АЭРОДИНАМИКА
40
#
35
ф
s
5
30
25
20
15
10
»—
а
с
о
и
8
*
у
ф
У
S
5
а
m
<
I
I Региональный поезд
1
I Высокоскоростной поезд
Головная
Выступаю-
Зазоры
Токо-
Боковая
Подкузовная
Тормоза
Тележки
и хвостовая
щие части
приемники
обшивка
часть
части
Рис. 4. Влияние параметров отдельных конструктивных элементов региональных и высо-
коскоростных поездов на величину аэродинамического сопротивления
кондиционеры,
трансформаторы
или иное оборудование, такие эле-
менты конструкции становятся ос-
новным
источником
увеличения
аэродинамического сопротивления,
тогда как высокоскоростные поез-
да, как правило, имеют кузова об-
текаемой формы без выступающих
частей, а оборудование закрыто ко-
жухами или иным способом.
Конфигурация поперечного се-
чения
кузова
и
элементов
кон-
струкции, расположенных перпен-
дикулярно направлению воздушно-
го потока, — стенок, крыши и пола
определяет
относительную
важ-
ность бокового сопротивления (со-
противления
обшивки).
Так, для
высокоскоростного поезда длиной
200 м именно оно является основ-
ным
фактором
при
оценке
аэро-
динамического сопротивления.
В
то же время для четырехвагонного
регионального поезда наибольшее
влияние оказывает сопротивление
головной и хвостовой частей, а так-
же сопротивление, создаваемое рас-
положенным на крыше и не закры-
тым кожухами оборудованием.
Следующий шаг после определе-
ния основных источников аэродина-
мического сопротивления — оценка
потенциала совершенствования для
каждого из выявленных компонен-
тов. Только тогда возможно улучше-
ние характеристик поезда в целом.
Методы бионики
Относительно новая наука — био-
ника занимается поиском в приро-
де источников идей, которые могут
быть использованы
при создании
технических средств. Методы био-
ники помогли в поиске путей сниже-
ния аэродинамического сопротивле-
ния автомобилей и самолетов. Одна-
ко в некоторых случаях найти пря-
мой аналог в природе невозможно.
Так, не существует живого существа,
которое летает или плавает с боль-
шой скоростью в обоих направлени-
ях точно таким же образом, как дви-
жется высокоскоростной поезд.
Экспертам Bombardier по аэро-
динамике удалось решить пробле-
му, используя те же средства, что и
в
природе, — репродукцию,
мута-
цию и селекцию, и с их помощью
создать конструкцию поезда Zefiro,
который представляет собой новый
этап развития высокоскоростного
подвижного
состава,
отличающе-
гося малым аэродинамическим со-
противлением и в то же время зна-
чительной устойчивостью к воздей-
ствию бокового ветра.
Для решения поставленных задач
использовались современные мето-
ды оптимизации. Известно и доку-
ментально подтверждено значитель-
ное число частных примеров опти-
мизации (с применением расчетной
динамики жидкой среды). Однако
в данном случае было необходимо
включение в цепочку оптимизаци-
онных расчетов всех элементов кон-
струкции высокоскоростного поезда.
В данной работе учтены эргономиче-
ские требования к интеграции каби-
ны управления в конструкцию кузо-
ва и условия видимости сигналов из
кабины, требования к прочности ку-
зова при аварии, а также предупре-
ждение виляния тележек, что накла-
дывало ограничения на возможные
варианты конструкции вырезов ку-
зова в местах расположения тележек
и надтележечных кожухов.
Разработка конструкции
Компании
Bombardier удалось
реализовать
новый
инженерный
подход
к
оптимизации
аэродина-
мических свойств поезда Zefiro 380.
Так, при проектировании головной
части поезда использовались мето-
ды нескольких научно-технических
дисциплин,
что
позволило
полу-
чить ясную картину, отражающую
ряд ограничений и различных взаи-
мозависимых требований, включая
прочность
при
крушении,
компо-
новку кабины машиниста, обеспе-
чение резервного пространства как
для сидящего машиниста, так и для
персонала, работающего стоя, ви-
димость
сигналов
из
кабины,
па-
раметры сцепных приборов и габа-
ритные характеристики.
Эти
и другие
взаимосвязанные
факторы были учтены при создании
модели САПР. Данная модель вклю-
чала не только набор параметров с
фиксированными
значениями для
различных компонентов, но и мате-
матические соотношения между ни-
ми с учетом специфической конструк-
ции, выбранной для определенной
подсистемы,
например
концепции
прочности в случае крушения или ки-
нематики сцепных приборов. Это по-
зволило гарантировать максималь-
ную возможную свободу в отноше-
нии выбранных аэродинамических
параметров в процессе оптимизации.
44
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 9
предыдущая страница 45 Железные дороги мира 2011 09 читать онлайн следующая страница 47 Железные дороги мира 2011 09 читать онлайн Домой Выключить/включить текст