RU2264319C2

RU2264319C2 - Wheeled road vehicle with aerodynamic wing and flap

Info

Publication number: RU2264319C2
Application number: RU2003129081/11A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Нигматуллин (RU); Н.Ф. Нигматуллин
Original assignee: Нигматуллин Нургазиз Фаттахович
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-11-20
Also published as: RU2003129081A

Abstract

FIELD: road transport.

SUBSTANCE: invention relates to road vehicles with wagon type body, particularly, to intercity service buses. Proposed vehicle contains running gear, mechanisms and instruments of control, internal combustion engine, power transmissions, electrical equipment, wheels with brake mechanisms, wagon-type body, driver's cab, windows, doors, and seats rationally arranged in body. Aerodynamic wing is installed on load-bearing beam over body roof with angle of attack of aerofoil-section chord equal to 10-15 degrees in zone of rear axle on area up 1/3 in length of body longitudinal axis. Ends of wing are turned downwards at right angle. Wing is made with concave upper and flat lower surfaces and with flap provided with fins on ends in rear part of aerodynamic wing and installed on their axle on hinge supports for tilting upwards through 35-45 degrees, when driver pushes control lever coupled with springs of roller-and-cable mechanisms, and returning in initial position when control lever at right hand of driver is pulled.

EFFECT: improved reliability and increased service life of brake mechanisms and use of systems decelerating inertia forces of wheeled vehicle.

2 dwg

Description

Изобретение относится к колесному автотранспорту с кузовом вагонного типа, в частности междугородного автобуса.The invention relates to wheeled vehicles with a wagon-type body, in particular a long-distance bus.

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.Wheel vehicles with a wagon-type body (buses) occupy an important place in the transportation of passengers, especially on intercity routes. Improving the safety and efficiency of its work is an important technical and economic task. One of the important tasks is to improve the reliability and durability of brake mechanisms and the use of systems that slow down the inertial forces of wheeled vehicles.

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.Buses of type LiAZ-5256 (R.ZH.02. Automobile and city transport No. 7, 2003) LAZ-52078 (magazine Automobile transport No. 10, 2002. Moscow. Engineering) Volzhanka (Prospects for the development of bus production in Volgograd : Volg publishing house GTU 2002), equipped with brake systems on wheels and gear shifting units under difficult road and meteorological conditions, for example, at speeds of 60 km or more and more, are unable to effectively slow down inertial forces and stop the car on a safe track.

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).On buses inertial forces. arising above the axis of the rear axle, transverse to the longitudinal axis of the body, create tipping moments. The occurrence of such facts is confirmed by traffic accidents in recent years. In Russia, the risk of death on the roads is 2-4 times higher than in countries with higher motorization (Automotive Transport magazine No. 7 for 2003, Moscow. Engineering).

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.The closest prototype is LAZ-52078 (Lviv Bus Plant. Automobile Transport Magazine No. 10 for 2002). LAZ buses with a total length of 11.6 m, a gross weight of 16,000 kg, the number of seats: 47, total 47. The power unit Yam 3236 is NOT, power is 230 hp, top speed is 105 km / h. The disadvantage of this prototype is the lack of a mechanism that slows down the inertial speed before braking with wheel brakes.

Поэтому органы управления автобуса ЛАЗ не всегда обеспечивают безопасность езды на скорости, близкой к максимальной (105 км/час).Therefore, the controls of the LAZ bus do not always ensure safe driving at a speed close to the maximum (105 km / h).

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.In order to improve driving safety, especially under difficult weather and road conditions and improve technical and economic characteristics, it is proposed to use the aerodynamic forces created by the oncoming air flow. For the effective use of aerodynamic forces in the safe control of a bus (wheeled vehicle), an aerodynamic wing with a shield deflecting up to 35-45 degrees under the influence, in particular, of springs controlled by the driver using the lever of the cable-roller mechanism, is installed above the body in the area of the rear axle. The aerodynamic wing of an asymmetric profile with a concave upper and flat lower surfaces, having a maximum chord thickness of about 1/20 of the profile length and up to 1/3 of the longitudinal axis of the body, consists of two parts: the front - 2/3 of the profile length and the rear - 1 / 3 profile lengths. The front part is mounted with its ends bent downwards to the longitudinal power beams of the body and forms a channel for confluent oncoming air flow, and the rear part is a shield, which is mounted by the ends of its axis on supports and springs, deflecting the shield across the movement upwards by 35-45 degrees, forming aerodynamic force slowing the inertia of the car before braking with wheel brakes.

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.Depending on the speed of the vehicle, part of the oncoming air flow, due to the presence of a certain angle of attack (10-15 °) and the aerodynamic profile of the wing, draining along the channel, is compressed, creates pressure under the wing, and the air flow enveloping the concave upper surface of the wing forms a vacuum over the wing.

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.The pressure difference determines the magnitude of the lifting force directed upward, perpendicular to the longitudinal axis of the body. The lifting force compensates for the equal gravity of the car’s mass, reduces the pressure on the chassis, rear axle and wheels of the car. In addition, a stream of air, escaping from under the wing, tends to go back in a straight line and exclude turbulences that adversely affect the stability of transport.

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».The shield (the back of the aerodynamic wing) serves as a mechanism for slowing inertial forces before braking. It is controlled by the driver by transferring the lever of the spring-cable-roller mechanism “from yourself” or “to yourself”.

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.When the flap is deflected upwards, for example by 35-45 °, the force of the oncoming air flow presses on the flap surface from above, perpendicular to the transverse axis of the car, increases the load on its wheels and increases the tire grip necessary for braking.

Кроме того, концевые щеки - кили щитка направляют струю воздуха параллельно продольной оси кузова, что повышает устойчивость автомобиля.In addition, the end cheeks - keels of the flap direct a stream of air parallel to the longitudinal axis of the body, which increases the stability of the car.

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.Certain theoretical calculations and analysis of available patent and technical information confirm that the use of an aerodynamic wing, especially with a shield, is a progressive direction in the modernization of the bus fleet, in particular intercity buses.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг.1. Схема расположения аэродинамического крыла с щитком над крышей автобуса.Figure 1. The layout of the aerodynamic wing with a shield over the roof of the bus.

Фиг.2. Аэродинамическое крыло с щитком.Figure 2. Aerodynamic wing with a visor.

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.Body roof 1, aerodynamic wing 2, flap 3 (in the initial position), flap axis 4, mounting, bent wing end 5, wing profile line 6, flap in upward deflected position 7, flank 8, keel of flap 9, spring 10, air flow: Q ₁ , Q ₂ , Q _T , lifting force Y, angle of attack of the wing, angle β of deflection of the flap, gravity G, pressure force of the flap G _w , vehicle speed 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.To repay the inertial power of the car, the driver moves the control lever "on his own." At the same time, the shield 3, under the action of the spring 10 of the roller-cable mechanism, deviates upward 7, creates a braking force G _Щ , enhances the adhesion of the wheels to the road, and when the lever located in the driver’s cabin is on the right side, the shield 3 “returns” to its original position position. At the speed V of the bus, the aerodynamic wing 2 forms a lifting force Y, which reduces the gravity G acting on the undercarriage of the car, including the wheel mechanisms.

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).The pressure forces of the oncoming air flow to the wing depend on the length of the profile, the thickness of the profile, the position of the maximum thickness, concavity, angle of attack, the geometric dimensions of the wing and shield, as well as the speed of the incoming flow (vehicle speed).

Желательно, чтобы точки приложения аэродинамических сил совпадали с центром тяжести в районе заднего моста автомобиля.It is desirable that the points of application of aerodynamic forces coincide with the center of gravity in the rear axle of the vehicle.

Использование аэродинамических сил в замедлении инерционных сил автобуса является прогрессивным направлением, не требующим сложных технических решений.The use of aerodynamic forces in slowing down the inertial forces of a bus is a progressive direction that does not require complex technical solutions.

Claims

Wheel vehicles with an aerodynamic wing and a shield, containing a running gear, mechanisms and control devices, an internal combustion engine, power transmissions, electrical equipment, wheels, a wagon-type body, a driver’s cabin, windows, doors, seats, arranged according to the most rational scheme, characterized in that that above the roof of the body with an angle of attack of the chord of the profile 10-15 ° in the area of the rear axle on an area of up to 1/3 along the length of the longitudinal axis of the body, an aerodynamic wing is installed on the power beam with its ends bent down at a right angle, made with a concave upper and flat lower surfaces and with a shield having keels at the ends, located in the rear of the aerodynamic wing and mounted on its axis on hinged supports with the possibility of deflecting the top by 35-45 ° when the driver moves the control lever “away from you”, associated, in particular, with the springs of the roller-tread mechanism, and return to the starting position when translating the control lever "to yourself", located under the right hand of the driver.