RU2516824C1 - Railway car - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: in railway car containing wheelset trucks, coupling gear elements, body with wings (8) mounted to it, having lifting force when moved in air, wing-supporting elements, mechanisms (16) for raising/lowering front/rear portion of wings, each wing is made capable to rock on axis installed in wing-supporting elements. Masses of front and rear portions of wings are balanced relative to axis. Top/bottom (10/9) airfoil surfaces of wing is made corrugated, in particular, has form of sine. Each wing has groove (20) for stem (18) with knuckle (19) movement along the groove. At wing sides, channels are made to limit its rocking. Roof has seal (21) for stem (18). When railway car is moving opposing air stream acting on wings attached to body creates lifting force due to which wheel pressure on railway track is decreased.

EFFECT: longer life of railway track, reduced wear of wheel pairs, reduced fuel and electric power consumption by locomotive, and higher reliability.

5 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к высокоскоростным пассажирским и грузовым поездам.The invention relates to railway transport, in particular to high-speed passenger and freight trains.

Известен железнодорожный вагон, содержащий тележки с колесными парами, элементы сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы подъема/опускания хвостовой/головной части крыльев [1]. Железнодорожный вагон движется по железнодорожному пути, имеющему ровные участки, спуски и подъемы, с различными скоростями, что требует изменения положения (угла наклона) и подъемной силы крыльев.Known railway carriage containing carts with wheelsets, coupling elements, a body with wings fixed to it, having lift when moving in the air, wing support elements, mechanisms for raising / lowering the tail / head of the wings [1]. A railway carriage moves along a railway track that has smooth sections, descents and ascents, at different speeds, which requires a change in position (angle) and lift force of the wings.

Задачей изобретения является упрощение элементов поддержки и увеличение подъемной силы крыльев.The objective of the invention is to simplify the support elements and increase the lifting force of the wings.

Технический результат достигается тем, что в железнодорожном вагоне, содержащем тележки с колесными парами, элементы сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, механизмы подъема/опускания хвостовой/головной части крыльев, каждое крыло выполнено с возможностью качания на оси, установленной в элементах поддержки крыльев, имеющих вид неподвижных боковых стоек, причем массы головной и хвостовой частей уравновешены относительно оси. По бокам крыла выполнены пазы, ограничивающие его качание. Нижняя/верхняя аэродинамическая поверхность крыла выполнена волнистой. В поперечном сечении волнистость аэродинамической поверхности имеет вид синусоиды.The technical result is achieved by the fact that in a railway carriage containing bogies with wheelsets, coupling elements, a body with wings fixed on it, having lift when moving in the air, wing support elements, wing tail / head lift / lower mechanisms, each the wing is made with the possibility of swinging on the axis installed in the elements of the support of the wings, having the form of fixed side racks, and the masses of the head and tail parts are balanced relative to the axis. Grooves are made on the sides of the wing, limiting its swing. The lower / upper aerodynamic surface of the wing is made wavy. In the cross section, the undulation of the aerodynamic surface has the form of a sinusoid.

На фиг.1 изображен железнодорожный вагон с качающимися крыльями, имеющими ровные верхние и нижние аэродинамические поверхности, вид сбоку, на фиг.2 - вид на фиг.1 по А; на фиг.3 изображен механизм качания крыла; на фиг.4 показано крыло, верхняя и нижняя аэродинамические поверхности которого выполнены волнистыми (по синусоиде); на фиг.5 изображен фрагмент фиг.2 с крылом, соответствующим фиг.4.Figure 1 shows a railroad car with swinging wings having smooth upper and lower aerodynamic surfaces, side view, figure 2 is a view of figure 1 according to A; figure 3 shows the swing mechanism of the wing; figure 4 shows the wing, the upper and lower aerodynamic surfaces of which are made wavy (in a sinusoid); figure 5 shows a fragment of figure 2 with a wing corresponding to figure 4.

Железнодорожный вагон, например, пассажирского поезда с локомотивом, обеспечивающим высокие скорости (более 100 км/ч) движения по железнодорожному (рельсовому) пути, содержит двухосные тележки 1 с колесными парами 2, раму 3 с элементами 4 сделки, цельнометаллический кузов 5 с покатой крышей 6, окнами, дверями для входа/выхода пассажиров (фиг.1 и 2). Над крышей кузова на боковых стойках 7, выполняющих функцию элементов поддержки, установлено, по меньшей мере, одно крыло 8, обладающее подъемной силой при перемещении в воздушной среде. Крыло имеет выпуклую верхнюю 9 и плоскую нижнюю 10 аэродинамические поверхности. Боковые поверхности 11 крыла могут быть ровными или выпуклыми. Крыло выполнено с возможностью качания на оси 12, причем массы головной 13 и хвостовой 14 его частей уравновешены относительно оси. Ось неподвижно закреплена в крыле с возможностью качания (поворота) в подшипниках (не показаны) боковых стоек. Ось может быть неподвижно закреплена в боковых стойках при свободном качании крыла. По бокам крыла выполнены пазы 15, ограничивающие его качание. Хвостовая (головная) часть крыла снабжена механизмом 16 ее подъема/опускания, состоящим, например, из пневмоцилиндра 17, штока 18 с шарниром 19, перемещающимся по выполненной в крыле канавке 20 (фиг.3). В крыше установлено уплотнение 21 для штока. Механизм подъема/опускания хвостовой (головной) части крыла сообщается с системой (не показана) распределения сжатого воздуха. Для подъема/опускания хвостовой (головной) части крыла возможно использование иного механизма, например кулачкового, рычажного, червячного. Нижняя и верхняя аэродинамические поверхности крыла могут быть выполнены волнистыми (фиг.4 и 5). В поперечном сечении (не показано) волнистость нижней и верхней аэродинамических поверхностей имеет вид синусоиды 22 (аналог - лист шифера).A railway carriage, for example, of a passenger train with a locomotive providing high speeds (more than 100 km / h) of movement along a railway (rail) track, contains biaxial trolleys 1 with wheel pairs 2, a frame 3 with 4 transaction elements, an all-metal body 5 with a sloping roof 6, windows, doors for entry / exit of passengers (figures 1 and 2). At least one wing 8 is installed above the roof of the body on the side pillars 7, which perform the function of support elements, having lift when moving in air. The wing has a convex upper 9 and flat lower 10 aerodynamic surfaces. The side surfaces 11 of the wing can be flat or convex. The wing is made with the possibility of swinging on the axis 12, and the mass of the head 13 and the tail 14 of its parts are balanced relative to the axis. The axis is fixed in the wing with the possibility of swing (rotation) in the bearings (not shown) of the side struts. The axis can be fixedly mounted in the side struts with free swing of the wing. On the sides of the wing grooves 15 are made, limiting its swing. The tail (head) part of the wing is equipped with a mechanism 16 for raising / lowering it, consisting, for example, of a pneumatic cylinder 17, a rod 18 with a hinge 19, moving along the groove 20 made in the wing (Fig. 3). A seal 21 for the stem is installed in the roof. The mechanism for raising / lowering the tail (head) of the wing communicates with a system (not shown) for the distribution of compressed air. To raise / lower the tail (head) part of the wing, it is possible to use another mechanism, for example, cam, lever, worm. The lower and upper aerodynamic surfaces of the wing can be made wavy (4 and 5). In a cross section (not shown), the undulation of the lower and upper aerodynamic surfaces has the form of a sinusoid 22 (analogue is a slate sheet).

Железнодорожный вагон изготавливают следующим образом.A railroad car is made as follows.

Изготавливают раму 3 с элементами 4 сцепки, двухосные тележки 1 с колесными нарами 2. На раму устанавливают цельнометаллический кузов 5 с окнами и дверями для входа/выхода пассажиров.A frame 3 is made with elements 4 of a coupler, biaxial trolleys 1 with wheel bunks 2. An all-metal body 5 with windows and doors for entry / exit of passengers is mounted on the frame.

Из гладкого листового материала, например, нержавеющей стали, сплавов алюминия, пластмассы, изготавливают крылья 7, имеющие ось 12, головную 13 и хвостовую 14 части, верхняя 9 и нижняя 10 аэродинамические поверхности которых могут быть ровными (фиг.1-3) или волнистыми (фиг.4 и 5). Волнистые поверхности в заготовках из листового материала, например нержавеющей стали, получают методом выдавливания с последующей сваркой, пайкой каждого края, имеющего вид синусоиды 22. Готовое крыло с волнистыми аэродинамическими поверхностями, осью, боковыми поверхностями 11, имеющими пазы 15, канавкой 20 в хвостовой (головной) части можно получить методом литья из расплава пластмассы, алюминия.From smooth sheet material, for example, stainless steel, aluminum alloys, plastics, wings 7 are made having an axis 12, a head 13 and a tail part 14, the upper 9 and lower 10 of which aerodynamic surfaces can be smooth (Figs. 1-3) or wavy (figures 4 and 5). Wavy surfaces in blanks of sheet material, for example, stainless steel, are obtained by extrusion followed by welding, soldering each edge, which has the form of a sinusoid 22. A finished wing with wavy aerodynamic surfaces, an axis, side surfaces 11 having grooves 15, a groove 20 in the tail ( head) parts can be obtained by molten plastic, aluminum.

Крылья устанавливают над крышей 6 кузова с опорой на боковые стопки 7, выполняющие функцию элементов поддержки. Снизу к хвостовой (головной) части крыла присоединяют механизм 16 подъема/опускания, состоящий, например, из пневмоцилиндра 17, расположенного под крышей, штока 18 с шарниром 19, перемещающимся по выполненной в крыле канавке. Уплотнение 21, изготовленное, например, из промасленного войлока, обеспечивает свободный ход штока. Подъем/опускание хвостовой (головной) части крыла осуществляют посредством подачи к пневмоцилиндру сжатого воздуха, изменяя тем самым его подъемную силу. Существенного увеличения подъемной силы можно достичь при оснащении железнодорожного вагона крыльями с волнистой поверхностью. Увеличение подъемной силы происходит за счет увеличения площади контакта верхней и нижней аэродинамических поверхностей крыла (длина синусоиды больше длины прямой) с воздушной средой.The wings are installed over the roof 6 of the body with support on the side piles 7, performing the function of support elements. From the bottom, to the tail (head) part of the wing, a lift / lower mechanism 16 is attached, consisting, for example, of a pneumatic cylinder 17 located under the roof, a rod 18 with a hinge 19 moving along the groove made in the wing. The seal 21, made, for example, of oiled felt, provides free movement of the stem. Raising / lowering the tail (head) of the wing is carried out by supplying compressed air to the pneumatic cylinder, thereby changing its lifting force. A significant increase in lift can be achieved by equipping a railroad car with wings with a wavy surface. The increase in lift occurs due to an increase in the contact area of the upper and lower aerodynamic surfaces of the wing (the length of the sinusoid is greater than the length of the straight line) with the air.

При движении железнодорожного вагона поток встречного воздуха, воздействуя на прикрепленные к кузову крылья, создает подъемную силу, вследствие чего уменьшается давление колес на железнодорожный (рельсовый) путь. Это повышает ресурс (продолжительность эксплуатации, сохранность полотна) железнодорожного пути, снижает износ колесных пар, уменьшает затраты топлива/электроэнергии локомотивом. При этом упрощается конструкция элементов поддержки и управление положением крыльев.When a railway carriage moves, the flow of oncoming air, acting on the wings attached to the body, creates lift, as a result of which the pressure of the wheels on the railway (rail) track decreases. This increases the resource (duration of operation, safety of the canvas) of the railway track, reduces wear on wheelsets, reduces the cost of fuel / electricity by a locomotive. This simplifies the design of the support elements and control the position of the wings.

Источники информацииInformation sources

1. KR 20030084876, 2003.1. KR 20030084876, 2003.

Claims (1)

Железнодорожный вагон, содержащий тележки с колесными парами, элементы сцепки, кузов с закрепленными на нем крыльями, обладающими подъемной силой при перемещении в воздушной среде, элементы поддержки крыльев, нижняя/верхняя аэродинамическая поверхность которых выполнена волнистой, механизмы подъема/опускания хвостовой/головной части крыльев, уравновешенных относительно оси и выполненных с возможностью качания на оси, установленной в элементах поддержки крыльев, имеющих вид неподвижных боковых стоек, в каждом крыле выполнена канавка для перемещения по ней штока с шарниром, по бокам крыла выполнены пазы, ограничивающие его качание, а в крыше установлено уплотнение для штока. A railway carriage containing trolleys with wheelsets, couplers, a body with wings fixed on it, having lift when moving in the air, wing support elements, the lower / upper aerodynamic surface of which is made wavy, the mechanisms for raising / lowering the tail / head of the wings balanced relative to the axis and made with the possibility of swinging on the axis installed in the elements of the support of the wings, having the form of fixed side racks, in each wing there is a groove to move the rod with the hinge along it, grooves are made on the sides of the wing to limit its swing, and a seal for the rod is installed in the roof.

Images