Статья посвящена разработке нового экстерьера выпускаемого автобуса с целью улучшения визуальных и аэродинамических параметров, а также решения эксплуатационных задач
Ключевые слова: экстерьер автобуса, боковые обтекатели, аэродинамика, дизайн.
Возможности снижения аэродинамического сопротивления автобусов, учитывая их значительные лобовые площади, в сравнении с легковыми автомобилями существенно ниже. Основными направлениями работ по снижению аэродинамических потерь и улучшению обтекаемости междугородных автобусов являются: отработка их носовой части с увеличением радиусов перехода лобовой панели в боковые и крышу; устранение с лобовой панели зон забора воздуха для охлаждения двигателя, а также источников дополнительного сопротивления; повышение степени гладкости кузова с применением установленных заподлицо с ним приклеиваемых стекол; улучшение протекания потоков в подднищевой зоне путем тщательной отработки днища в сочетании с оптимизацией дорожного просвета и установкой кузова с отрицательным тангажом [1], закрытие колесных движителей.
Одним из дизайнерских и технических решений является применение нижних боковых щитков (обтекателей) закрывающих задние колеса автобуса (см. Рис. 2 и 3).Преимущества данной конструкции: уменьшение аэродинамического сопротивления колесного движителя и отрицательного влияния бокового ветра на выступающие элементы ходовой части и трансмиссии.
При больших скоростях движения затраты мощности и топлива на преодоление аэродинамических потерь значительно возрастают и становятся преобладающими над остальными видами сопротивления движению автомобиля.
За счет данного решения так же снижается аэродинамический шум и разбрызгивания значительных объемов грязеводяной суспензии. На рисунке (см. Рис. 1) показана схема разбрызгивания грязеводяной суспензии катящимся колесом в продольном и поперечном направлениях [2].
Рис. 1. Схема разбрызгивания грязеводяной суспензии катящимся колесом
В конструкции с закрытыми задними колесами автобуса (см. Рис. 2) возникает проблема обслуживания заднегоколесного движителя, решением этого недостатка возникает следующая доработка в конструкции — открывающийся щиток (обтекатель) (см. Рис. 3).Принцип открытия обтекателя служит, аналогичный, применяемый в багажном отделении на двух упорах.Вследствие этого открывается полный доступ к колесному движителю.
С точки зрения внешнего стилистического облика, данная доработка придает автобусу более стремительный и законченный облик. Возникает динамичность формы, выраженная однонаправленным вторжением в пространство, подчеркивающую предназначение данного автобуса.
Рис. 2. Экстерьер автобуса с обтекателем заднего колесного движителя. Закрытое положение
Рис. 3. Экстерьер автобуса с обтекателем заднего колесного движителя. Открытое положение
Рис. 4. Модель с закрытым задним движителем. Траектория потока с распределением давления
Рис. 5. Модель с открытым задним движителем. Траектория потока с распределением давления
В программном комплексе Solid Works были построены две твердотельные модели автобуса с открытым и закрытым задним движителем (см. Рис. 4 и 5).
Были проведены два эксперимента автобуса при скорости 33 м/с. Первый эксперимент проводился без бокового ветра (см. Рис. 6), второй с боковым ветром равным 15 м/с (см. Рис. 7).
Начальные параметры:
1. Тип задачи — внешнее. Исключить внутреннее пространство. Базовая ось — Z;
2. Текучая среда — газы — Air (воздух). Тип течения — ламинарное и турбулентное;
3. Термодинамические параметры — давление (101325 Па), температура (293,2 К). Скорость по оси Z (33 м/с). Скорость по оси X (15 м/с) — для второго эксперимента.
Экспериментально были получены следующие параметры:
В зоне заднего колеса при отсутствии обтекателя сила составляет 54,28 Н, при закрытом 6,13 Н, снижение сопротивления в данной зоне составляет 88,7 %. Так же наблюдается уменьшение завихренности потока воздуха. При появлении бокового ветра 15 м/с, составляет 78,2 %, без обтекателя 281,02 Н, с обтекателем 61,25 Н.
Коэффициент аэродинамического сопротивления был получен экспериментальным путем и составляет C = 0,68 (при закрытом заднем движителе этот параметр снизился на 1 %).
Рис. 6. Траектория потока с распределением давления без бокового ветра
Рис. 7. Траектория потока с распределением давления при боковом ветре.
Литература:
1. Евграфов, А. Н. Формообразование автомобильного кузова / А. Н. Евграфов. — М.: МГИУ, 2001. — 95 с.
2. Евграфов, А. Н. Аэродинамика автомобиля А. Н. Евграфов. — М.: МГИУ, 2010. — 356 с.
3. Отт, А. Курс промышленного дизайна. Эскиз. Воплощение. Презентация / Отт А. — М.: Худож. Педагог. Изд., 2005. — 157 с.
4. Павловсик, Я. Автомобильные кузова / Я. Павловсик. — М.: Машиностроение, 1977. — 544 с.
5. Рунге, В. Ф. Основы теории и методологии дизайна / В. Ф. Рунге, В. В. Сеньковский. — М.: М3-Пресс, 2003. — 252 с.
6. Степанов, И. С. Основы эргономики и дизайна автомобилей и тракторов: Учебник / И. С. Степанов, А. Н. Евграфов, А. Л. Карунин. -М.: Академия, 2005. — 256 с.
