Устройство для снижения аэродинамического сопротивления

(51) ЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Изобретение относится к кузовам транспортных средств, в частности к их днищам.Известно сплошное днище транспортного средства, состоящее из гладкого среднего днища и гибких переднего и заднего поддонов, закрывающих элементы подвески балки мостов и двигатель снизу, Применение таких поддонов позволяет воздушному потоку достаточно плавно без гидравлических потерь при обтекании элементов ходовой части двигаться в подднищевой зоне, благодаря чему частично уменьшаются аэродинамические потери в указанной зоне транспортного средства.Однако такое техническое решение имеет недостатки, поскольку при этом наглухо закрыто подкапотное пространство снизу, что исключает возможность перетекания воздуха из подкапотного пространства на днище транспортного средства, вдоль(57) Использование: транспортные средства, а именно в аэродинамических днищах транспортных средств,. Сущность изобретения: устройство расположено в нижней части подкапотного пространства 1 транспортного средства и состоит из поддона 2 с выступами 3, установленного с возможностью горизонтального перемещения вдоль выпускного отверстия подкапотного днища. Длина выпускного отверстия может изменяться при изменении скорости транспортного средства посредством перемещения поддона 2. При этом диапазон изменения длины составляет 0,006 1/ 0,035, где- габаритная длина транспортного средства. 7 ил,которого в этом случае при движении формируется пограничный слой,Наличие пограничного слоя на днище вызывает торможение потока в подднищевой зоне транспортного средства, что приводит к значительному увеличению аэродинамического сопротивления и подьемной силы, влияющей на управляемость и устойчивость транспортного средства при движении с высокой скоростью, Кроме того, дополнительным недостатком такого сплошного днища является то, что при его установке увеличиваются аэродинамические потери в подкапотном пространстве и повышается тепловой режим в нем, что отрицательно сказывается на работе двигателя и его агрегатов,Известно принятое в качестве прототипа устройство для снижения аэродинамического сопротивления транспортного средства. содержащее поддон, перекрыва 1759716ющий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия. При этом щелевое отверстие соединено с воздухозаборным отверстием транспортного средства посредством кожуха, в котором установлен радиатор системы охлаждения двигателя.Это техническое решение также имеет определенные недостатки. Во-первых, отверстие для выброса охлаждающего радиатор воздуха имеет произвольно выбранное месторасположение и размеры, в то время как для сдува пограничного слоя с днища нужна вполне определенная и достаточно большая энергия выбрасываемого из подкапотного пространства воздуха, зависящая от проходного сечения и расположения упомянутого отверстия по длине днища, Вовторых, не обеспечивается изменение проходного сечения отверстия для выброса охлаждающего воздуха в зависимости от скоростного режима транспортного средства. Это весьма важное обстоятельство, поскольку для максимально возможного снижения аэродинамического сопротивления в подднищевой зоне за счет сдува с днища пограничного слоя желательно, чтобы скоростидвигающегося вдольднища выдуваемого из подкапотного пространства охлаждающего воздуха и основного воздушного потока под транспортным средством были бы одинаковы, чтобы исключить трение воздуха о воздух в подднищевой зоне.Целью изобретения является снижение аэродинамического сопротивления подднишевой эоны.Для этого в устройстве для снижения аэродинамического сопротивления транспортного средства, содержащем поддон, перекрывающий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия, последнее расположено между днищем транспортного средства и задней кромкой поддона для направления воздушного потока из подкапотного пространства на днище со сдувом с рабочей ширины днища, определяемой величиной колес транспортного средства пограничного слоя внешнего потока воздуха, при этом величина относительной длины выпускного отверстия определена следующим соотношением0,006/0,035,где- длина выпускного отверстия;- габаритная длина однозвенного транспортного средства,На фиг. 1 изображена схема обтекания и распределение поля скоростей воздушно 5 10 15 20 25 ще по мере удаления от передней части транспортного средства и уменьшением 50 30 35 40 45 го потока у крышки и под днищем транспортного средства на дороге; на фиг. 2 - схема транспортного средства с организованным выбросом из подкапотного пространства охлаждающего воздуха в подднищевую зону; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг, 4 - график зависимости относительного снижения коэффициента аэродинамического сопротивления Сх транспортного средства от длины выпускного отверстияв подкапотном днище: расчетные и экспериментальные данные; на фиг. 5 - график зависимости длины выпускного отверстия от скорости натекающего потока Ч; на фиг. 6 - схема установки устройства на транспортном средстве, вид сбоку; на фиг, 7 - сечение Б-Б на фиг. 6,Аэродинамические потери в подднищевой зоне обусловлены беспорядочным взаимодействием двигающегося под автомобилем турбулиэированного потока воздуха с выступающими элементами ходо вой части и трансмиссии, а также сложным формированием пограничного слоя на днискорости протекания потока у днища(фиг 1), Это вызывает увеличение давления на днище и появление повышенных индуктивного аэродинамического сопротивления и подьемной силы транспортного средства.Если у крыши скорость двигающегося вдоль нее потока воздуха близка к скорости Чнатекающего потока на транспортное средство, то в подднищевой зоне по мере приближения к середине днища происходи 1 заметное торможение потока, что приводит к увеличению статического давления под днищем, а значит, к возрастанию подъемной силы. Если увеличить скорость потока е подднищевой зоне, то можно уменьшить подъемную силу, Одним из способов увели чения скорости является подача под днище струи воздуха, выходящей из подкапотногс пространства (фиг. 2 и 3).В результате проведенного теоретиче ского исследования математической моде ли обтекания транспортного средства был." получена расчетная формула по определе нию величины изменения коэффициентеаэродинамического сопротивления Сх (промежуточные расчеты опущены)СЬ ЯиСхС. - Схс д В 3 нСх Схгде Сх - доля индуктивного аэродинамического сопротивления;Съ - коэффициент подъемной силы;Рдн - рабочая длина днища;1759716 ободному концу аемый направляоддон 2 устанавющих салазок 4, леров и жестко цами на противого отверстия 5, ом днище 6. Выно с воздухозапосредством ддон 2 установя продолжением едующим обраВРдн - рабочая ширина днища,При этом53 н 2 Вот в.о2 С 2 - С 2 о+( 2 ) Р п.по( 1 2 )+гм /оо 5 отв. где д - толщина пограничного слоя;Ь - величина дорожного просвета по днищу и скорость воздуха, истекающего из подкапотного пространства, при неоптимизированных размерах выпускного отверстия;С 2 о, Бото,о, Чп.по - СООтВЕтСтВЕННО КОЭффициент подъемной силы, площадь выпускного отверстия; скорость потока под днищем;"м Сго МооЬнАн плПри этом необходимо отметить, что указанный эффект значительно проявляет себяпри скоростях выше 80 км/ч для легковыхавтомобилей и выше 50 км/ч для грузовыхтранспортных средств, Расчетные формулы(2) и (3) были получены для скоростей натекающего потока Ч находящихся именно вуказанных диапазонах, что соответствуетчислу Рейнольдса Яе = 3 10 . При меньшихоскоростях снижение величины аэродинамической силы незначительно. Более того, таккак при малых скоростях Ч, оптимальнымимогли бы являться большие значения длиныщели(фиг, 5), то днище подкапотного пространства как бы вырождалось. Причем вобразовавшуюся значительную щель вследствие малой инерционности медленно натекающего потока воздуха и образования подднищем большего положительного статического давления будет иметь место забросвоздуха из.под передней части днища в подкапотное пространство. Это приводит к закупорке воздушного канала охлаждениярадиатора, перегревудвигателя и повышенному аэродинамическому сопротивлениюподкапотного пространства,Для всей гаммы серийно выпускаемыхтранспортных средств, кроме сочлененных,были определены границы интервала, соответствующего оптимальным значениям длины выпускаемого отверстияотносительногабаритной длинырассматриваемоготранспортного средства или его тягача, Рекомендуемый диапазон значенийсоставил0,006/0,035,Устройство расположено в нижней части подкапотного простоанства 1 (фиг. 6) и Гм - модель транспортного средства; Ч - скорость натекающего потока воздуха, Расчетные данные хорошо согласуются5 с результатами эксперимента, проведенного на легковом автомобиле "ЗАЗ" - 1102 (фиг,Максимальное снижение коэффициента 10 Сх произойдет при нулевой подъемной силе,то есть когда С=О. Таким образом, приравняв в формуле (2) к нулю коэффициент С, получаем формулу для определения оптимальной длины выпускного отверстия ь 15 подкапотном днище, обеспечивающеймаксимальное снижение коэффициента Сх 21, (- -состоит из поддона 2. К поддона 2 приварен обт 0 ющий закрылок 3(фиг. 7), П ливается в пазах направля выполненных в виде швел установленных своими кон положных краях выпускно 5 выполненного в подкапотн пускное отверстие 5 связа бо рным отверстием 7 радиаторного кожуха 8. По лен неподвижно и являетс 0 подкапотного днища 6,Устройство работает сзом.Во время движения транспортногосредства на его днище образуется погра 35 ничный слой воздуха, являющийся причиной повышенного индуктивногоаэродинамического сопротивления, Охлаждающий воздушный поток, пройдя через радиатор, далее по кожуху 8 устремляется к40 выпускному отверстию 5, увеличивая скорость подднищевого потока, что приведет куменьшению индуктивных потерь, Закрылок 3 служит для сглаживания местных поперечных пульсаций воздушной среды,45 возникающих при слиянии подднищевого иподкапотного потоков воздуха,Формула изобретенияУстройство для снижения аэродинамического сопротивления транспортного50 средства, содержащее поддон, перекрывающий снизу подкапотное пространствотранспортного средства с образованиемщелевого выпускного отверстия, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью сниженияаэродинамического сопротивления подднищевой зоны, выпускное отверстие расположено между днищем транспортного средства и задней кромкой поддона для направления воздушного потока из подкапот ного пространства на днище со сдувом с рабочей ширины днища, определяемой величиной колеи транспортного средства, пограничного слоя внешнего потока воздуха,ФЪ при этом величина относительной длинывыпускного отверстия определена следующим соотношением: 0,006 1/ 0,035,где - длина выпускного отверстия;- габаритная длина однозвенного транспортного средства,1759716 ставитель А.Буровцев хред М.Моргентал Корректор В,Петра аз 3147 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101