АВТОБУС С ГАЗОБАЛЛОННОЙ УСТАНОВКОЙ НА КОМПРИМИРОВАННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ Российский патент 2001 года по МПК B60K15/07 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения в основном для автобусов различных классов, в том числе для сочлененных, а также для специального транспорта.

Предшествующий уровень техники.

Известен автобус с силовой установкой на сжатом природном газе, содержащий двигатель внутреннего сгорания, баллоны с компримированным (сжатым) природным газом (КПГ), размещенные под полом салона, элементы расходно-наполнительной аппаратуры (см. чертеж N 695 П - 440009 - 10 СБ "Установка газовых баллонов", ВХЭИавтобуспром, 1975 г.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве при нарушении герметичности стыков арматуры баллонов не исключается проникновение в салон газообразного топлива, плотность которого меньше плотности воздуха, через щели, неплотности люков, двери и окна автобуса.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является автобус с силовой установкой на КПГ, содержащий баллоны с КПГ и элементы расходно-наполнительной аппаратуры, при этом баллоны расположены на крыше в заднем свесе автобуса (см. авт. свидетельство СССР N 1088958, кл. B 60 K 15/08, 1983 г.), принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве при расположении баллонов с КПГ на крыше автобуса снижается безопасность его эксплуатации из-за увеличения центровки, что приводит к неустойчивому движению автобуса, снижаются ходовые характеристики из-за ухудшения аэродинамики, уменьшается ресурс из-за снижения несущей способности конструкции, для обеспечения которой требуется существенное увеличение массы.

Раскрытие изобретения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в достижении эффективных характеристик (массовых, центровочных, аэродинамических, экономических, эксплуатационных), увеличении ресурса и повышения безопасности при эксплуатации автобуса с газобаллонной установкой на КПГ.

Технический результат при осуществлении изобретения определяется экономическим эффектом (период окупаемости, трудозатраты, прибыль) и уровнем достигаемых характеристик (массовых, центровочных, аэродинамических, эксплуатационных).

Указанный технический результат при осуществлении заявленного изобретения достигается тем, что в известном устройстве:
1. Автобус с газобаллонной установкой на компримированном природном газе, содержащий двигатель внутреннего сгорания, баллоны для хранения компримированного природного газа, расположенные на крыше автобуса, элементы наполнительно-расходной аппаратуры, расходные и заправочные трубопроводы, кожухи с обтекателями.

2. Баллоны для хранения компримированного природного газа установлены в нишах, которые образованы на крыше автобуса и утоплены частично в салон автобуса, полости ниш герметизированы от салона, в зоне размещения ложементов для баллонов выполнены шпангоуты для передачи нагрузки на раму шасси через стойки в стенках кузова и вертикальные стойки поручней, соединенных через пол салона с силовой рамой автобуса, на кожухах выполнены лючки для доступа снаружи и из салона к газовой арматуре, размещенной на баллонах.

Между совокупностью отличительных признаков, приведенных в формуле изобретения, и вышеизложенным техническим результатом имеет место причинно-следственная связь.

Изменение структуры устройства, принятого за прототип, за счет образования на крыше автобуса ниш, утопленных частично в салон, обеспечивает достижение технического результата в части снижения центровки автобуса по сравнению с расположением баллонов непосредственно на крыше автобуса, что способствует уменьшению бокового опрокидывающего момента, обеспечивает необходимую устойчивость при его движении по криволинейной траектории. В результате этого также повышается безопасность эксплуатации автобуса за счет исключения его опрокидывания, в частности при движении без пассажиров, и одновременно увеличивается ресурс из-за снижения нагрузки на силовые элементы конструкции.

Расположение баллонов для хранения КПГ в нишах обеспечивает достижение эффективных аэродинамических характеристик. При продольном и поперечном расположении ниш на крыше автобуса достигается уменьшение миделя баллонов, выступающих над крышей, примерно в 2 раза, существенно уменьшается коэффициент аэродинамического сопротивления C_x. Следствием расположения баллонов для КПГ в нишах является возможность использования баллонов увеличенного диаметра из композиционного материала, что позволяет сократить количество баллонов для КПГ до одного или двух и тем самым существенно повысить надежность и безопасность газобаллонной установки в целом в связи с сокращением количества запорной аппаратуры и стыков трубопроводов, к которым предъявляются жесткие требования по герметичности. Следует отметить, что установка стальных баллонов увеличенного диаметра в нишах потребует значительного усиления силовых элементов автобуса. Так, коэффициент тары баллона, используемый для сравнительной оценки баллонов, работающих при одинаковых давлениях и имеющих одинаковый запас прочности, и равный K_Т = M_Б/V_Б, где М_Б - масса баллона, кг; V_Б - объем баллона, л; K_Т - кг/л, для стальных баллонов в 2...3,5 раза выше, чем для баллонов из композиционных материалов. Известно также, что при установке на крышу автобуса "Икарус" восьми стальных баллонов с общей массой 780 кг кузов терял работоспособность через 2 года эксплуатации.

Технический результати в части повышения безопасности также является следствием реализации отличительных признаков, относящихся к герметичности полости ниш относительно салона автобуса и доступа через лючки на кожухах к газовой арматуре, установленной на баллоне, снаружи и из салона.

Выполнение в зоне размещения ложементов для баллонов шпангоутов для передачи нагрузки на раму шасси через стойки в стенках кузова и вертикальные стойки поручней, соединенных через пол салона с силовой рамой, обеспечивает достижение эффективных массовых характеристик и способствует увеличению ресурса автобуса с газобаллонной установкой на КПГ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, содержащим сведения об аналогах заявленного изобретения, не позволил выявить аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

По отношению к прототипу также выявлена совокупность в заявленном устройстве существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, что дает основание считать заявленное изобретение соответствующим требованию "новизна" по действующему законодательству.

Краткое описание чертежей.

На чертежах представлены варианты выполнения заявленного изобретения (с продольным и поперечным расположением ниш на крыше автобуса), где изображены:
На фиг. 1 - Общий вид автобуса с газобаллонной установкой на КПГ с продольным расположением ниш на крыше;
На фиг. 2 - Поперечное сечение А-А автобуса с газобаллонной установкой на КПГ с продольным расположением ниш;
На фиг. 3 - Вид на элементы крепления баллонов, расположенных в продольных нишах;
На фиг. 4 - Вид на баллон, установленный в продольной нише;
На фиг. 5 - Общий вид автобуса с газобаллонной установкой на КПГ с поперечным расположением ниши на крыше
На фиг. 6 - Вид на баллон, установленный в поперечной нише;
На фиг. 7 - Вид на раму для размещения баллона в поперечной нише.

На фиг. 8 - Вид на ложемент баллона, установленного в поперечной нише на крыше автобуса;
Варианты осуществления изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Общий вид автобуса с газобаллонной установкой на КПГ с продольным расположением ниш на крыше баллонов представлен на фиг. 1. Двигатель внутреннего сгорания 1 в рассматриваемом варианте расположен в заднем свесе автобуса.

На крыше 2 (фиг. 1, фиг. 2) автобуса в местах стыка с боковыми стенками 3 кузова 4 образованы ниши 5, предназначенные для размещения баллонов 6 с КПГ и расположенные в продольном направлении симметрично продольной оси автобуса преимущественно в количестве двух. Ниши частично утоплены в салон 7 автобуса на величину, при которой обеспечиваются комфортные условия для пассажиров и эффективные габаритные характеристики внешнего контура выступающего миделя баллонов относительно крыши.

Ложементы 8 для креплений баллонов размещены в местах расположения перемычек 9 между окнами 10 на боковых стенках автобуса. Перемычки 9 выполнены в виде стоек 11 (фиг. 2), которые прочно соединены со шпангоутами 12, являющимися несущими элементами крыши автобуса. Ложементы 8 соединены со шпангоутами 12 с помощью крепежных элементов 13 (фиг. 3). Передача усилий от шпангоутов, воспринимающих нагрузки от баллонов к силовой раме 14 шасси (фиг. 2), осуществляется через стойки 11 и вертикальные стойки 15 поручней. Если на участке между ложементами 8 для крепления баллонов расположено более одного окна, то в перемычках между окнами устанавливают также стойки 11 и вертикальные стойки 15 поручней.

Присоединение баллонов 6 к ложементам 8 выполнено с использованием ленточных хомутов 16 (фиг. 3). Проушина 17 ленточного хомута соединена с ложементом 8, на другом конце ленточного хомута выполнен резьбовой наконечник 18, связанный через резьбовую втулку 19 (с разносторонней резьбой) с проушиной 20. При вращении резьбовой втулки обеспечивается прижатие баллона к ложементу. Как правило, между ложементом и баллоном установлена эластичная прокладка (на чертеже не показана).

Полости ниш 5 герметизированы от салона 7 за счет обшивки ниш со стороны салона облицовочными панелями 21, которые присоединены к шпангоутам и поперечным нервюрам (на чертеже не показаны), образующих несущую конструкцию кузова, а также установлены уплотнительные элементы 22 для герметизации стыков панелей и по контуру ниш.

Для предохранения баллонов от воздействия атмосферных факторов и несанкционированного доступа к ним, а также с целью улучшения аэродинамических характеристик и для оперативного подхода к баллону нишы закрыты кожухами 23 (фиг. 3, фиг. 4), которые соединены шарнирно с крышей через планку 24. Фиксация кожухов обеспечена винтами 25.

Один из ложементов для крепления баллонов выполнен с возможностью его перемещения относительно шпангоута с целью компенсации линейного расширения под действием давления внутри баллона.

Перед кожухом со стороны набегающего потока воздуха установлен обтекатель 26. На кожухе образован лючок 27 с замком (на чертеже не показан) для доступа к арматуре, установленной на баллоне. Аналогичный лючок 28 (фиг. 2) выполнен на стенке ниши для подхода к арматуре баллона из салона. На кожухе и обтекателе расположены продувочные щели (на чертеже не показаны).

На фиг. 5 представлен общий вид с газобаллонной установкой на КПГ с поперечным расположением ниши 29, которая образована на стыке задней и боковых стенках кузова, а также крыши автобуса.

Основу силовой схемы для восприятия нагрузки от баллона 30 для хранения КПГ образуют две балки 31 (фиг. 6, фиг. 7), соединенные двумя перемычками 32 и перемычкой 33. Нагрузка от балок 31 через стойки 34 (фиг. 5, фиг. 6), являющиеся силовыми элементами боковых стенок кузова, а также через перемычку 33, стойку 35 и стойки 36 (фиг. 7) передается на силовую раму 37 шасси (фиг. 5).

Ложементы 38 для крепления баллона размещены в местах расположения перемычек 32 (фиг. 6, фиг. 8). Ложементы соединены с балками 31 с помощью крепежных элементов 39.

Присоединение баллона к ложементам выполнено с использованием ленточных хомутов 40. На ленточном хомуте образованы законцовки 41, которые стянуты между собой болтом 42 и гайкой 43.

На крыше автобуса выполнено для монтажа баллона окно 44, окантованное по контуру фланцем 45, на который установлена крышка 46 на винтах 47.

Для герметизации полости ниши 29 от салона 48 использованы облицовочные панели 49, которые присоединены к балкам 31, перемычкам 32, 33, а также уплотнительные элементы 50, установленные по контуру ниши и по стыкам панелей. Внутри салона на панели 49 образован лючок 51 для подхода к арматуре баллона.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения в основном для автобусов различных классов, а также для специального транспорта. Баллоны для хранения компримированного природного газа (КПГ) установлены в нишах, которые образованы на крыше и утоплены частично в салон автобуса, полость ниш герметизирована от салона. В зоне размещения ложементов для баллонов выполнены шпангоуты для передачи нагрузки на раму шасси через стойки в стенках кузова и вертикальные стойки поручней, соединенных через пол салона с силовой рамой автобуса. На кожухах выполнены лючки для доступа снаружи и из салона к газовой арматуре, размещенной на баллонах. Технический результат при осуществлении изобретения заключается в достижении эффективных характеристик массовых, центровочных, аэродинамических, экономических, эксплуатационных, увеличения ресурса и повышения безопасности при эксплуатации автобуса с газобаллонной установкой на КПГ. 8 ил.

Автобус с газобаллонной установкой на компримированном природном газе, содержащий двигатель внутреннего сгорания, баллоны для хранения компримированного природного газа, расположенные на крыше автобуса, элементы наполнительно-расходной аппаратуры, расходные и заправочные трубопроводы, кожухи с обтекателями, отличающийся тем, что баллоны для хранения компримированного природного газа установлены в нишах, которые образованы на крыше автобуса и утоплены частично в салон автобуса, полости ниш герметизированы от салона, в зоне размещения ложементов для баллонов выполнены шпангоуты для передачи нагрузки на раму шасси через стойки в стенках кузова и вертикальные стойки поручней, соединенные через пол салона с силовой рамой автобуса, на кожухах выполнены лючки для доступа снаружи и из салона к газовой арматуре, размещенной на баллонах.