Кузов вагона трубопроводного транспорта
CAR BODY OF PIPELINE TRANSPORT

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а конкретнее к устройству кузова вагона трубопроводного транспорта.
Также известен кузов головного вагона высокоскоростного поезда, (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.
Известен кузов вагона трубопроводного транспорта, выбранный в качестве прототипа (RU 190381, B65G 51/04, B61D 17/00, В61В 13/00, 28.06.2019), 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, дополнительно содержащий воздухопровод, расположенный вдоль корпуса вагона, вход которого соединен с выходом коллектора, а выход установлен в отверстии, выполненном в задней части кузова.
Основным недостатком данного кузова вагона трубопроводного транспорта является относительно большое аэродинамическое сопротивление, т.к. предложенная система отвода воздуха не обеспечивает полную компенсацию аэродинамического сопротивления, возникающего в результате столкновения набегающего воздушного потока с лобовой частью кузова и трения воздушных масс турбулентного характера о боковую поверхность кузова вагона трубопроводного транспорта.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение аэродинамического сопротивления вагона трубопроводного транспорта за счет снижения негативного воздействия воздушного потока на кузов вагона путем придания течению воздушного потока ламинарного характера.
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, перфорированные отверстия соединены шлангами с входными патрубками коллектора, выход которого соединен с входом воздухопровода, расположенного вдоль корпуса вагона, а выход воздухопровода установлен в отверстии, выполненном в задней части кузова, который имеет обшивку, состоящую из четырех последовательно уложенных друг на друга оболочек: нижней пластиковой эластичной оболочки, жестко закрепленной на поверхности корпуса, второй оболочки в лобовой части кузова из поликарбоната, представляющей собой сотовое покрытие, второй оболочки в средней и хвостовой частях кузова, представляющей собой сегментированные пьезокерамические листы, подключенные к выходам блока управления, третей оболочки в лобовой части кузова, представляющей собой сегментированные пьезокерамические листы, подключенные к входам блока управления, третей оболочки в средней и хвостовой частях кузова из поликарбоната, представляющей собой сотовое покрытие, четвертой пластиковой эластичной оболочки.
Заявляемый кузов вагона трубопроводного транспорта поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен его общий вид (сбоку). На фиг. 2 показана структура внешней обшивки лобовой части кузова трубопроводного транспорта, а на фиг. 3 - обшивка поверхности средней и хвостовой частей кузова трубопроводного транспорта.
В общем виде заявляемое устройство представляет собой (фиг. 1) кузов 1 вагона трубопроводного транспорта, расположенный в трубе 2, с лобовой частью 3, в которой выполнены перфорированные отверстия 4, соединенные с помощью шлангов 5 с входными патрубками 6 коллектора с встроенным компрессором 7, соединенного с воздухопроводом 8, выход которого установлен в отверстии в задней части кузова 1. Часть конструкции обшивки крепится к поверхности лобовой части 3 кузова 1 трубопроводного транспорта и состоит из четырех последовательно уложенных друг на друга оболочек (фиг. 2): нижней пластиковой эластичной оболочки 9, жестко закрепленной на поверхности корпуса 1, второй оболочки из поликарбоната 10, представляющей собой сотовое покрытие, третей оболочки из сегментированных пьезокерамических листов 11, выполняющих функцию управляющих датчиков, подключенных к входам 12 блока управления 13, представляющего собой программируемый микроконтроллер AVR семейства megaAVR (ATmega), четвертой пластиковой эластичной оболочки 14. Другая часть конструкции обшивки крепится к поверхностям средней и хвостовой частей 15 кузова 1 трубопроводного транспорта и состоит из четырех последовательно уложенных друг на друга оболочек (фиг. 3): нижней пластиковой эластичной оболочки 9, жестко закрепленной на поверхности корпуса 1, второй оболочки из сегментированных пьезокерамических листов 16, выполняющих функцию управляемых датчиков, подключенных к выходам 17 блока управления 13, представляющего собой программируемый микроконтроллер AVR семейства megaAVR (ATmega), третей оболочки из поликарбоната 10, представляющей собой сотовое покрытие, четвертой пластиковой эластичной оболочки 14.
Работа кузова трубопроводного транспорта осуществляется следующим образом. При движении кузова 1 (фиг. 1) трубопроводного транспорта в трубе 2 встречный воздушный поток, сталкиваясь с обшивкой кузова 1, приобретает турбулентный характер, т.е. возникают турбулентные завихрения воздуха. Отмеченное приводит к увеличению аэродинамического сопротивления движению кузова 1 в полости трубы 2. Турбулентные завихрения с большой силой воздействуют на лобовую часть 3 кузова 1. Аэродинамическую нагрузку завихрений воспринимает пластиковая эластичная оболочка 14 (фиг. 2) и оболочка из сегментированных пьезокерамических листов 11, выполняющая функцию управляющих датчиков. Оболочка из сегментированных пьезокерамических листов 11 и пластиковая эластичная оболочка 14 передают аэродинамическую нагрузку оболочке из поликарбоната 10, которая передает уменьшенное усилие на пластиковую эластичную оболочку 9, жестко закрепленную на кузове 1 трубопроводного транспорта. При воздействии на управляющие датчики оболочки из сегментированных пьезокерамических листов 11, генерируются электрические сигналы, поступающие на входы 12 блока управления 13, который формирует управляющие токи, которые через выходы 17 блока управления 13 поступают к управляемым датчикам оболочки из сегментированных пьезокерамических листов 16 (фиг. 3) с задержкой по времени по всему кузову 1 трубопроводного транспорта, т.е. в первую очередь управляющее воздействие от блока управления 13 получают первые по ходу управляемые датчики, а затем, с установленной временной выдержкой - вторые, затем, аналогично, - следующие, и так далее, пока воздействие не получат самые последние в хвостовой части 15. Задержка по времени обеспечивает последовательное и предупреждающее воздушное завихрение возбуждение управляемых датчиков, которые, при подаче управляющих сигналов, изменяют свои геометрические размеры, сжимаясь, тем самым уменьшая периметр мгновенного поперечного сечения кузова 1 и, при отсутствии управляющих сигналов, сохраняют нормальное состояние и геометрические размеры, предусмотренные конструкционно. Таким образом, формируется волна сжатия слоя управляемых датчиков, скорость распространения которой по кузову 1 трубопроводного транспорта пропорциональна скорости турбулентного возмущения. При возрастании скорости турбулентного потока воздуха, возрастает и скорость волны сжатия управляемых датчиков. Турбулентные завихрения, для которых характерно локальное зарождение и образование на кузове 1, будут на начальной стадии зарождения смещаться от точки зарождения в лобовой части 3 к хвостовой 15, где, подхваченные общим потоком воздуха, будут унесены им с поверхности кузова и сброшены в область за кузовом 1. Тем самым будет достигнуто снижение воздействия аэродинамического сопротивления на кузов 1 трубопроводного транспорта.
Использование демпфирующих свойств обшивки, управляемых в зависимости от величины и места приложения сил, обусловленных действием завихрений воздушного потока на кузов 1 трубопроводного транспорта, позволит уменьшить его аэродинамическое сопротивление.