Чи буде корисна конструкція "підйомного кузова" для вагона поїзда?

Підйомне тіло

Ідея конструкції підйомного кузова полягає у формуванні кузова транспортного засобу таким чином, щоб створювати підйомник без крил. Дослідження показали, що це може бути ефективним методом зменшення тягу, одночасно забезпечуючи підйом.

Зазвичай це робиться для літаків або космічних апаратів:

підйомні тіла

Чи може подібний підхід допомогти зробити поїзди ефективнішими?

Пасажирські поїзди вже виглядають спрощеними та аеродинамічними:

TGV

Вантажні поїзди не:

вантажний потяг

Опір повітря - не єдина форма опору, яку поїзди повинні долати. Вони також повинні долати опір своїх коліс на колії. Саме тут я б подумав, що заощадження енергії від конструкції підйомного кузова прийде. Будь-який додатковий підйомник, створений конструкцією кузова підйому, зменшить тертя між колесами та рейкою, заощаджуючи енергію.

На поїзних колесах є фланці на них, тому їм не потрібно тяги для управління. Автомобілі також не потребують тяги на рейках, оскільки ведучі колеса тільки на двигунах.

Чи міг підйомний кузов створити достатньо підйому при типовій швидкості поїзда, щоб помітно змінитись?

aerospace-engineering rail

— туман
джерело

Вам все одно знадобиться тертя, щоб можна було зламати. Наскільки мені відомо, тяга "зосереджена" в локомотиві, але спроможність розбиття розподіляється по всіх вагонах поїзда.

— Нік Алексєєв

Для підйому кузова, достатнього для створення помітного ефекту, я вважаю, що рельс може бути проблемою.

— HDE 226868

Зауважте, що "типові швидкості поїздів" сильно різняться між поїздами, коліями та вантажем. Нахилені криві вимагають значно знижених швидкостей для запобігання, наприклад, проливання 20 тис. Галонів гербіциду у головний водний шлях . Я думаю, що кількісне визначення цих "типових швидкостей" - це перший порядок бізнесу, оскільки це може відповісти на ваше запитання відразу ж.

— Повітря

Також низка сучасних пасажирських поїздів - це електричні множинні агрегати , в яких ведучі колеса розкинуті по всьому поїзду. Навіть із пасажирськими поїздами підйомний кузов часто буває поганою справою.

— cpast

Як би ви вирішили створити поїзд, щоб забезпечити підйом? Область, спрямована вперед, невелика, а ширина, доступна для крила, невелика.

— Йон усіх торгів

Відповіді:

Я не скажу, що помітно змінити неможливо. Але я б сказав, що це зовсім неправдоподібно.

$v$ $\rho$ $A$ $C_L$ $C_D$

F_{L} = 1 / 2 ρ A C_{L} v^{2}

$F_L = 1/2\rho A C_L v^2$

$4\, m$ $16 \, m/s$ $57 \, kph$ $2500 N$

$C_{rr} \sim 0.00035$

Отже, зменшити тягу добре, але забезпечити підйом, мабуть, не варто. Насправді, зменшення затягування вартості додавання деякої ваги може бути вигідним, оскільки колеса настільки добре справляються з таким навантаженням.

$C_{rr}$

— Ден
джерело

Добре бачити основну поверхню рівняння перетягування. Найбільш корисна формула у всіляких областях, незважаючи на свою простоту. Додайте ще один коефіцієнт V, і ви отримаєте загальну втрату електроенергії через перетягування. Тут = ~ 40 кВт (2кН х 16 м / с). Це говорить про те, що на відміну від малих (wrt поїздів) автомобілів, де він переважає, тут windage є незначним фактором втрат для поїзда. АЛЕ зменшення ваги (мг) з коліс - це те, що ви зазначаєте, що піднімаєтеся на вагон. Втручання серед численних послідовно сусідніх вагонів робить це "дуже-дуже-дуже важким". ....

— Рассел Макмахон,

.... Дивлячись на навантаження крил літака, це говорить про те, що навіть якби забезпечити чисте повітря, тунелі були б цікавими на вигляд :-).

— Рассел Макмахон

Що може бути для вас цікавим одкровенням (це було для мене, коли я його давно вивів), або може бути більш очевидним, ніж для мене. | Для прямокутного перерізу (щоб полегшити життя А) і тренує швидкість V, візьміть об’єм повітря, який поїзд змітає вбік за одну секунду (A x V). Прискоріть залучену масу (A x V x Rho) від 0 до V за доступний час, щоб витягнути її з шляху поїздів. Обчисліть необхідну для цього потужність. Далеко (я думав). Коефіцієнт стиснення і перетягування і всі магічні числа ускладнюють це, але основний результат - це задоволення.

— Рассел Макмахон,

Просто коротка примітка, навіть якщо ваша цифра 0,00035 правильна, поїзди мають сотні, якщо не тисячі коліс. Я думаю, що в типовому вагоні є 8 коліс, а за поїзд може бути понад 100 вагонів. Для вантажних перевезень кількість коліс на один автомобіль може бути навіть більшою. Тож стимул для зменшення тертя кочення для підвищення ефективності круїзу все ще існує. Але я повинен погодитися з вашим аналізом: сила підйому, як з тіла, чи з крил, не є життєздатною для поїзда. Я можу розмістити власну відповідь, щоб додати її.

— DrZ214

Ви не хочете зменшувати силу зменшення коліс, тому що це ваш основний засіб уповільнення в надзвичайних ситуаціях . Щоб зупинити потяг, потрібно пройти деякий час, не робити його більше. Пам'ятайте, що кінетичне тертя (колеса заблоковані) пропорційно силі вниз на колесі, і гальма поширюються вздовж кожного автомобіля.

На поїзних колесах є фланці на них, тому їм не потрібно тяги для управління. Автомобілі також не потребують тяги на рейках, оскільки ведучі колеса тільки на двигунах.

Вони ж потрібно зчеплення, колеса мають злегка конічні з радіусом на зовнішній стороні , яка є великим , ніж усередині , і вони обидва з'єднані з віссю. Таким чином, коли поїзд знаходиться поза центром або в свою чергу зовнішнє колесо має більший ефективний радіус, таким чином поверне його назад до центру колії.

— храповик виродка
джерело