Модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства и способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства

 

Использование: при создании автомобильного, железнодорожного и других видов транспорта. Сущность изобретения: модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства и способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства позволяют уменьшить трудовые и материальные затраты путем сокращения числа измерений давлений в дренажных отверстиях модели и времени работы аэродинамической трубы. 2 с. п. ф-лы, 11 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технике транспортного машиностроения и может быть использовано при создании автомобильного, железнодорожного или другого транспорта.

Известна модель для определения давления на поверхности автомобиля, содержащая корпус с дренажными отверстиями, сообщенными с манометрическими приборами, и державку, с помощью которой корпус крепится к аэродинамической трубе (Гросс Д.С. Сиксинский У.С. Некоторые проблемы испытаний автомобилей в аэродинамических трубах. В сб. Аэродинамика автомобиля. М. Машиностроение, 1984, с.74).

Известен способ определения на модели распределения давления по внешней поверхности автомобиля, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель автомобиля набегающим потоком и регистрацию давления в различных точках на поверхности модели автомобиля и определение по известным расчетным зависимостям аэродинамического сопротивления и подъемной силы.

Недостатки известных технических решений низкая достоверность и точность определения аэродинамических характеристик транспортного средства пол эпюрам распределения давления из-за небольшого числа дренажных отверстий, число которых лимитируется размерами модели и державки, через которую отверстия сообщены с датчиками, а также значительное время работы трубы, необходимое для замера давления в дренажных отверстиях.

Наиболее близким к предлагаемым и принятым за прототип являются: модель для определения давления на поверхности автомобиля, содержащая дренированный корпус, пневмокоммутаторы с приводами, входы в которые сообщены с дренажными отверстиями, а выходы с датчиками давлений, и державку, с помощью которой корпус крепится к узлу подвески аэродинамической трубы; способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давления в каждом дренажном отверстии, по которому по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики.

Указанные технические решения обеспечивают заданную достоверность и точность определения аэродинамических характеристик транспортного средства, однако приводят к увеличению трудовых и материальных затрат вследствие проведения измерений давлений во всех дренажных точках модели и более длительной работы аэродинамической тубы, вызванных неизвестностью необходимого числа измерений давлений в дренажных отверстиях для обеспечения заданной достоверности и точности аэродинамических характеристик.

Цель изобретения уменьшение трудовых и материальных затрат при определении аэродинамических характеристик в процессе одного эксперимента путем сокращения числа измерений давлений в дренажных отверстиях модели и времени работы аэродинамической трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в модель транспортного средства, содержащую корпус, дренированный по сечениям, пневмокоммутаторы с датчиком давления и приводом и державку, с помощью которой корпус прикpепляется в аэродинамической трубе, введены блоки золотников с приводами. Входы в каждый золотник сообщены с двумя дренажными отверстиями, расположенными в прилегающих друг к другу сечениях, а выход сообщен с соответствующим входом в пневмокоммутатор. Число золотников в блоках соответствует числу позиций пневмокоммутаторов. Валы пневмокоммутаторов механически соединены с общим приводом.

Указанная цель достигается также тем, что в способе определения на модели транспортного средства, аэродинамических характеристик транспортного средства, включающем воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давления в дренажных отверстиях, по которому по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, замеряют давление в дренажных отверстиях, расположенных в сечениях корпуса с заданным шагом, регистрируют их величины и по ним по известным расчетным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, которые сравнивают с эталонными величинами, в случае их расхождения замеряют в заданной последовательности давления в дренажных отверстиях, в промежуточных сечениях, дополняют ими ранее замеренные значения давлений, определяют по ним аэродинамические характеристики и снова сравнивают их с эталонными, причем измерение давлений в дренажных точках, дополнение ими ранее замеренных значений давлений, определение по ним аэродинамических характеристик и сравнение их с эталонными производят до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину.

Снабжение модели транспортного средства блоками золотников и механическое соединение валов пневмокоммутаторов с одним общим приводом в совокупности с последовательностью измерения давлений в дренажных отверстиях в предложенном способе испытаний обеспечивают определение распределенных по поверхности модели транспортного средства аэродинамических характеристик с заданными достоверностью и точностью. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнительный анализ признаков известных и заявляемых технических решений показывает, что предложенные модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства и способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства обладают признаками, не имеющих идентичных или эквивалентных в прототипах или аналогах и, следовательно, соответствуют критериям "Новизна" и "Существенные отличия".

Анализ признаков известных и заявляемых технических решений позволяет установить, что они обладают положительным эффектом, так как обеспечивают определение распределенных по поверхности транспортного средства аэродинамических характеристик с заданными достоверностью и точностью.

На фиг. 1 представлена компоновка модели; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 графики распределения по длине модели коэффициента давления, определенного последовательно в первый момент измерения давлений и после перехода на другие дренажные отверстия; на фиг. 6 и 7 то же, после переключения золотников; на фиг. 8 и 9 графики распределения по длине модели аэродинамического коэффициента С_у, определенного последовательно в первый момент измерения давлений и после перехода на другие дренажные отверстия; на фиг. 10-11 то же, после переключения золотников.

Модель содержит корпус 1 и державку 2. На поверхности корпуса 1 выполнены дренажные отверстия 3, а в корпусе 1 установлены пневмокоммутаторы 4 и блоки 5 золотников. Входы 6 блока 5 золотников сообщены с дренажными отверстиями 3, а выходы 7 сообщены с входами 8 пневмокоммутаторов 4. Валы 9 пневмокоммутаторов 4 механически соединены с приводом 10. Блок золотников 5 соединен с приводом 11. Приводы 10 и 11 установлены внутри корпуса 1. Выход 12 пневмокоммутатора 4 сообщен с датчиком 13 давления. Датчики 13 давления через кабель 14, проходящий через державку 2, подключены к системе регистрации давлений.

Способ определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства реализуется следующим образом.

После нагружения модели набегающим потоком замеряют давление датчиками 13 в дренажных отверстиях 3 корпуса 1, расположенных во всех продольных сечениях, начиная с первого, с шагом 2n Δ l. Регистрируют их и по ним определяют аэродинамические характеристики (фиг. 4 и 6). Определенные по известным формулам и зависимостям аэродинамические характеристики сравнивают с эталонными. При расхождении этих характеристик замеряют давление в дренажных точках, расположенных в сечениях, смещенных относительно первых на шаг 2 Δ l, дополняют ими ранее полученные значения давлений в соответствующих сечениях, регистрируют эти значения, снова по ним определяют аэродинамические характеристики (фиг. 5 и 7) и снова сравнивают их с эталонными. Эти измерения повторяют до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину. Если определенные аэродинамические характеристики все же будут отличаться от эталонных, тогда переключают с помощью золотников пневмокоммутаторы на дренажные отверстия, расположенные в сечениях, смещенных относительно самых первых на шаг Δ l и повторяют измерение давлений, определение аэродинамических характеристик и их сравнение с эталонными в том же порядке, как это проводилось ранее (фиг. 8-11) до совпадения определенных и эталонных аэродинамических характеристик, после чего измерение давлений прекращают и аэродинамическую трубу выключают.

Результаты определения коэффициента подъемной силы и положения центра давления по предложенному способу при испытаниях модели автомобиля (фиг. 2) и на весовой модели приведены в таблице.

Как следует из таблицы, при измерении давлений в 28 дренажных точках, соответствующих третьему положению пневмокоммутаторов, определенные в вертикальной плоскости (сечение 1) коэффициента подъемной силы С_у и положение центра давления l_уд/l_м отличаются от С_у и l_уд/l_м определенных на весовой модели, соответственно на 5% и 3% что следует считать удовлетворительным. Поэтому определять С_у и l_уд/l_м при измерении давлений в 38 дренажных точках нет необходимости.

Реализация заявленного способа определения на модели аэродинамических характеристик транспортного средства на предложенной модели показывает, что по сравнению с моделью и способом аналогичного назначения (аналоги) заявляемые технические решения позволяют исключить множество моделей, необходимых для достижения точности и достоверности полученных значений аэродинамических характеристик.

По сравнению с прототипами заявляемые технические решения позволяют сократить время работы аэродинамической трубы, так как сокращают число измерений давлений в дренажных отверстиях, необходимых для достижения заданных точности и достоверности, а также повышает точность измерения за счет одновременного переключения пневмокоммутаторов с одного положения на другое.

Измерения аэродинамических характеристик транспортного средства на модели в аэродинамической трубе показывают, что время трубы сокращается на 20% по отношению к прототипу.

Формула изобретения

1. Модель транспортного средства для определения аэродинамических характеристик транспортного средства, содержащая корпус, дренированный по сечениям, пневмокоммутаторы с датчиками давления и приводом и державку для крепления корпуса к аэродинамической трубе, отличающаяся тем, что в аэродинамическую трубу введены блоки с трехканальными двухходовыми золотниковыми распределителями с приводами, при этом входы в каждый золотник сообщены соответственно с двумя дренажными отверстиями, расположенными в прилегающих друг к другу сечениях, а выход с соответствующим входом в пневмокоммутатор, причем число золотниковых распределителей в блоках соответствует числу позиций пневмокоммутаторов, а валы привода пневмокоммутаторов механически соединены с общим приводом.

2. Способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком и последовательную регистрацию давлений в дренажных отверстиях, по которым определяют аэродинамические характеристики, отличающийся тем, что в нем замеряют давления в дренажных отверстиях, расположенных в сечениях корпуса, расположенных по длине модели, с заданным шагом, регистрируют их величины и по ним определяют аэродинамические характеристики, которые сравнивают с эталонными величинами, при этом в случае расхождения их в заданной последовательности замеряют давления в дренажных отверстиях в промежуточных сечениях, дополняют ими ранее замеренные значения давлений, определяют по ним аэродинамические характеристики и снова сравнивают их с эталонными, причем измерение давлений в дренажных отверстиях, дополнение ими ранее замеренных значений давлений, определение по ним аэродинамических характеристик и сравнение их с эталонными производят до тех пор, пока определенные аэродинамические характеристики не будут отличаться от эталонных на заданную величину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12