ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ

М.КЛ. В 620 35/00
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ОБТЕКАТЕЛЬ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ
Заявляемое техническое решение относится к транспортному машиностроению, а именно к дополнительным устройствам кабины грузового автомобиля для улучшения ее эксплуатационных качеств, в частности, обеспечивающих снижение аэродинамического сопротивления и повышения комфорта.
На автоперевозках грузов на большие расстояния используются грузовые автомобили, к кабинам которых предъявляется ряд требований, часто противоречащих друг другу: в частности, это условия аэродинамичности формы кабины, обеспечение оптимальных условий труда и эргономики (хороший обзор и возможность встать в кабине в полный рост, что связано с увеличением площади остекленения и высоты кабины). Большие размеры лобовых стекол обусловлены, помимо обеспечения обзорности и комфорта для водителя, также и эстетическими нормами. Однако различные климатические и дорожные условия эксплуатации зачастую вынуждают применять соответствующие дополнительные устройства, повышающие безопасность движения и производительность труда - в частности, дополнительные щитки (от мелькания дороги и наружные противосолнечные козырьки), а также различные приспособления, улучшающие обтекаемость транспортных средств.
Известна конструкция аэродинамического устройства для полуприцепов-фургонов типа Airvane, выполненного в виде изогнутых щитков-стабилизаторов, установленных вдоль передних (верхнего и боковых) ребер полуприцепа на некотором расстоянии от них, причем расстояние от передних кромок щитков до передней стенки полуприцепа больше, чем расстояние от задних кромок щитков до боковых поверхностей и крыщи полуприцепа 1,2. Таким образом, вдоль по передним ребрам полуприцепа образуется щелевидный канал с уменьщающимся просветом, что повышает скорость проходящего через него части встречного потока, смещивающегося с обтекающим с внешних сторон щитков воздухом, тем самым препятствуя образованшо зон повышенной плотности. Помимо улучшения процесса
обтекания передних острых кромок полуприцепа такая конструкция способствует созданию застойной зоны воздуха на его передней стенке, играющего роль объемного обтекателя. Недостатком такого решения являются большие аэродинамические потери из-за поворота потока на прямой угол с малым радиусом, характеризующиеся значительным коэффициентом потери давления 3.
Широко известна кабина грузового автомобиля, оборудованная верхним объемным обтекателем, смещенным от передней кромки крыши к передней стенке кузова, и противосолнечным козырьком-дефлектором, огибающим упомянутую переднюю кромку крыши кабины 4. Такая конструкция одновременно обеспечивает как улучшение комфорта и безопасности движения, так и снижает аэродинамическое сойротивление. Недостатком такого решения является недостаточно эффективная работа противосолнечного козырька в качестве дефлектора, поскольку его продольное сечение имеет ступенчатую форму, ломающего проходящий через него поток на большой угол без изменения его параметров, и, как следствие, без повышения эффективности работы обтекателя за счет упорядочивания и направления набегающего потока воздуха: внутренняя поверхность козырька и передняя кромка кабины не создают для набегающего потока оптимальных условий для его организации (как правило, поверхность козырька выполнена по относительно большому радиусу, а верхнее ребро кабины имеет закругление меньшего радиуса; кроме этого, кромка крыши кабины имеет водосточный желобок, возмущающий набегающий поток).
Известен также обтекатель грузового транспортного средства, в котором перед воздухозаборником двигателя выполнено отверстие с воронкообразной отбортовкой 5. Такое решение обеспечивает потоку воздуха более эффективную организацию с использованием эффекта суживающегося сопла (конфузора), однако имеет узкофункциональную направленность и снижает эффективность обтекателя в целом.
Наиболее близким техническим решением является конструкция обтекателя транспортного средства, содержащего передний закрьшок, выступающий за переднюю кромку крыши кабины 6. Такое решение объединяет в одном устройстве все верхние
2 аэродинамические устройства кабины (дефлектор-закрьшок, собственно обтекатель и т.д.) и
позволяет управлять организацией набегающего воздушного потока. Однако передний закрылок в данной конструкции не используется в качестве противосолнечного козырька, входной поток возмущается неровным стыком и местными полостями между крышей кабины и экраном, а конфигурация продольного профиля образуемого передним закрылком контура не позволяет ускорять проходящий через него поток, используя эффект конфузора. Кроме того, передний закрылок не изменяет направление отклоненного фронтальной поверхностью кабины набегающего потока (т.е. смешивание потоков происходит аналогично их смешиванию в случае отсутствия закрылка).
Цель технического решения - снижение лобового аэродинамического сопротивления транспортного средства при одновременном повышении комфортабельности его кабины.
Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции обтекателя транспортного средства нижIiяя кромка экрана обтекателя размещена на ребре, образованном кромкой крыш;  и верхней частью кабины, а передний закрылок выпо. ;нен в виде противосолнечного козырька, при этом сечение полости, образованной внутренней поверхностью переднего закрылка и передней частью наружной поверхности экрана, выполнено сужающимся и изогнутым вокруг кромки крыши. При этом обтекатель может быть снабжен боковыми закрылками, связывающими экран и пгередний закрылок, с образованием замкнутой в поперечном и сужающейся в продольном сечении изогнутой полости с углом изгиба менее 45°, а передний и боковые закрылки могут быть выполнены из полупрозрачного материала. Экран также может быть выполнен обьемным в виде пространственной конструкции сложной формы, например, например, выпукло-вогнутым. Выпуклая часть экрана может быть сдвинута назад от передней кромки крыши кабины и снабжена спереди адаптирующей поверхностью, расположенной под меньшим углом к крыше кабины по сравнению с выпуклой частью экрана и связывающей передний закрылоккозырек и боковые закрылки с выпуклой частью экрана. При этом адаптирующая поверхность, передний закрылок и боковые закрылки образуют единый пояс, охватьшающий верхние грани кабины, а полость может быть выполнена в виде вырезов3
карманов в экране с сужающимися в .продольном сечении и огибающими переднюю кромку крыши каналами. Кроме этого, по крайней мере, напротив одного выреза-кармана в
экране могут быть расположены отверстия для воздухозабора, например, для двигателя, а в экране напротив перемычек между вырезами-карманами могут быть выполнены отверстия для воздухозабора во внутреннюю зону обтекателя, например, типа NASA.
Размещение передней кромки обтекателя на ребре, образованном кромкой крыши и верхней частью кабины, а также наличие адаптирующей поверхности, расположенной под меньшим углом к крыше кабины по сравнению с выпуклой частью экрана, позволяет устранить негативное влияние на набегающий поток кромки крыши и ее элементов (например, водосточного желоба) и постепенно, без аэродинамических потерь, изменять его направление, а выпуклая часть экрана, сдвинутая назад от передней кромки крыши кабины, снижает как материалоемкость конструкции, так и протяженность обтекания, что предотвращает срыв потока на экране. Наличие в экране обтекателя отверстий позволяет устранить эффект подсоса воздуха в пространство между кабиной и кузовом (полуприцепом) из нижних, загрязненных набегающих потоков. Использование на входе в обтекатель профилированных (сужающихся и изогнутых на малый угол) полостей-каналов, а на перемычках между ними - воздухозаборников (например, типа NASA) позволяет получать потоки с необходимыми параметрами и направлением, что помимо улучшения аэродинамики повышает эффективность работы вентиляции и системы впуска двигателя. В целом такое решение позволяет улучшать аэродинамику различных существующих кабин без измененения их базовой конструкции.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами: на Фиг.1 изображена кабина транспортного средства с интегральным обтекателем, вид сбоку; на Фиг.2 - то же, вид сверху; на Фиг.З - сечение А-А на Фиг.2; на Фиг.4 - сечение Б-Б на Фиг.2 и Фиг5; на Фиг.З - вариант конструкции, вид сверху; на Фиг.6 сечение В-В на Фиг.З; на Фиг.7 - общий вид обтекателя в изометрии.
Интегральный обтекатель грузового автомобиля содержит объемный экран 1, установленный на крыше 2 кабины транспортного средства и включает в себя передний
закрылок 3 в виде полупрозрачного нротивосолнечного козырька, расположенного над передней кромкой крыши кабины, боковые закрылки 4 и адаптирующую поверхность 5, расположенную под меньшим углом к крыше кабины по сравнению с выпуклой частью экрана. Передний закрьшок-козырек 3 конструктивно объединен с боковыми закрылками 4 с образованием единого пояса, охватываюш;ий верхние кромки кабины, в передней части которого выполнены полости в виде вырезов-карманов 6 с сужающимся профилированным продольным сечением (вертикальным и горизонтальным), которое огибает переднюю кромку крыши 2 с углом поворота 5, меньшим 45° (Фиг.4). Напротив центрального вырезакармина в вогнутой части экрана может быть выполнено отверстие 7 для воздухозаборника двигателя (Фиг.4 и 6), либо вместо центрального выреза-кармана может быть выполнена широкая перемычка 8 (Фиг.5), напротив которой в экране размещено отверстие 7 для воздухозабора во внутреннее пространство обтекателя, вентиляционного люка 9, воздухозаборник двигателя 10 и т.п.. Перемычка 8 может опираться на крыщу 2 кабины для повышения жесткости и устойчивости конструкции, либо между ними может быть выполнен зазор для прохода части набегающего потока (Фиг.6). В перемычке 8 также могут быть выполнены отверстия для стандартно расположенных на крыще кабины сигнальных огней автопоезда 11, звуковых сигналов и т.п. (цля исключения работ по их переносу), а форма самой перемычки и отверстия в экране конструктивно образуют воздухозаборник типа NASA.
Во время движения набегающий поток воздуха встречается с фронтальной поверхностью кабины , и часть его направляется в район передней и боковых (при достаточно сильном боковом ветре) кромок крыши 2 кабины и рассекается выступающим за переднюю кромку крыши 2 закрылком-козырьком 3: одна его часть огибает закрылоккозырек снаружи, а другая попадает в вырезы-карманы 6, в суживающихся и определенным образом направленных полостях которых плавно, без потерь, изменяет направление и ускоряется. При этом предотвращается возмущение потока передним ребром кабины, так
как она перекрыта адаптирующей поверхностью 5. Часть набегающего потока поступает во внутреннее пространство обтекателя через отверстие 7: либо ускоряясь, проходя через суживающуюся изогнутую полость выреза-кармана 6 (Фиг.4), либо огибая снаружи закрьшок-козырек 3 и направляясь воздухозаборником типа NASA (Фиг.6) - в зависимости от необходимых параметров потока, попадая таким образом в вентиляционный люк 9 и в воздухозаборник двигателя 10. В случае, когда между крышей 2 и перемычкой 8 выполнен зазор (Фиг.6), часть набегающего потока проходит в него, уменьшая аэродинамическое сопротивление посредством снижения разрежения за закрылком-козырьком 3 в районе перемычки 8.
Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет расширения функциональных возможностей позволяет повысить эффективность транспортных перевозок за счет улучшения аэродинамических качеств автомобиля при одновременном повышении комфорта водителя, что также благоприятно влияет на безопасность движения.
Источники информации:
1.Шуклин С.А. и др. Возможности улучшения аэродинамических качеств грузовых автомобилей и автопоездов. - М., 1978 (НИИНавтопром), с.16-18, рис.14 и 15.
2.Московкин В.В. и др. Аэродинамическое сопротивление грузовых автомобилей и автопоездов и его влияние на топливную экономичность. - М., 1978 (НИИНавтопром), с.53, рис.17.
3. Аэродинамика автомобиля./Под редакцией Гухо. - М.: Машиностроение, 1987, с.8485, рис.2.23.
4. Проспект фирмы Mercedes-Benz AG МК6702-7292-00-00/0789 (см.
Приложение).
5.Авторское свидетельство СССР N1073148, кл. В62 D35/00, 1984, Бюл. N6.