КОЛЕСНЫЙ АВТОТРАНСПОРТ С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КРЫЛОМ И ЩИТКОМ Российский патент 2005 года по МПК B62D35/00 B60T1/16 

Изобретение относится к колесному автотранспорту с кузовом вагонного типа, в частности междугородного автобуса.

Колесный автотранспорт с кузовом вагонного типа (автобусы) занимает важное место в перевозке пассажиров, особенно на междугородных маршрутах. Повышение безопасности и эффективности его работы является важной технической и экономической задачей. Одной из важных задач является улучшение надежности и долговечности тормозных механизмов и использование систем, замедляющих инерционные силы колесного транспорта.

Автобусы типа ЛиАЗ-5256 (Р.Ж.02. Автомобильный и городской транспорт №7, 2003 год) ЛАЗ-52078 (журнал Автомобильный транспорт №10, 2002 год. Москва. Машиностроение) «Волжанки» (Перспективы развития автобусного производства г. Волгоград: издательство Волг ГТУ 2002 год), оснащенные тормозными системами на колесах и агрегатами переключения скоростей при сложных дорожных и метеорологических условиях, например, на скорости 60 и более км/час, неспособны эффективно замедлить инерционные силы и остановить машину на безопасном участке пути.

На автобусах инерционные силы. возникающие выше оси заднего моста, поперек продольной оси кузова, создают опрокидывающие моменты. Возникновение таких фактов подтверждается дорожно-транспортными происшествиями последних лет. В России риск гибели на дорогах в 2-4 раза выше, чем в странах с более высокой автомобилизацией (журнал «Автомобильный транспорт» №7 за 2003 г. Москва. Машиностроение).

Наиболее близким прототипом является ЛАЗ-52078 (Львовский автобусный завод. Журнал «Автомобильный транспорт» №10 за 2002 год). Автобусы ЛАЗ габаритной длиной 11,6 м, полная масса 16000 кг, число мест: для сидения 47, общее - 47. Силовой агрегат Ям 3236 НЕ, мощность 230 л.с., максимальная скорость 105 км/час. Недостатком этого прототипа является отсутствие механизма, замедляющего инерционную скорость перед торможением колесными тормозами.

Поэтому органы управления автобуса ЛАЗ не всегда обеспечивают безопасность езды на скорости, близкой к максимальной (105 км/час).

В целях повышения безопасности езды, особенно при сложных метеорологических и дорожных условиях и улучшения технико-экономических характеристик, предлагается использовать аэродинамические силы, создаваемые встречным воздушным потоком. Для эффективного использования аэродинамических сил в безопасном управлении автобусом (колесным автотранспортом) над кузовом в районе заднего моста устанавливается аэродинамическое крыло с щитком, отклоняющимся вверх на 35-45 градусов под действием, в частности, пружин, управляемых водителем при помощи рычага тросово-роликового механизма. Аэродинамическое крыло несимметричного профиля с вогнутой верхней и плоской нижней поверхностями, имеющее максимальную толщину хорды около 1/20 части длины профиля и до 1/3 длины продольной оси кузова состоит из двух частей: передней - шириной 2/3 длины профиля и задней - 1/3 длины профиля. Передняя часть монтируется своими загнутыми вниз концами к продольным силовым балкам кузова и образует канал для стечения потока встречного воздуха, а задняя часть - щиток, устанавливается концами своей оси на опоры и пружины, отклоняющие щиток поперек движения вверх на 35-45 градусов, образуя аэродинамическую силу, замедляющую инерцию автомобиля до торможения колесными тормозами.

В зависимости от скорости движения автомобиля часть встречного воздушного потока, благодаря наличию определенного угла атаки (10-15°) и аэродинамического профиля крыла, стекая по каналу, уплотняется, создает давление под крылом, а воздушный поток, огибающий вогнутую верхнюю поверхность крыла, образует разрежение над крылом.

Разница давлений определяет величину подъемной силы, направленной вверх, перпендикулярно продольной оси кузова. Подъемная сила компенсирует равную себе силу тяжести массы автомобиля, уменьшает давление на ходовую часть, задний мост и колеса автомобиля. Кроме того, струя воздуха, вырываясь из-под крыла, стремится назад по прямой линии и исключают завихрения, отрицательно влияющие на устойчивость транспорта.

Щиток (задняя часть аэродинамического крыла) служит как механизм замедления инерционных сил перед торможением. Он управляется водителем путем перевода рычага пружинно-тросово-роликового механизма «от себя» или «на себя».

При отклонении щитка вверх, например на 35-45°, сила встречного воздушного потока давит на поверхность щитка сверху, перпендикулярно поперечной оси автомобиля, увеличивает нагрузку на его колеса и повышает сцепление шин с дорогой, необходимое для торможения.

Кроме того, концевые щеки - кили щитка направляют струю воздуха параллельно продольной оси кузова, что повышает устойчивость автомобиля.

Определенные теоретические расчеты и анализ доступной патентной и технической информации подтверждают, что использование аэродинамического крыла, особенно с щитком, является прогрессивным направлением в модернизации автобусного парка, в частности автобусов междугороднего назначения.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1. Схема расположения аэродинамического крыла с щитком над крышей автобуса.

Фиг.2. Аэродинамическое крыло с щитком.

Крыша кузова 1, аэродинамическое крыло 2, щиток 3 (в исходном положении), ось щитка 4, монтажный, загнутый конец крыла 5, линия профиля крыла 6, щиток в отклоненном вверх положении 7, бок кузова 8, киль щитка 9, пружина 10, воздушный поток: Q₁, Q₂, Q_T, подъемная сила Y, угол α атаки крыла, угол β отклонения щитка, сила тяжести G, сила давления щитка G_ш, скорость автомобиля V.

Для погашения инерционной силы автомобиля водитель переводит рычаг управления «от себя». При этом щиток 3 под действием пружины 10 роликово-тросового механизма отклоняется вверх 7, создает тормозящую силу G_щ, усиливает сцепление колес с дорогой, а при переводе рычага, расположенного в кабине водителя с правой стороны, "на себя" щиток 3 возвращается в исходное положение. На скорости V автобуса аэродинамическое крыло 2 образует подъемную силу Y, которая уменьшает силу тяжести G, действующую на ходовую часть автомобиля, в том числе на колесные механизмы.

Силы давления встречного воздушного потока на крыло зависят от длины профиля, толщины профиля, положения максимальной толщины, вогнутости, угла атаки, геометрических размеров крыла и щитка, а также скорости набегающего потока (скорости движения автомобиля).

Желательно, чтобы точки приложения аэродинамических сил совпадали с центром тяжести в районе заднего моста автомобиля.

Использование аэродинамических сил в замедлении инерционных сил автобуса является прогрессивным направлением, не требующим сложных технических решений.

Изобретение относится к колесному автотранспорту с кузовом вагонного типа, в частности междугородного автобуса. Колесный автотранспорт с аэродинамическим крылом и щитком содержит ходовую часть, механизмы и приборы управления, двигатель внутреннего сгорания, силовые передачи, электрооборудование, колеса с тормозными механизмами, кузов вагонного типа, кабину водителя, окна, двери, сиденья, компонованные по наиболее рациональной схеме. Над крышей кузова с углом атаки хорды профиля 10-15 градусов в зоне заднего моста на площади до 1/3 по длине продольной оси кузова установлено на силовой балке своими загнутыми вниз под прямым углом концами аэродинамическое крыло, выполненное с вогнутой верхней и плоской нижней поверхностями и со щитком, имеющим кили на концах, размещенным в задней части аэродинамического крыла и установленным на своей оси на шарнирных опорах с возможностью отклонения вверх на 35-45 градусов при переводе водителем рычага управления «от себя», связанного с пружинами ролико-троссового механизма, и возврата в исходное положение при переводе рычага управления «на себя», расположенного под правой рукой водителя. Технический результат - улучшение надежности и долговечности тормозных механизмов и использование систем, замедляющих инерционные силы колесного транспорта. 2 ил.

Колесный автотранспорт с аэродинамическим крылом и щитком, содержащий ходовую часть, механизмы и приборы управления, двигатель внутреннего сгорания, силовые передачи, электрооборудование, колеса, кузов вагонного типа, кабину водителя, окна, двери, сиденья, компонованные по наиболее рациональной схеме, отличающийся тем, что над крышей кузова с углом атаки хорды профиля 10-15° в зоне заднего моста на площади до 1/3 по длине продольной оси кузова установлено на силовой балке своими загнутыми вниз под прямым углом концами аэродинамическое крыло, выполненное с вогнутой верхней и плоской нижней поверхностями и со щитком, имеющим кили на концах, размещенным в задней части аэродинамического крыла и установленным на своей оси на шарнирных опорах с возможностью отклонения верх на 35-45° при переводе водителем рычага управления «от себя», связанного, в частности, с пружинами роликово-троссового механизма, и возврата в исходное положение при переводе рычага управления «на себя», расположенного под правой рукой водителя.