автомобиль

Формула изобретения

Автомобиль, содержащий раму, кузов, передние колеса с рулевым управлением, задние колеса, подвески колес, тормозные устройства задних колес, двигатель с обслуживающими его агрегатами и устройствами, отличающийся тем, что он снабжен аэродинамическим движителем с вектором тяги, расположенным в плоскости вращения его рабочего колеса, движитель размещен на крыше кузова, рабочее колесо движителя связано кинематически с двигателем, корпус движителя установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения рабочего колеса, движитель снабжен воздухозаборником и планкой, препятствующей выбросу воздуха в боковом направлении, установленными на крыше кузова, а все колеса установлены свободно на осях, связанных с рамой автомобиля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для повышения проходимости автомобилей в условиях плохих дорог, а также для повышения устойчивости движения на скользких дорогах.

Известен автомобиль с приводом на его колеса (см., например, книгу Б.Я. Тур и др. "Устройство автомобиля", Москва, Машиностроение, 1990 г.).

Момент двигателя передается на колеса, которые, взаимодействуя с дорогой, создают движущую автомобиль силу. Однако в условиях плохих дорог, а также на скользких дорогах, сила сцепления колес с дорогой может быть неудовлетворительной, в результате чего автомобиль "буксует", т.е. теряет движущую его силу.

Известен также аэродинамический движитель, плоский по конструкции, с вектором тяги, расположенным в плоскости вращения его рабочего колеса, отличающийся от воздушного винта, вектор тяги которого перпендикулярен плоскости его вращения, большей тягой при одинаковой затрачиваемой мощности и меньшими габаритами (см. патент Российской Федерации на изобретение 2136539 того же автора).

Этот движитель, содержащий рабочее колесо, установленное с возможностью вращения в корпусе, создает тягу Т, приложенную к его корпусу, при вращении рабочего колеса в воздушной среде.

При этом T = ²R³h, кг,

где - плотность воздуха,

- угловая скорость вращения рабочего колеса,

h - ширина рабочего колеса,

R - радиус рабочего колеса.

Мощность, затрачиваемая на вращение рабочего колеса

кгм/с.

Ввиду того, что упомянутый движитель плоский по конструкции и сила Т лежит в плоскости вращения его рабочего колеса, он может быть удобно скомпонован с автомобилем. Таким образом, движителем автомобиля становятся не ведущие колеса, а аппарат, отбрасывающий воздушную массу (аэродинамический движитель).

Недостаток известного автомобиля, заключающийся в плохом сцеплении его ведущих колес с плохой дорогой, устраняется тем, что автомобиль, содержащий раму, кузов, передние колеса с рулевым управлением, задние колеса, подвески колес, тормозные устройства задних колес, двигатель с обслуживающими его агрегатами и устройствами, снабжен аэродинамическим движителем с вектором тяги, расположенным в плоскости вращения его рабочего колеса, движитель размещен на крыше кузова, рабочее колесо движителя связано кинематически с двигателем, корпус движителя установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения рабочего колеса, движитель снабжен воздухозаборником и планкой, препятствующей выбросу воздуха в боковом направлении, установленными на крыше кузова, а все колеса установлены свободно на осях, связанных с рамой автомобиля. Вариант выполнения автомобиля с двумя движителями может быть выполнен, когда два одинаковых движителя установлены по бокам капота. В этом случае трансмиссия еще больше упрощается, а конструкция ясна из прилагаемых графических материалов.

Такое выполнение автомобиля позволяет не терять движущую его силу из-за плохой дороги и повысить его проходимость. При этом конструкция его не усложняется, т. к. наряду с введением новых элементов отпадает необходимость в таких устройствах, как сцепление, коробка передач, устройство реверса, дифференциал, полуоси ведущих колес.

На фиг.1 приведена конструктивная схема предлагаемого автомобиля с движителем, вид сбоку; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - вид сбоку на автомобиль с двумя движителями; на фиг.5 - вид сверху на автомобиль с двумя движителями, расположенными по бокам капота.

Автомобиль состоит из рамы 1 с закрепленными на ней мотором 2 и всеми агрегатами для его обслуживания (на чертеже не показаны), кузова 3, жестко скрепленного с рамой 1, задних колес 4, передних 5 с рулевым управлением. На крыше кузова 3 установлен аэродинамический движитель, состоящий из рабочего колеса 6 и корпуса 7. Корпус 7 установлен с возможностью поворота (в пределах 180^o). Для этого он жестко связан с трубой 8, размещенной с возможностью поворота в крыше кузова 3 и в раме 1 и связан с рукояткой реверса 9. Внутри трубы 8 размещен с возможностью вращения вал 10 рабочего колеса движителя. Вал 10 соединен кинематически, с помощью зубчатых колес, заключенных в картер, с двигателем 2. На крыше кузова 3, кроме движителя размещены жестко закрепленные на ней боковые планки 11, препятствующие выбросу воздуха в боковом направлении. Кроме того на крыше закреплена также планка 12 криволинейного профиля, направляющая поток набегающего воздуха в движитель (воздухозаборник).

Автомобиль работает следующим образом. При работе мотора вращение его вала передается через зубчатые колеса валу 10, на котором закреплено рабочее колесо движителя. Воздух, выбрасываемый движителем, создает силу (тягу Т), приложенную к корпусу 7 движителя, которая движет автомобиль вперед. При движении назад рукояткой реверса 9 поворачивают корпус 7 движителя на 180^o. При этом вектор тяги Т также поворачивается на 180^o, и автомобиль движется назад. Чтобы во время поворота струя воздуха не выходила в боковом направлении, создавая тем самым импульс боковой (вредной) силы, выход движителя перегораживается боковой планкой 11. Таким образом, в момент поворота корпуса движителя тяга отсутствует. Струя воздуха, вытекающая вдоль продольной оси автомобиля, мало мешает окружающим, так как располагается на высоте не менее 1,5 м над землей. Рулевое управление передних колес поворачивает корпус автомобиля вместе с движителем, так что тяга всегда направлена вдоль продольной оси автомобиля. Органы управления выглядят так: одна педаль - тормоз задних колес. Вторая педаль - педаль "газа". При экстренном торможении "газ" не сбрасывается. Руки заняты рулевой колонкой, рукояткой реверса и сигналами. При значительных скоростях возникают трудности входа потока в движитель. Поэтому вводимая в конструкцию планка 12 криволинейного профиля, закрепленная на крыше кузова, отклоняет встречный поток в движитель, обеспечивая такие условия его работы, как и в неподвижной среде.

Пример 1. Пусть T=400 кг ; N=40 л.с.=300 кгм/с; R=0,75 м.

Тогда

V - максимальная скорость оттекающей струи.

=V/R=112/0,75=150 c^-1 (~1500 об/мин);

h = =40064/0,12522510²27=0,34 м.

Движитель с такими конструктивными данными (R, h) удобно компонуется по размерам с автомобилем малой величины ("Ока"), подходит по затрачиваемой мощности (N), легко сопрягается с двигателем по угловой скорости вращения и развиваемой тяге (T).

Пример 2. Для бокового расположения движителей (2 шт., см. фиг.4 и 5). Пусть T=400 кг, N=40 л.с.=3000 кгм/с, = 300 с^-1.

Тогда V=R=15N/T=153000/400=112 м/с;

R==112/300=0,37 м;

h==400/1/8910⁴5010^-3=0,71 м.

Это два движителя высотой h=0,35 м.

Следует отметить, что при проектировании автомобиля с движителем необходимо выполнить требование: тяга, развиваемая движителем, должна быть не менее половины походного веса автомобиля: TG/2, где G - походный вес (кг).

Это требование необходимо выполнять для преодоления автомобилем уклонов в 30^o. Если ограничить уклон 20^o, то TG/3.

Предлагаемое выполнение автомобиля позволяет отказаться от сцепления, коробки скоростей, устройства реверса, дифференциала, полуосей приводных колес. Воздействие колес на дорогу снижается, т.к. отсутствует действие сдвига колес на полотно дороги (за исключением режима торможения задними колесами). Скользкость дороги меньше влияет на устойчивость движения, т.к. колеса не являются движителями. Сам движитель весьма прост по конструкции, и можно ожидать общего удешевления автомобиля с движителем.