели аэродинамического коэффициента С_у, определенного последовательно в первый момент измерения давлений и после перехода на другие дренажные отверстия; на фиг. 10-11 то же, после переключения золотников.

Модель содержит корпус 1 и державку 2. На поверхности корпуса 1 выполнены дренажные отверстия 3, а в корпусе 1 установлены пневмокоммутаторы 4 и блоки 5 золотников. Входы 6 блока 5 золотников сообщены с дренажными отверстиями 3, а выходы 7 сообщены с входами 8 пневмокоммутаторов 4. Валы 9 пневмокоммутаторов 4 механически соединены с приводом 10. Блок золотников 5 соединен с приводом 11. Приводы 10 и 11 установлены внутри корпуса 1. Выход 12 пневмокоммутатора 4 сообщен с датчиком 13 давления. Датчики 13 давления через кабель 14, проходящий через державку 2, подключены к системе регистрации давлений.

Способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства реализуется следующим образом.

После нагружения модели набегающим потоком замеряют давление датчиками 13 в дренажных отверстиях 3 корпуса 1, расположенных во всех продольных сечениях, начиная с первого, с шагом 2n Δ l. Регистрируют их и по ним определяют аэродинамические характеристики (фиг. 4 и 6). Определенные по известным формулам и зависимостям аэродинамические характеристики сравнивают с эталонными. При расхождении этих характеристик замеряют давление в дренажных точках, расположенных в сечениях, смещенных относительно первых на шаг 2 Δ l, дополняют ими ранее полученные значения давлений в соответствующих сечениях, регистрируют эти значения, снова по ним определяют аэродинамические характеристики (фиг. 5 и 7) и снова сравнивают их с эталонными. Эти измерения повторяют до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину. Если определенные аэродинамические характеристики все же будут отличаться от эталонных, тогда переключают с помощью золотников пневмокоммутаторы на дренажные отверстия, расположенные в сечениях, смещенных относительно самых первых на шаг Δ l и повторяют измерение давлений, определение аэродинамических характеристик и их сравнение с эталонными в том же порядке, как это проводилось ранее (фиг. 8-11) до совпадения определенных и эталонных аэродинамических характеристик, после чего измерение давлений прекращают и аэродинамическую трубу выключают.

Результаты определения коэффициента подъемной силы и положения центра давления по предложенному способу при испытаниях модели автомобиля (фиг. 2) и на весовой модели приведены в таблице.

Как следует из таблицы, при измерении давлений в 28 дренажных точках, соответствующих третьему положению пневмокоммутаторов, определенные в вертикальной плоскости (сечение 1) коэффициента подъемной силы С_у и положение центра давления l_уд/l_м отличаются от С_у и l_уд/l_м определенных на весовой модели, соответственно на 5% и 3% что следует считать удовлетворительным. Поэтому определять С_у и l_уд/l_м при измерении давлений в 38 дренажных точках нет необходимости.

Реализация заявленного способа определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства на предложенной модели показывает, что по сравнению с моделью и способом аналогичного назначения (аналоги) заявляемые технические решения позволяют исключить множество моделей, необходимых для достижения точности и достоверности полученных значений аэродинамических характеристик.

По сравнению с прототипами заявляемые технические решения позволяют сократить время работы аэродинамической трубы, так как сокращают число измерений давлений в дренажных отверстиях, необходимых для достижения заданных точности и достоверности, а также повышает точность измерения за счет одновременного переключения пневмокоммутаторов с одного положения на другое.

Измерения аэродинамических характеристик транспортного средства на модели в аэродинамической трубе показывают, что время трубы сокращается на 20% по отношению к прототипу.

Использование: при создании автомобильного, железнодорожного и других видов транспорта. Сущность изобретения: модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства и способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства позволяют уменьшить трудовые и материальные затраты путем сокращения числа измерений давлений в дренажных отверстиях модели и времени работы аэродинамической трубы. 2 с. п. ф-лы, 11 ил. 1 табл.

1. Модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства, содержащая корпус, дренированный по сечениям, пневмокоммутаторы с датчиками давления и приводом и державку для крепления корпуса к аэродинамической трубе, отличающаяся тем, что в аэродинамическую трубу введены блоки с трехканальными двухходовыми золотниковыми распределителями с приводами, при этом входы в каждый золотник сообщены соответственно с двумя дренажными отверстиями, расположенными в прилегающих друг к другу сечениях, а выход с соответствующим входом в пневмокоммутатор, причем число золотниковых распределителей в блоках соответствует числу позиций пневмокоммутаторов, а валы привода пневмокоммутаторов механически соединены с общим приводом. 2. Способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давлений в дренажных отверстиях, по которым определяют аэродинамические характеристики, отличающийся тем, что в нем замеряют давления в дренажных отверстиях, расположенных в сечениях корпуса, расположенных по длине модели, с заданным шагом, регистрируют их величины и по ним определяют аэродинамические характеристики, которые сравнивают с эталонными величинами, при этом в случае расхождения их в заданной последовательности замеряют давления в дренажных отверстиях в промежуточных сечениях, дополняют ими ранее замеренные значения давлений, определяют по ним аэродинамические характеристики и снова сравнивают их с эталонными, причем измерение давлений в дренажных отверстиях, дополнение ими ранее замеренных значений давлений, определение по ним аэродинамических характеристик и сравнение их с эталонными производят до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину.