ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ВАГОН
RAILWAY CAR

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к высокоскоростным пассажирским и грузовым поездам.
Известен железнодорожный вагон, содержащий тележки с колесными парами, элементы сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы подъема/опускания хвостовой/головной части крыльев [1]. Железнодорожный вагон движется по железнодорожному пути, имеющему ровные участки, спуски и подъемы, с различными скоростями, что требует изменения положения (угла наклона) и подъемной силы крыльев.
Задачей изобретения является упрощение элементов поддержки и увеличение подъемной силы крыльев.
Технический результат достигается тем, что в железнодорожном вагоне, содержащем тележки с колесными парами, элементы сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы подъема/опускания хвостовой/головной части крыльев, каждое крыло выполнено с возможностью качания на оси, установленной в элементах поддержки крыльев, имеющих вид неподвижных боковых стоек, причем массы головной и хвостовой частей уравновешены относительно оси. По бокам крыла выполнены пазы, ограничивающие его качание. Нижняя/верхняя аэродинамическая поверхность крыла выполнена волнистой. В поперечном сечении волнистость аэродинамической поверхности имеет вид синусоиды.
На фиг.1 изображен железнодорожный вагон с качающимися крыльями, имеющими ровные верхние и нижние аэродинамические поверхности, вид сбоку, на фиг.2 - вид на фиг.1 по А; на фиг.3 изображен механизм качания крыла; на фиг.4 показано крыло, верхняя и нижняя аэродинамические поверхности которого выполнены волнистыми (по синусоиде); на фиг.5 изображен фрагмент фиг.2 с крылом, соответствующим фиг.4.
Железнодорожный вагон, например, пассажирского поезда с локомотивом, обеспечивающим высокие скорости (более 100 км/ч) движения по железнодорожному (рельсовому) пути, содержит двухосные тележки 1 с колесными парами 2, раму 3 с элементами 4 сделки, цельнометаллический кузов 5 с покатой крышей 6, окнами, дверями для входа/выхода пассажиров (фиг.1 и 2). Над крышей кузова на боковых стойках 7, выполняющих функцию элементов поддержки, установлено, по меньшей мере, одно крыло 8, обладающее подъемной силой при перемещении в воздушной среде. Крыло имеет выпуклую верхнюю 9 и плоскую нижнюю 10 аэродинамические поверхности. Боковые поверхности 11 крыла могут быть ровными или выпуклыми. Крыло выполнено с возможностью качания на оси 12, причем массы головной 13 и хвостовой 14 его частей уравновешены относительно оси. Ось неподвижно закреплена в крыле с возможностью качания (поворота) в подшипниках (не показаны) боковых стоек. Ось может быть неподвижно закреплена в боковых стойках при свободном качании крыла. По бокам крыла выполнены пазы 15, ограничивающие его качание. Хвостовая (головная) часть крыла снабжена механизмом 16 ее подъема/опускания, состоящим, например, из пневмоцилиндра 17, штока 18 с шарниром 19, перемещающимся по выполненной в крыле канавке 20 (фиг.3). В крыше установлено уплотнение 21 для штока. Механизм подъема/опускания хвостовой (головной) части крыла сообщается с системой (не показана) распределения сжатого воздуха. Для подъема/опускания хвостовой (головной) части крыла возможно использование иного механизма, например кулачкового, рычажного, червячного. Нижняя и верхняя аэродинамические поверхности крыла могут быть выполнены волнистыми (фиг.4 и 5). В поперечном сечении (не показано) волнистость нижней и верхней аэродинамических поверхностей имеет вид синусоиды 22 (аналог - лист шифера).
Железнодорожный вагон изготавливают следующим образом.
Изготавливают раму 3 с элементами 4 сцепки, двухосные тележки 1 с колесными нарами 2. На раму устанавливают цельнометаллический кузов 5 с окнами и дверями для входа/выхода пассажиров.
Из гладкого листового материала, например, нержавеющей стали, сплавов алюминия, пластмассы, изготавливают крылья 7, имеющие ось 12, головную 13 и хвостовую 14 части, верхняя 9 и нижняя 10 аэродинамические поверхности которых могут быть ровными (фиг.1-3) или волнистыми (фиг.4 и 5). Волнистые поверхности в заготовках из листового материала, например нержавеющей стали, получают методом выдавливания с последующей сваркой, пайкой каждого края, имеющего вид синусоиды 22. Готовое крыло с волнистыми аэродинамическими поверхностями, осью, боковыми поверхностями 11, имеющими пазы 15, канавкой 20 в хвостовой (головной) части можно получить методом литья из расплава пластмассы, алюминия.
Крылья устанавливают над крышей 6 кузова с опорой на боковые стопки 7, выполняющие функцию элементов поддержки. Снизу к хвостовой (головной) части крыла присоединяют механизм 16 подъема/опускания, состоящий, например, из пневмоцилиндра 17, расположенного под крышей, штока 18 с шарниром 19, перемещающимся по выполненной в крыле канавке. Уплотнение 21, изготовленное, например, из промасленного войлока, обеспечивает свободный ход штока. Подъем/опускание хвостовой (головной) части крыла осуществляют посредством подачи к пневмоцилиндру сжатого воздуха, изменяя тем самым его подъемную силу. Существенного увеличения подъемной силы можно достичь при оснащении железнодорожного вагона крыльями с волнистой поверхностью. Увеличение подъемной силы происходит за счет увеличения площади контакта верхней и нижней аэродинамических поверхностей крыла (длина синусоиды больше длины прямой) с воздушной средой.
При движении железнодорожного вагона поток встречного воздуха, воздействуя на прикрепленные к кузову крылья, создает подъемную силу, вследствие чего уменьшается давление колес на железнодорожный (рельсовый) путь. Это повышает ресурс (продолжительность эксплуатации, сохранность полотна) железнодорожного пути, снижает износ колесных пар, уменьшает затраты топлива/электроэнергии локомотивом. При этом упрощается конструкция элементов поддержки и управление положением крыльев.
Источники информации
1. KR 20030084876, 2003.