Кузов вагона трубопроводного транспорта

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, а конкретнее к устройству кузова экипажа трубопроводного транспорта.
Известен кузов головного вагона высокоскоростного электропоезда «Сокол» (Под ред. Ковалева В.И. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. Т. 1. - СПб., 2001. - С. 145). Цельносварной цельнонесущий кузов «Сокола» изготовлен из алюминиевых сплавов, за счет чего достигается улучшение массогабаритных показателей. В стенках кузова выполнены проемы для подвода охлаждающего воздуха для двигателя и электрооборудования и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств. Также в кузове имеются эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов.
Данный кузов головного вагона высокоскоростного электропоезда «Сокол» характеризуется большим значением аэродинамического сопротивления из-за того, что поток воздуха, набегающий на лобовую часть головного вагона, приобретает турбулентный характер.
Также известен кузов головного вагона высокоскоростного поезда, выбранный в качестве прототипа (RU 24670 U1, В61Д 17/00-25/00 20.08.2002), содержащий цельносварной цельнонесущий корпус, в котором выполнены проемы для подвода воздуха для охлаждения двигателя и электрооборудования и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств и эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов, с лобовой частью кузова, выполненной перфорированной, причем отверстия соединены шлангами с входными патрубками коллектора, выходные патрубки которого соединены с помощью шлангов с насосами, которые жестко закреплены внутри нижнего отсека головной части кузова.
Основным недостатком данного кузова головного вагона высокоскоростного поезда является относительно большое аэродинамическое сопротивление, т.к. перфорирование лобовой части головного вагона предназначено только для уменьшения аэродинамического сопротивления лобовой части головного вагона высокоскоростного поезда. Если высокоскоростной поезд состоит из одного вагона, во время его движения в трубе возникает избыточное давление воздуха перед кузовом вагона высокоскоростного поезда, а за кузовом вагона - разрежение, т.е. возникает так называемый поршневой эффект.
Задачей настоящей полезной модели является уменьшение аэродинамического сопротивления кузова вагона трубопроводного транспорта за счет использования энергии потоков набегающего воздуха для уменьшения поршневого эффекта кузова и аэродинамического сопротивления.
Технический результат достигается за счет того, что кузов вагона трубопроводного транспорта, содержащий цельносварной цельнонесущий корпус, в котором выполнены проемы для подвода воздуха для охлаждения двигателя и электрооборудования и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств и эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов, с лобовой частью кузова, выполненной перфорированной, а перфорированные отверстия соединены шлангами с входными патрубками коллектора, при этом дополнительно содержит воздухопровод, расположенный вдоль корпуса вагона, вход которого соединен с выходом коллектора, а выход установлен в отверстии, выполненном в задней части кузова.
Предлагаемое устройство показано на фиг. 1 (вид в профиль), фиг. 2 (вид спереди). Кузов вагона трубопроводного транспорта, корпус которого выполнен из алюминиевого сплава или стеклопластика, который передвигается в трубе 2, содержит проемы для подвода воздуха для охлаждения двигателя и электрооборудования и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств и эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов (на рис. не показаны). Обшивка лобовой части 3 корпуса 1 выполнена перфорированной. Перфорированные отверстия 4 соединяются с помощью шлангов 5 с входными патрубками 6 коллектора 7, выход которого соединен с входом воздухопровода 8, выход которого установлен в отверстии, выполненном в задней части кузова 1.
Работа кузова вагона трубопроводного транспорта осуществляется следующим образом. При движении корпуса 1 (фиг. 1) в трубе 2, на поверхности лобовой части 3 корпуса 1 создается пограничный слой воздуха, начинают зарождаться турбулентные пятна. Перфорированные отверстия 4 (фиг. 2) захватывают воздушные завихрения и по шлангам 5 (фиг. 1) воздух проходит через входные патрубки 6, коллектор 7 и затем уходит через воздухопровод 8 в полость трубы 2 за корпусом 1. В результате отмеченного граничный слой воздуха, набегающий на лобовую часть 3 корпуса 1, сохраняет ламинарный характер, а захваченные турбулентные зарождения через воздухопровод 8 уходят за корпус 1 в полость трубы 2. Таким образом, выравниваются давления перед и за корпусом 1.
При движении корпуса 1 в полости трубы 2 возникает так называемый поршневой эффект. Суть этого явления заключается в следующем: движение корпуса 1 в трубе 2, особенно при условии, что площадь сечения корпуса 1 больше площади воздушного зазора между последним 1 и стенками трубы 2, вызывает увеличение давления воздуха перед корпусом 1 кузова вагона трубопроводного транспорта и уменьшение за ним, то есть разрежение. Вследствие этого возникает, помимо силы аэродинамического сопротивления, действующей на лобовую часть корпуса 1 кузова вагона трубопроводного транспорта 3, возникает сила, вызванная перепадом давления на задней части корпуса 1, которая оказывает также тормозящий эффект на корпус 1 кузова трубопроводного транспорта. Система отвода воздуха, состоящая из перфорированных отверстий 4, соединенных с помощью шлангов 5 с входными патрубками 6 коллектора 7, который в свою очередь соединен с воздухопроводом 8, устранит возникающую тормозную силу из-за выравнивания давлений перед и за корпусом 1.
Как можно заметить, использование системы отвода набегающего воздуха за корпус 1 позволяет не только уменьшить лобовое аэродинамическое сопротивление, но практически устранить тормозную силу, обусловленную меньшим значением давления за корпусом 1 по сравнению с давлением перед лобовой части корпуса 1. Отмеченный факт приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления кузова вагона трубопроводного транспорта.