ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1997 года по МПК B62D35/00 

Изобретение относится к корпусам транспортных средств, например наземного и воздушного транспорта, и может быть использовано для снижения сопротивления при движении твердых тел в газообразных, жидких и смешанных средах.

Известно, что при перемещении устройств в газообразных и жидких средах стремятся уменьшить лобовое сопротивление, на преодоление которого расходуется до 70% энергии двигателя.

Известен самолет, содержащий каналы переменного по длине сечения, расположенные в крыльях, увеличивающие КПД за счет увеличения силы тяги.

Однако и этот КПД такого устройства невелик, так как каналы переменного по длине сечения располагаются за зоной лобового сопротивления фюзеляжа, т. е. фюзеляж не охватывается полым каналом. Кроме того, при увеличении скорости движения такого устройства будет наблюдаться падение КПД. Это объясняется тем, что на определенных высоких скоростях движения устройства в зауженной части каналов нарастает давление и образуется воздушная пробка. От избыточного потока среды исчезает эффект уменьшения лобового сопротивления.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является транспортное средство, в котором стенки каналов выполнены сужающимися от передней части кузова и расширяющимися в его задней части, с возможностью перекрытия воздухозаборными и выпускными каналами всего поперечного сечения кузова. Кроме того, днище и боковины кузова снабжены дополнительными воздушными каналами.

Такое устройство в значительной мере улучшает аэродинамические показатели движущегося транспортного средства, тем не менее увеличение количества отдельных воздухопроводящих сужающихся каналов приводит к увеличению местных сопротивлений, что в конечном счете при высоких скоростях уменьшает КПД транспортного средства.

Кроме того, наличие определенного количества отдельных сужающе-расширяющихся поверхностей приводит к увеличению общей площади поверхности, соприкасающейся со средой, что увеличивает расход энергии на преодоление этого трения, вследствие чего КПД кузова транспортного средства, оснащенного такими сужающе-расширяющимися поверхностями, невелик.

Кроме того, из-за отсутствия регуляторов давления в сужающейся части полостей при высоких скоростях избыточное количество воздуха образует воздушную пробку в зауженном канале. КПД при этом резко падает.

Цель изобретения увеличение КПД устройства путем уменьшения лобового сопротивления и попутного использования встречного потока среды при высоких скоростях.

Указанная цель достигается тем, что транспортное средство, содержащее кузов со сквозными каналами, заборную полость, сужающуюся от передней части, и выпускную полость, расширяющуюся в его задней части, дополнительно содержит полую трубу, причем заборная и выпускная полости образованы внутренней поверхностью трубы и внешней поверхностью помещенного в нее по продольной оси кузова, и снабжено в областях сужения полостей регуляторами давления, выполненными управляемыми, которые размещаются по периметру трубы и кузова, при этом в сужающейся части каналов устанавливаются регуляторы, понижающие давление, а в расширяющейся части повышающие давление, кроме того, в канале кузова устанавливается преобразователь энергии потока среды, также в задней части кузова устанавливается турбина. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемого транспортное средство отличается тем, что оно дополнительно содержит полуют трубу, причем заборная и выпускная полости образованы внутренней поверхностью трубы и внешней поверхностью помещенного в нее по продольной оси кузова, и снабжено в областях сужения полостей регуляторами давления, выполненными управляемыми, которые размещаются по периметру трубы и кузова, при этом в сужающейся части каналов устанавливаются регуляторы, понижающие давление, а в расширяющейся части повышающие давление, в канале кузова устанавливается преобразователь энергии потока среды, а в задней части кузова устанавливается турбина.

Таким образом, заявляемого транспортное средство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже представлено поперечное сечение транспортного средства.

Транспортное средство содержит кузов 1, размещенный в полой трубе 2. В передней части транспортного средства за счет внутренней поверхности передней части трубы 2 и внешней поверхности передней части кузова 1 образована заборная полость 3. В задней части транспортного средства за счет внутренней поверхности задней части трубы 2 и внешней поверхности задней части кузова 1 образована выпускная полость 4. На границе максимального сужения заборной полости 3 и началом расширения выпускной полости 4 образован единый кольцевой канал 5. В зауженной части заборной полости установлены регуляторы 6 и 7, понижающие давление: по периметру трубы 6, а по периметру кузова 7. В расширяющейся части выпускной полости 4 расположены регуляторы 8, повышающие давление. В кузове 1 транспортного средства имеется канал 9, в котором встроен преобразователь энергии 10. В задней части кузова устанавливается турбина 11. Кузов 1 крепится внутри трубы 2 с помощью кронштейнов 12.

Транспортное средство работает следующим образом.

При движении транспортного средства с относительной малой скоростью для данной среды ее продольный поток отсекается заборной полостью 3 и устремляется в канал 5, выходя из которого устремляется в выпускную полость 4, где формируется равномерно расходящийся поток. При этом количество среды, поступившее в заборную полость 3, равно количеству среды, вышедшему через выпускную полость 4.

При увеличении скорости движения транспортного средства, скорость потока среды в канале 5 становится максимальной и при дальнейшем увеличении скорости достигает критического значения, при котором пропускная способность сечения канала 5 становится предельной, вследствие чего из-за поступающего избыточного количества среды давление в зауженной части канала нарастает. В этом случае срабатывают регуляторы 6 и 7, понижающие давление, и избыточное количество среды отводится за пределы канала 5.

При этом часть отводимой избыточной среды выходит через регулятор 7 и поступает в канал 9, где установлен преобразователь энергии 10, остальная же часть среды выводится через регулятор 6 за пределы полой трубы 2 во внешний поток, т.е. в атмосферу. Вследствие того, что скорость внешнего потока меньше чем скорость отводимого избыточного потока, то при этом происходит полезная реактивная работа, которая, в свою очередь, также улучшает движительные параметры транспортного средства.

При прямолинейном движении транспортного средства регуляторы давления 6 срабатывают автоматически и симметрично, т.е. избыточное количество среды выпускается по всему периметру внешней поверхности трубы равномерно-распределенно. При маневрировании транспортного средства регуляторы давления 6 срабатывают в зависимости от сигнала управления и избыточное количество среды выпускается через регуляторы 6 в зависимости от заданных параметров движения.

При торможении транспортного средства срабатывают регуляторы 8, повышающие давление во всей системе: заборная полость 3 кольцевой канал 5 - выпускная полость 4. При этом регуляторы 6 и 7, понижающие давление, закрыты. В данном случае транспортное средство обладает максимальным лобовым сопротивлением и работает в режиме торможения за счет встречного потока среды.

Для более полного использования потока среды, выходящего из выпускной полости 4^ используется турбина 11. При согласном вращении она способствует увеличению КПД транспортного средства, при реверсе торможению устройства.

Предлагаемое транспортное средство позволит значительно повысить КПД устройства в целом. Известно, что существующие транспортные средства конструктивно выполнены таким образом, что встречный поток, рассекаясь лобовой частью, обтекает ее, а частично отбрасывается ее. За задней частью корпуса происходит срыв потока среды и образуется зона завихрения и разрежения. При этом чем больше скорость движения, тем больше отброс среды в лобовой части и степень разрежения за задней частью корпуса транспортного средства. В данном случае для увеличения скорости движения транспортного средства идут по пути увеличения мощности движителя, большая часть которой идет на преодоление лобового сопротивления.

Положительный эффект повышение КПД предлагаемого транспортного средства происходит за счет поглощения встречного потока среды единой заборной полостью транспортного средства и перепускном его через единый кольцевой зауженный канал в выпускную полость и далее за транспортное средство в виде единого равномерно-распределенного потока. При этом ликвидируются местные сопротивления, зона разрежения и завихрения, что приводит к уменьшению мощности движителя транспортного средства 1,5-3 раза. Кроме того, часть выпускаемой среды через регуляторы, понижающие давление, совершает попутно полезную реактивную работу.

Предлагаемое техническое решение может найти применение в самолетостроении, ракетостроении, судостроении автомобилестроении.

Применение предлагаемого технического решения в значительной степени повысит экологический показатель транспортных средств за счет уменьшения расхода топлива в расчете на единицу перемещаемой массы.

Применение изобретения: относится к машиностроению и может быть использовано в самолетостроении, ракетостроении и судостроении. Сущность изобретения: транспортное средство содержит полую трубку 2, причем заборная 3 и выпускная 4 полости образованы внутренней поверхностью трубы 2 и внешней поверхностью помещенного в нее по продольной оси кузова 1, и снабжено в областях сужения полостей регуляторами 8 давления, которые выполняются управляемыми и размещаются по периметру трубы 2 и кузова 1, в сужающейся части каналов устанавливаются регуляторы 8, понижающие давление, а в расширяющейся - повышающие давление, при этом в канале кузова 1 устанавливается преобразователь 10 энергии потока среды, кроме того, в задней части кузова устанавливается турбина 11. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Транспортное средство, содержащее кузов со сквозными воздушными каналами, имеющими воздухозаборные отверстия в передней части кузова и выпускные отверстия в его задней части, стенки воздушных каналов выполнены сужающимися в передней части кузова и расширяющимися в его задней части с возможностью перекрытия воздухозаборными и выпускными отверстиями всего поперечного сечения кузова, каналы выполнены с элементами, изменяющими поперечное сечение каналов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения лобового сопротивления и использования энергии встречного потока среды, оно снабжено регуляторами давления, размещенными в области сужения каналов. 2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что регуляторы давления выполнены управляемыми и размещены по периметру кузова. 3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что в сужающейся части каналов установлены регуляторы, понижающие давление, а в расширяющейся - повышающие давление. 4. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем энергии потока текучей среды, установленным в канале. 5. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено турбиной, установленной в задней части кузова.