Обтекатель кузова автопоезда Советский патент 1983 года по МПК B62D35/00 B62D37/02 

1чЭ

сл

СД

О5

со

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а частности к обтекателям кузовов автопоездов, служащим для уменьшения аэродинамического сопротивления воздуха при движении автопоезда и тем самым для снижения расхода топлива.

Известен обтекатель кузова автопоезда, выполненный в виде экрана, установленного наклонно на крыше кабины тягача и закрепленный на ней посредством соединительных элементов.

Центральная часть экрана имеет круглые или щелевые отверстия. При движении автопоезда поток воздуха частично отбрасывается плоской и выпуклыми поверхностями щита на крышу и боковые стенки кузовафургона, а частично проходит через отверстия плоской части щита в направлении передней стенки кузова. При этом в зазоре между кабиной и кузовом образуется область турбулентного движения воздуха с небольшими завихрениями, которые препятствуют попаданию воздушных потоков в этот зазор сверху и сбоку 1.

Недостатком данного обтекателя является наличие у экрана плоской центральной части с отверстиями, что делает его эффективным только при небольших расстояниях между кабиной и кузовом. При увеличенных указанных расстояниях - порядка одного метра и более (что типично для автопоездов - контейнеровозов) такой обтекатель малоэффективен, так как скорость отклоняемого им вверх воздушного потока будет недостаточна для того, чтобы он попал на крышу контейнера. Скорость скользящего по поверхности обтекателя воздушного потока будет уменьшаться также вследствие наличия в экране отверстий. В результате поток будет срываться в зазор между кабиной и контейнером, ударяясь в его переднюю стенку, что вызывает заметное повышение аэродинамического сопротивления автопоезда.

Наиболее близким к предлагаемому является обтекатель кузова автопоезда, выполненный в виде экрана, имеющего вогнутую лобовую поверхность, сопряженную нижней кромкой с крышей кабины тягача по дуге, и наклонно закрепленный на крыше посредством соединительных элементов. Дуга сопряжения нижней кромки экрана с крышей кабины обращена в сторону полуприцепа вогнутой частью, а верхняя кромка экрана выполнена прямолинейной 2.

При таком выполнении экрана встречный поток воздуха, попав на экран, закручивается вокруг горизонтальной оси, теряя значительное количество кинетической энергии, в результате чего при yвieличeнныx расстояниях между кабиной и кузовом полуприцепа (порядка 2 м) поток не достигает крыши полуприцепа, попадая на его переднюю стенку, что снижает эффективность такого обтекателя.

Цель изобретения - уменьшение расхода топлива путем снижения аэродинамического сопротивления движению автопоезда с увеличенным расстоянием между кабиной тягача и кузовом полуприцепа.

Поставленная цель достигается тем, что образующая вогнутой поверхности экрана расположена параллельно продольной плоскости симметрии тягача, дуга сопряжения нижней кромки экрана с . крышей кабины обращена выпуклой частью в сторону полуприцепа, а верхняя кромка экрана эквидистантна нижней его кромке, при этом радиус кривизны указанной вогнутой поверхности составляет 0,5-2,0 от ширины экрана, высота последнего составляет 0,7-1,2 от величины превышения передней стенки кузова полуприцепа над крышей кабины, а угол наклона экрана относительно крыши кабины составляет 40-70°.

Такое выполнение обтекателя позволяет сконцентрировать воздушный поток, идущий над кабиной, в одну направленную струю, не давая ему растекаться по поверхности экрана. В результате, скорость воздушного потока, отбрасываемого на крышу полуприцепа, значительно возрастает, что обеспечивает потоку достаточное ускорение для попадания на крыщу полуприцепа при увеличенных расстояниях между кабиной и передней стенкой кузова.

На фиг. 1 показан автопоезд с обтекателем на крыше кабины тягача, общий вид; на фиг. 2 - общий вид обтекателя, установленного на кабине тягача, в рабочем положении; на фиг. 3 - обтекатель с элементами крепления к кабине тягача, вид сбоку; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - график влияния радиуса кривизны обтекателя с вогнутым экраном на эффективность снижения аэродинамического сопротивления в зависимости от различных расстоянияй между кабиной и полуприцепом.

Обтекатель кузова автопоезда выполнен в виде экрана 1, установленного наклонно на крыше 2 кабины 3 тягача. Экран 1 имеет вогнутую лобовую поверхность 4 (фиг. 5), сопряженную с крышей кабины. Дуга сопряжения нижней кромки 5 экрана с крышей 2 кабины обращена выпуклой чартью в сторону полуприцепа 6. Верхняя кромка 7 экрана эквидистантна нижней. При этом образующая вогнутой поверхности 4 экрана, представляющая собой прямую линию, расположена параллельно продольной плоскости симметрии тягача. Отношение радиуса R кривизны экрана 1 к его ширине В (фиг. 5) составляет 0,5-2.

Ширина экрана соответствует ширине кабины 3, при этом высота экрана составляет 0,7-1,2 от величины превышения передней стенки 8 полуприцепа 6 над кабиной 3. Угол А наклона экрана относительно крыши кабины составляет 40-70°.

Экран I устанавливается на крыше 2 кабины 3 посредством продольных балок 9, которые крепятся к крыше 2 путем присоединения их к передней и задней кромкам водосточного желоба 10. Верхняя часть экрана закреплена при помош.и стоек 11, которые соединяют верхние кронштейны 12 экрана с задними кронштейнами 13, расположенными на балках 9. Нижние кронштейны 14 экрана соединены с передними кронштейнами 15 балок 9.

На фиг. 1 стрелками 16 показан набегаюший воздушный поток и изменение его направления за счет вогнутого экрана 1 при движении автопоезда.

Обтекатель работает следующим образом.

Воздушнььй поток 16, возникающий при движении автопоезда и перемещающийся над кабиной тягача, попадает на лобовую вогнутую поверхность 4 экрана 1. При этом поток концентрируется указанной поверхностью экрана в струю, и скорость воздушного потока возрастает. За счет этого воздушный поток 16 может преодолевать большее, по сравнению с обычными автопоездами, расстояние между кабиной и кузовом, попадая на крышу полуприцепа 6.

Поскольку при движении по вогнутому экрану скорость воздушного потока повышается, то экран 1 можно установить под меньшим углом относительно крыши 2 кабины, что в свою очередь обеспечивает дополнительное снижение лобового аэродинамического сопротивления от самого обтекателя.

На представленном графике (фиг. 6) показано влияние радиуса R кривизны предлагаемого обтекателя на его эффективность в части снижения аэродинамического сопротивления автопоезда при различных расстояниях между кабиной и полуприцепом 6, где PW - аэродинамическое сопротивление автопоезда без обтекателя; R,, - аэродинамическое сопротивление автопоезда, оборудованного обтекателем с различной кривизной вогнутой поверхности 4 экрана 1. Кривая 1-R 0 (плоский щит); кривые II П1, IV и V - соответственно R 3B, R 2В, R B и R 1/2B.

График показывает, что обтекатель с плоским экраном (кривая I) эффективен только при небольших расстояниях. L. При малой кривизне щита обтекателя R 3B

5 (кривая 11) эффективность вогнутого экрана обтекателя при больц1их расстояниях L также мала и близка к эффективности плоского экрана. Значительно эффективнее обтекатели, имеющие радиус кривизны щита R 2В (кривая III) и R B (кривая IV).

Обтекатель с радиусом кривизны щита R 1/2В (кривая V) уступает двум предыдущим обтекателям при расстояниях - -1,5 м, но превышает их по эффективности при ,5M.

г Приведенные данные позволяют считать оптимальным для автопоездов седельного типа со значительными расстояниями между кабиной тягача и кузовом использование вогнутого экрана с радиусом кривизны, находящимся в диапазоне R 1/2B-2В.

0 Использование лобового обтекателя в виде вогнутого экрана с радиусом кривизны, находящимся в указанных пределах, обеспечивает наиболее эффективное снижение аэродинамического сопротивления седельных автопоездов, в том числе имеющих увеличенное расстояние между кабиной и полуприцепом.

Использование такого обтекателя позволяет уменьшить угол наклона экрана относительно крыши кабины, что снижает лобовое сопротивление самого обтекателя и тем самым дополнительно уменьшает сопротивление движению автопоезда.

Уменьшение аэродинамического сопротивления автопоезда за счет использования предлагаемого обтекателя позволяет снизить расход тоцлива примерно на 5% при одновременном повышении средней эксплуатационной скорости, автопоезда.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого обтекателя на се0 дельных автопоездах составит около 3,5 млн, руб. при выпуске 6 тыс,шт. в год. Возможный объем использования обтекателя в народном хозяйстве может составить 12 тыс. шт., при этом экономический эффект составит 7 млн. руб.

ОБТЕКАТЕЛЬ КУЗОВА АВТОПОЕЗДА, выполненный в виде экрана, имеющего вогнутую лобовую поверхность, сопряженную нижней кромкой с крышей каР iMrLnO г-;;,-::::-:::.л:; .. л бины тягача по дуге, и наклонно закреп ленный на крыше посредством соединительных элементов, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива путем уменьшения аэродинамического сопротивления движению автопоезда с. увеличенным расстоянием между кабиной тягача и кузовом полуприцепа, образующая вогнутой поверхности экрана расположена параллельно продольной плоскости симметрии тягача, дуга сопряжения нижней кромки экрана с крышей кабины обращена выпуклой частью в сторону полуприцепа, а верхняя кромка экрана эквидистантна нижней его кромке, при этом радиус кривизны указанной вогнутой поверхности составляет 0,5-2,0 от ширины экрана, высота последнего составляет 0,7-1,2 от величины превышения передней стенки кузова полуприцепа над крышей ка(Л бины, а угол наклона экрана относительно крыши кабины составляет 40-70°.

/J

С

1

-W

фиг.З

.12

:23J

фиг Л 6-6

фиг. 5