Междугородный, туристический или экскурсионный автобус
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в междугородных, туристических и экскурсионных автобусах. При поверхности сопряжения лобового стекла с крышей, представляющей собой участок сферы, параболоида или цилиндра, и воздухозаборнике системы вентиляции салона, выполненном на этой поверхности, автобус имеет передний спойлер, расположенный сверху воздухозаборника, так, что спойлер закрывает воздухозаборник сверху и спереди. Спойлер имеет внешнюю и внутреннюю поверхности, выполненные по форме участка сферы, параболоида или цилиндра. Спойлер имеет переднюю нижнюю поверхность, выполненную по кривой или по плоскости, наклоненной вверх или параллельной плоскости днища автобуса, или по овальной поверхности, наклоненной вверх. Теплообменники охлаждения и нагрева всасываемого воздуха находятся вверху передней части кузова, сзади воздухозаборника. Верхние воздуховоды имеют участки, разделенные продольными перегородками, каждый участок подает воздух к одной группе верхних сопел обдува пассажиров. Вентиляторы имеются в передней части воздуховодов и включаются автоматически только при малой скорости, при открытой заслонке воздухозаборника. Проекции передних стоек на продольную плоскость вертикальны или наклонены назад, под острым углом к плоскости днища автобуса, лежащим в интервале от 90° до 70°, и представляют собой прямую или кривую с переменным углом наклона, лежащим в интервале от 90° до 70°. Передние стойки наклонены к центру автобуса по углу наклона стекол боковых стеклопакетов, проекции передних стоек на поперечную плоскость представляют собой прямую или кривую. Лобовое стекло имеет в сечении плоскостью, параллельной плоскости днища автобуса, такую форму, которая обеспечивает перепуск большей доли встречного воздуха по бокам автобуса, а меньшей доли - вверх, под спойлер, к воздухозаборнику, обеспечивая подачу воздуха в воздухозаборник за счет естественного напора, при отделении от воздуха капель влаги, пыли и грязи, при изменении направления его движения. Достигается уменьшение аэродинамического сопротивления автобуса, при движении с максимальной скоростью, при обеспечении воздухообмена в салоне за счет естественного напора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в междугородных, туристических и экскурсионных автобусах.
Первым аналогом предлагаемого изобретения являются автобусы ПАЗ-4234 и ПАЗ-32053-07 описанные в [1] и изображенные в [1] на рис. 1-2 и рис. 1-1, соответственно, на стр. 2. Эти автобусы имеют расположенный над лобовыми стеклами воздухозаборник вентиляции салона, представляющий собой пластмассовые решетки, закрываемые в холодное время года заслонками воздушных дефлекторов.
Первый недостаток первого аналога предлагаемого изобретения заключается в создании повышенного аэродинамического сопротивления в холодное время года при закрытой заслонке. Однако, это городские или пригородные автобусы, и этот недостаток не является лимитирующим фактором расхода топлива.
Второй недостаток первого аналога предлагаемого изобретения заключается в отсутствии теплообменников охлаждения и нагрева, подаваемого в салон через воздухозаборник, забортного воздуха.
Третий недостаток первого аналога предлагаемого изобретения заключается в попадании капель воды и грязи в салон при открытой заслонке.
Вторым аналогом предлагаемого изобретения является междугородный, туристический или экскурсионный, автобус, предложенный в [2]. Этот автобус также имеет расположенный над лобовым стеклом воздухозаборник, представляющий собой решетки, закрываемые заслонкой. Этот автобус имеет наклоненный вниз к решеткам передний участок крыши и лобовое стекло, направляющее встречный воздух преимущественно по бокам.
Первый недостаток второго аналога предлагаемого изобретения заключается в создании повышенного аэродинамического сопротивления при закрытой заслонке.
Второй недостаток второго аналога предлагаемого изобретения заключается в попадании капель воды и грязи в воздуховоды при открытой заслонке, что неизбежно приведет к их загрязнению.
Третьим аналогом предлагаемого изобретения является автобус Mercedes-0303, описанный и изображенный в [3] на стр. 66, на рис 1.8.17. Этот автобус имеет воздухозаборник, расположенный над лобовым стеклом автобуса. Воздухозаборник имеет внешнюю поверхность, плавно переходящую в наклонную вперед по кривой крышу и внутреннюю поверхность также наклонную вперед по кривой острым углом к горизонтальной поверхность. Из этого воздухозаборника воздух поступает в боковые воздуховоды, имеющие теплообменники. Воздухозаборник имеет заслонку, которая закрывает воздухозаборник для исключения подачи воздуха в воздуховоды.
При движении автобуса встречный воздух направляется передней маской автобуса и лобовым стеклом большей частью по бокам и меньшей частью вверх. Часть встречного воздуха, которая направляется вверх, поступает в воздухозаборник, а из него в боковые воздуховоды салона, при этом капли воды и грязи оседают на лобовом стекле, что является достоинством прототипа. При отсутствии необходимости подачи встречного воздуха в салон, воздухозаборник закрывается заслонкой.
Дело в следующем. Скорость автобуса не является постоянной. В Европе междугородный автобус может ехать со скоростью 100 км/ч, что разрешено правилами, при отсутствии установленных ограничений. По этой причине, геометрия воздухозаборника должна быть выполнена так, что обеспечивается требуемая интенсивность воздухообмена в полном диапазоне скоростей автобуса. Скорость автобуса не является постоянной и во многих случаях является меньшей максимальной. Выбрать соответствующую скорости движения геометрию воздухозаборника трудно. Допустим, если геометрия воздухозаборника выбрана для скорости 80 км/ч, то при скорости 100 км/ч, воздухозаборник создает большое аэродинамическое сопротивление, что и происходит в действительности. Кроме того, во многих случаях воздухозаборником не пользуются и закрывают его заслонкой. Особенно в России, так как теплообменники могут не функционировать, и воздухозаборник используется лишь для вентиляции салона в теплое время года.
Из вышеописанного следует недостаток третьего аналога изобретения: повышенное аэродинамическое сопротивление, вызывающее перерасход топлива.
Именно, по этой причине, в последующих моделях междугородных автобусов Mercedes, воздухозаборник из передней части автобуса убрали и перенесли его в заднюю часть крыши, где расположили теплообменники.
Прототипом предлагаемого изобретения является [4]. Техническое решение, заявленное в этом источнике, содержит признаки, совпадающие с признаками предлагаемого изобретения. В [4] предлагается автобус, имеющий кузов, переднюю и заднюю двери, днище, лобовое стекло, сопряженное с крышей кузова, боковые стекла, воздухозаборник системы вентиляции салона, пассажирские кресла. В [4] предлагается внутренняя структура пассажирского транспортного средства. Сущность изобретения сводится к следующему. Воздух для вентиляции автобуса подается из воздухозаборника, расположенного на крыше, вентилятором к теплообменникам нагрева и охлаждения воздуха установленным под крышей, а после нагрева и охлаждения - в боковые воздуховоды, расположенные по бокам над боковыми окнами, а из верхних боковых воздуховодов - сверху вниз к пассажирским сиденьям. Воздух выходит из салона наружу через щели, расположенные над колесными арками. Воздушные баллоны, т.е. ресиверы пневматической системы тормозов и подвески расположены в верхних боковых воздуховодах. Теплообменники нагрева воздуха расположены в боковых верхних воздуховодах, а теплообменники охлаждения воздуха - под центральной частью крыши, над проходом. Автобус является низкопольным. Планировка салона предлагаемого в [4] городского или пригородного автобуса четырехрядная, т.е имеется четыре ряда кресел, каждые два ряда из которых установлены слева и справа у боковых окон, оси симметрии кресел параллельны осевой автобуса. Верхние поручни расположены над креслами второго и третьего рядов. Дело в том, что вентилятор всасывает неочищенный воздух, естественный напор встречного воздуха не используется, т.к. об очистке и использовании естественного напора встречного воздуха в [4] ничего не говорится.
Первый недостаток прототипа предлагаемого изобретения - отсутствие естественной очистки всасываемого воздуха от частиц влаги, пыли и грязи.
Второй недостаток прототипа предлагаемого изобретения - затраты мощности двигателя на привод вентилятора, приводимого во вращение электродвигателем от генератора автобуса независимо от скорости движения автобуса.
Третий недостаток прототипа предлагаемого изобретения - расположение теплообменников охлаждения воздуха под центральной частью крыши, над проходом, что приводит к увеличению высоты автобуса.
Задачей данной работы является разработка принципов создания междугородного, туристического и экскурсионного автобуса, обеспечивающего минимальные потери на вентиляцию и воздухообмен салона, за счет использования естественного напора встречного воздуха.
Поставленная задача достигается тем, что при поверхности сопряжения лобового стекла с крышей, представляющей собой участок сферы или параболоида, воздухозаборнике системы вентиляции салона, выполненном на этой поверхности, автобус имеет передний спойлер, расположенный сверху воздухозаборника, так, что спойлер закрывает воздухозаборник сверху и спереди; спойлер имеет внешнюю и внутреннюю поверхности, выполненные по форме участка сферы или параболоида, которые эквидистантны или не эквидистантны. При этом используется естественный напор, потери очень малы даже при закрытой заслонке, поступающий в салон воздух отделяется от капель грязи, оседающих на лобовом стекле.
Цель изобретения: уменьшение аэродинамического сопротивления автобуса в целом и при движении с максимальной скоростью, при обеспечении воздухообмена в салоне за счет использования естественного напора встречного воздуха; упрощение электрической схемы автобуса; повышение комфортабельности водителя; повышение надежности и качества систем кондиционирования воздуха и вентиляции салона.
Уменьшение аэродинамического сопротивления автобуса в целом и при движении с максимальной скоростью, при обеспечении воздухообмена в салоне за счет использования естественного напора встречного воздуха, достигается тем, что при поверхности сопряжения лобового стекла с крышей, представляющей собой участок сферы или параболоида, и воздухозаборнике системы вентиляции салона, выполненном на этой поверхности, автобус имеет передний спойлер, расположенный сверху воздухозаборника, так, что спойлер закрывает воздухозаборник сверху и спереди, при этом часть воздуха поступает в воздухозаборник, а часть воздуха минуя его - вверх на крышу, обеспечивая минимум потерь даже при закрытой заслонке, уменьшение аэродинамического сопротивления в целом достигается тем, что теплообменники нагрева и охлаждения воздуха расположены впереди над полом прохода передней двери, что не вызывает увеличение высоты автобуса, т.к. пол прохода передней двери ниже пола прохода салона на высоту ступеньки.
Упрощение электрической схемы автобуса достигается тем, что верхние воздуховоды, расположенные над пассажирскими креслами, имеют участки, разделенные продольными перегородками, каждый участок подает охлажденный или нагретый воздух к одной группе верхних сопел обдува пассажиров, расположенных над пассажирскими креслами, вентиляторы у сопел обдува пассажиров отсутствуют. Вентиляторы имеются или не имеются в передней части воздуховодов, на выходе или входе теплообменников и включаются автоматически только при малой скорости, при открытой заслонке воздухозаборника.
Повышение комфортабельности водителя достигается тем, что теплообменники охлаждения и нагрева всасываемого воздуха находятся вверху передней части кузова над водителем и проходом передней двери сзади воздухозаборника, что позволяет подавать воздух из них непосредственно к водителю.
Повышение надежности и качества систем кондиционирования воздуха и вентиляции салона достигается тем, что при упрощении электрической схемы автобуса, происходит естественная очистка воздуха от капель воды и грязи, что позволяет обеспечивать вентиляцию салона при охлаждении или нагреве подаваемого воздуха даже при моросящем или слабом дожде, в чем предлагаемый автобус сходен с прототипом, но при минимуме потерь на аэродинамическое сопротивление.
Проведение патентного поиска в отделении ФИПС ВПТБ показало, что междугородный, туристический или экскурсионный автобус с такими признаками предлагается впервые.
Предлагаемый междугородный, туристический или экскурсионный автобус удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предлагаемый междугородный, туристический или экскурсионный автобус является изобретением, т.к. удовлетворяет критериям «новизна» и «существенные отличия».
Предлагаемый междугородный, туристический или экскурсионный автобус показан на фиг.1.
Новизна и существенные отличия сводятся к следующему.
При поверхности сопряжения лобового стекла с крышей, представляющей собой участок сферы или параболоида, и воздухозаборнике системы вентиляции салона, выполненном на этой поверхности, автобус имеет передний спойлер, расположенный сверху воздухозаборника, так, что спойлер закрывает воздухозаборник сверху и спереди. Спойлер имеет внешнюю и внутреннюю поверхности, выполненные по форме участка сферы или параболоида, которые эквидистантны или не эквидистантны, спойлер имеет переднюю нижнюю поверхность, выполненную по кривой, с толщиной спойлера, или по плоскости, наклоненной вверх или параллельной плоскости днища автобуса, или по овальной поверхности, наклоненной вверх, задняя поверхность спойлера образована пересечением верхней и нижней поверхностей, и представляет собой кривую или прямую, в которой сходятся эти поверхности. Теплообменники охлаждения и нагрева всасываемого воздуха находятся вверху передней части кузова над водителем и проходом передней двери сзади воздухозаборника. Верхние воздуховоды, расположенные над пассажирскими креслами, имеют участки, разделенные продольными перегородками, каждый участок подает охлажденный или нагретый воздух к одной группе верхних сопел обдува пассажиров, расположенных над пассажирскими креслами, вентиляторы у сопел обдува пассажиров отсутствуют. Вентиляторы имеются или не имеются в передней части воздуховодов, на выходе или входе теплообменников и включаются автоматически только при малой скорости, при открытой заслонке воздухозаборника. Проекции передних стоек на продольную плоскость вертикальны или наклонены назад, под острым углом к плоскости днища автобуса, лежащим в интервале от 90° до 70°, и представляют собой прямую или кривую с переменным углом наклона, лежащим в интервале от 90° до 70°. Передние стойки наклонены к центру автобуса по углу наклона стекол боковых стеклопакетов, проекции передних стоек на поперечную плоскость представляет собой прямую или кривую, выполненную по форме боковых стоек окон салона. Воздухозаборник имеет внутреннюю заслонку, закрывающую его изнутри, а геометрия спойлера и сопряжения лобового стекла и крыши выбирается исходя из минимума потерь, при движении автобуса с максимальной скоростью. При поверхности лобового стекла, наклоненной назад, лобовое стекло имеет в сечении плоскостью, параллельной плоскости днища автобуса, форму хорды окружности или участка симметричной параболы, в обоих случаях, с загнутыми краями для обеспечения установки в автобус, т.е. такую форму, которая обеспечивает перепуск большей доли встречного воздуха по бокам автобуса, а меньшей доли - вверх, под спойлер, к воздухозаборнику, обеспечивая подачу воздуха в воздухозаборник за счет естественного напора, при отделении от воздуха капель влаги, пыли и грязи, которые, в результате изменения направления движения, оседают на лобовом стекле, обеспечивая естественную очистку воздуха, поступающего в воздухозаборник, при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Передняя маска автобуса также выполняется так, что обеспечивает перепуск большей доли встречного воздуха по бокам автобуса, а меньшей доли - вверх, к лобовому стеклу, для этого она имеет овальную форму в сечении плоскостью, параллельной плоскости днища автобуса, и скругленные углы.
Предлагаемый автобус изображен на фиг.1. Позицией 1 обозначен воздухозаборник, а позицией 2 - спойлер. В предлагаемом конкретном случае, передний свес А=2550 м, база S=6300 мм, задний свес В=3150 мм, длина L=12000 мм, высота пола сидений над полом прохода С=150 мм, угол переднего свеса D=9°, угол заднего свеса b=10°.
Предлагаемое изобретение позволяет добиться значительного уменьшения потерь электроэнергии, вырабатываемой генераторами автобуса, на привод вентиляторов, и обеспечить вентиляцию салона за счет естественного напора при минимуме потерь на аэродинамическое сопротивление и обеспечить очистку воздуха, при изменении направления его движения.
Предлагаемое изобретение может применяться как в магистральных так и не в магистральных междугородных, а также пригородных и городских автобусах, имеющих систему вентиляции и отопления с верхними воздуховодами.
Список использованных источников
1. Автобусы ПАЗ-32053-07 и ПАЗ-4234. Руководство по эксплуатации. 32053-07-3902010 РЭ, 4234-3902010 РЭ, Издание седьмое, г. Павлово, 2009 г. 144 с.
2. Патентный документ ФРГ №2714072 С2
3. Раймпель И. Шасси автомобиля. / Сокр. Пер. 1 тома 4 нем. изд. В.П. Агапова; Под ред. И.Н. Зверева. М.: Машиностроение, 1983. - 356 с., ил., Р18, ББК 39.33-04, УДК 629.113: 629.02.11.011.1.03.20-30
4. Патентный документ Канады №2297623 А1
1. Автобус, имеющий кузов, переднюю и заднюю двери, днище и лобовое стекло, сопряженное с крышей кузова, боковые стекла, воздухозаборник системы вентиляции салона, пассажирские кресла, отличающийся тем, что при поверхности сопряжения лобового стекла с крышей, представляющей собой участок сферы, параболоида или цилиндра, воздухозаборник системы вентиляции салона выполнен на этой поверхности; передний спойлер расположен сверху воздухозаборника, таким образом, что закрывает воздухозаборник сверху и спереди, и имеет внешнюю и внутреннюю поверхности, выполненные по форме участка сферы или параболоида, передняя нижняя поверхность спойлера выполнена по кривой, с толщиной спойлера, или по плоскости, наклоненной вверх или параллельной плоскости днища автобуса, или по овальной поверхности, наклоненной вверх, задняя поверхность спойлера образована пересечением верхней и нижней поверхностей и представляет собой кривую или прямую, в которой сходятся эти поверхности; теплообменники охлаждения и нагрева всасываемого воздуха находятся вверху передней части кузова над водителем и проходом передней двери сзади воздухозаборника; верхние воздуховоды, расположенные над пассажирскими креслами, имеют участки, разделенные продольными перегородками, каждый участок подает охлажденный или нагретый воздух к одной группе верхних сопел обдува пассажиров, расположенных над пассажирскими креслами; проекции передних стоек на продольную плоскость вертикальны или наклонены назад под острым углом к плоскости днища автобуса, лежащим в интервале от 90° до 70°, и представляют собой прямую или кривую с переменным углом наклона, лежащим в интервале от 90° до 70°; передние стойки наклонены к центру автобуса по углу наклона стекол боковых стеклопакетов, проекции передних стоек на поперечную плоскость представляют собой прямую или кривую, выполненную по форме боковых стоек окон салона; воздухозаборник имеет внутреннюю заслонку, закрывающую его изнутри, а геометрия спойлера и сопряжения лобового стекла и крыши выбирается исходя из минимума потерь при движении автобуса с максимальной скоростью; при поверхности лобового стекла, наклоненной назад; лобовое стекло имеет в сечении плоскостью, параллельной плоскости днища автобуса, форму хорды окружности или участка симметричной параболы, в обоих случаях, с загнутыми краями для обеспечения установки в автобус, для обеспечения перепуска большей доли встречного воздуха по бокам автобуса, а меньшей доли - вверх под спойлер к воздухозаборнику, обеспечивая подачу воздуха в воздухозаборник за счет естественного напора при отделении от воздуха капель влаги, пыли и грязи, которые в результате изменения направления движения оседают на лобовом стекле, обеспечивая естественную очистку воздуха, поступающего в воздухозаборник, при минимальном аэродинамическом сопротивлении.
2. Автобус по п. 1, отличающийся тем, что он содержит вентиляторы в передней части воздуховодов, на выходе или входе теплообменников, при этом вентиляторы включаются автоматически только при малой скорости, при открытой заслонке воздухозаборника.
