200504. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés futószalagon gördülő, áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erők meghatározására
1 HU 200504 B 2 A találmány tárgya eljárás és elrendezés futószalagon gördülő, áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erők meghatározására. Manapság a különféle személygépkocsik, versenyautók minőségét nagymértékben határozzák meg és befolyásolják a körülöttük kialakuló áramlás tulajdonságai és sajátosságai. A járműáramlástan fejlődésével párhuzamosan egyre kedvezőbbé vált a karosszériák kialakítása is, ezzel egyidejűleg azonban megnőtt a forgó kerekekre ható, áramlási eredetű erők részaránya is. Különösen így van ez a Forma 1 versenyautóknál, ahol a kerekek nincsenek burkolva, így a burkolás nélküli kerekekre a járműre ható teljes áramlási eredetű erőnek igen nagy hányada hat Ismeretes az is, hogy a gépkocsi karosszériákat szélcsatornában végzett kísérletek alapján fejlesztik, ahol az álló gépkocsihoz vagy modellhez (a továbbiakban modellhez) képest egyenletes sebességmegoszlású levegősugarat áramoltatnak, és mérik a karosszériára ható áramlási eredetű erőket. A mérés úgy történik, hogy a modell általában egy álló, síklemez fölött van elhelyezve. Ez a mérés azonban a valóságos viszonyoktól eltérő környezetben történik, a valóságban ugyanis, például az úttesten haladó gépkocsihoz képest az úttest hátrafelé mozog. Ezt a szélcsatornában egy, a megfúvási sebességgel megegyező irányú és nagyságú sebességgel mozgó futószalaggal lehet például helyettesíteni. Az állólap fölött végzett mérések mindenképpen jelentősen eltérnek a valóságos helyzettől, de a futószalagon történő úttest szimulálásnál is csak a valóságos helyzetet közelítik, de nem teljes egészében valósítják meg. Ismeretes a szakirodalomból, hogy a futószalag és a kerekek között erő hat, amelynek pontos ismeretére van szükség ahhoz, hogy a modellre ható erőt mérve az áramlási eredetű erő meghatározható legyen. Mivel mindezideig nem sikerült olyan mérési módszert találni, amelynek segítségével a futószalag és a kerekek között ható erő pontosan meghatározható lenne, ezért a kísérletek során arra törekednek csupán, hogy a kerekekre ható, a futószalagról a kerekekre átadódó, valamint az áramlási eredetű erő, vagy ezen erő valamelyik komponense ne hasson a modellre. Ismert megoldás éppen ezen fent említett hiányosság kiküszöbölésére, a modelltől elválasztott, a futószalagon gördülő kerekek alkalmazása, amelyeket oldalról benyúló tengelyeken csapágyaznak. Ilyen módon a modellen mért erő nem foglalja magába a kerékre ható erőt, azonban a modell körüli áramlást jelentősen befolyásolja a forgó kerék jelenléte. Egy másik megoldás a modell által vonszolt kerekek alkalmazása, amelyekről csak a vízszintes, áramlási irányú erő adódik át a modellre, a függőleges irányú azonban nem. A vízszintes irányú erőkomponensből a kerék és a futószalag között ébredő erő meghívás nélkül mozgatva a futószalagot, meghatározható. Ezek a fent ismertetett eljárások azonban továbbra sem teszik lehetővé a futószalagon gördülő kerékre ható áramlási eredetű erő pontos meghatározását, különösen nem teszik lehetővé a felhajtó erő irányú komponens meghatározását, holott ennek ismerete egyes esetekben igen fontos lehet. A találmánnyal célul tűztük ki egy olyan eljárás és elrendezés kialakítását, amely lehetővé teszi a futószalagon gördülő, áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erők pontos meghatározását és mérését. A találmány szerinti felismeréshez azon gondolat vezetett el, hogy a kerékre ható áramlási eredetű erő mérése akkor lehetséges, ha a kerék és a futószalag között ható erőt ismerjük. Mindezideig azonban semmilyen olyan eljárás nem volt ismeretes, amellyel a viszonylag nagy sebességgel mozgó futószalag és kerék közötti erő közvetlenül mérhető lett volna. Ezért tehát elsőként egy olyan eljárást kellett kidolgoznunk, amely lehetővé teszi a kerékre ható erőnek abban az időpillanatban történő mérését, amikor az még éppen érintkezésben van a futószalaggal, de a futószalag és a kerék között ható erők már elhanyagolhatóan kicsik. Ahhoz, hogy ezt mérni lehessen, azon felismerés alapján jutottunk el, hogy a kerék és a futószalag közötti érintkezés megszűnése pillanatában a futószalag és a kerék között egy rés keletkezik, amelyen keresztül áramlás indul meg. Ez az áramlás - amely a valóságban nincsen - alapvetően befolyásolja a kerékre ható erőt. A találmány további célja volt egy olyan elrendezés kidolgozása, amelynek segítségével a találmány szerinti mérés megvalósítható, azaz az elrendezés lehetővé teszi a futószalagon gördülő áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erők pontos meghatározását, és ezt egy viszonylag egyszerű elrendezés teszi lehetővé. A találmány tehát eljárás futószalagon gördülő, áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erő mérésére, a kerékre ható erő mérésével. A találmány szerinti eljárás lényege abban van, hogy a kereket futószalag fölött helyezzük el, és függőleges irányban ismert sebességgel a futószalag irányába mozgatjuk, azzal érintkeztetjük, majd onnan szintén ismert sebességgel függőleges irányba eltávolítjuk úgy, hogy közben folyamatosan mérjük a kerékre ható erőt, és a kerék és futószalag érintkezése megszűnésének időpontját, és ezt a mérést mind áramlásmentes közegben, mind megfúvással létrehozott áramlásban elvégezzük, és a kapott mérési értékek összehasonlításából határozzuk meg az áramlási eredetű erőt. A találmány tárgya továbbá elrendezés futószalagon gördülő, áramlásba helyezett kerékre ható áramlási eredetű erő mérésére futószalag fölött elhelyezett kerékkel, a kerékhez csatlakoztatott erőmérővel. Az elrendezés lényege az, hogy a kerék függőleges irányú mozgató mechanizmussal van összekapcsolva, a futószalag felületének magassága pedig a futószalag és a kerék érintkezése megszűnését érzékelő elem van elhelyezve, és az erőmérő és az érzékelő kimenete regisztrálóra van csatlakoztatva. A találmány szerinti elrendezésnél előnyös, ha az érzékelő optikai érzékelőként van kiképezve. A találmány szerinti eljárást és az eljárás megvalósítását lehetővé tevő elrendezést a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható a találmány szerinti elrendezés elölnézetben, a 2. ábrán pedig ugyanez az elrendezés oldalnézetben látható. Az 1. ábrán megfigyelhető az 1 futószalag, amely a példakénti kiviteli alaknál egy végtelenített szalagként van kiképezve, és az ezen forgó 2 kerék. A 2. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
