192821. lajstromszámú szabadalom • Szerkezet áramlásba elhelyezett testek ellenállásának csökkentésére
3 192821 4 A találmány tárgya szerkezet áramlásba helyezett testek áramlási ellenállásának csökkentésére, amely szerkezetet az áramlással szembenéző homloklapon helyezünk el adott esetben azzal egy egységet képezően. Közúti, vasúti, vízi vagy légi járművekre mozgás közben egyaránt hat az áramlási ellenállás, amely áramlási ellenállás nagysága nagymértékben befolyásolja az adott jármű üzemanyagfogyasztását illetőleg annak üzemköltségét. Mivel az áramlásban elhelyezett testekre ható áramlási ellenállás által képviselt erő a mértékadó terhelésnek adott esetben igen tetemes részét képezi, csökkentése esetén többek között lecsökken a szilárdsági génybevétel is, így például a létesítési költségek is lecsökkenthetők. Ilyen szerkezetek például a szél vagy áramló víz hatásának kitett szerkezetek és építmények. Mivel manapság különösen nagy jelentősége van annak, hogy energia üzemanyag vagy akár építési költség is csökkenthető legyen, egyre több olyan jellegű kísérlettel és műszaki megoldással találkozhatunk, amelyeknek célja az áramlási ellenállás valamilyen formában való csökkentése. A vonatkozó szakirodalom szerinti, megállapítható, hogy az elsősorban funkcionális és nem áramlástani szempontok alapján kialakított járműveknél, például autóbuszoknál, teherautóknál, kamionoknál valamint olyan szerkezeteknél és építményeknél, amelyeknek a megfúvás irányával szemben lévő felületeik körül kis lekerekítési sugárú élek vannak kiképezve, az áramlási ellenállás által képzett erő jelentős része, adott esetben túlnyomó többsége, az áramlással szembe néző homlokfelületen ébredő túlnyomás következménye. Erről ír például Hucho: Az autók aerodinamikája c. művében. Azoknak a vizsgálatoknak és kísérleteknek a jelentős része is, amely célul tűzte ki az áramlási ellenállás csökkentését, a homlokfalon ébredő, nyomásból származó erő, azaz a homlokfali ellenállás, csökkentésének kérdésével foglalkozott. Ennek az erőnek a csökkentése a homlokfalon lévő nyomás csökkentésével érhető el. A homlokfalon keletkező nyomás csökkentésére szolgáló módszerek alapvetően két nagy csoportra oszthatók. Az egyik ilyen módszer szerint a homlokfalat, valamint a homlokfalat körülvevő éleket és sarkokat lekerekítik, illetőleg legömbölyítik, a másik módszer szerint pedig a homlokfal elé, azzal párhuzamosan vagy közel párhuzamosan egy lemezt helyeznek el. Az első módszer alkalmazása esetén, ahogyan ezt a mellékelt 1. ábrán is bemutatjuk, a lekerekítés, illetőleg legömbölyítés helyén az áramlás felgyorsul, és a nyomás lecsökken. Minél nagyobb mértékű a lekerekítés a 2 homlokfalnak annál kisebb részén keletkezik a külső nyomásnál nagyobb túlnyomás, és annál nagyobb lesz a homlokfelületnek az a része, ahol a külső nyomásnál kisebb nyomás, azazdepreszszió jön létre. A depresszió, egy az áramlással szemben ható előremutató erőt hoz létre, tehát lecsökkenti az ellenállási erőt. A másik ismert módszer a 2. ábrán mutatjuk be. Eszerint az áramlásban elhelyezett berendezés 2 homloklapja előtt azzal párhuzamosan, vagy közel párhuzamosan 4 lemez van elhelyezve, amely 4 lemeznek a keresztmetszete kisebb, mint a homloklap keresztmetszete. A homloklapon a lemez mögötti térben depresszió alakul ki, amely előremutató e; őt hoz létre, azaz lecsökkenti az áramlási ellenállás által létrehozott erőt, Ez az erő így esetenként ellensúlyozhatja a 2 homlokfal előtt elhelyezett 4 lemez előlapján keletkező áramlásirányú erőt. Ennek eredménye lehet az, hogy a 4 lemez és szerkezet, ami elé a 4 lemezt elhelyezték együttes homlokoldali ellenállása adott esetben igen kis értékűre csökkenthető le. Ez a módszer előnyösen ott alkalmazható, ahol egyáltalában lehetőség van a homlokfal előtt egy terelőlemez elhelyezésére. Ilyen például a kamionok vezetőfülkéjére szerelt terelőlemez, amely csökkenti a raktér burkolatára ható ellenálláserőt. Elvileg mindkét ismert módszer alkalmazható a homlckfali ellenállás csökkentésére, a gyakorlatban azonban sok nehézség adódhat, amely az alkalmazás lehetőségét csökkenti, illetőleg csak korlátozott alkalmazását teszi lehetővé. Autóbuszok, vagy kamionok homlokfalának lekerekítése például a hasznos térfogatot csökkenti, és nehézségeket okoz a technológiában, növeli a költségeket. A homlokfal előtt azzal párhuzamosan lemez alkalmazása ugyancsak korlátozott, bevezetésére mind gazdasági, mind esztétikai szempontból nem minden esetben kerülhet sor. A találmány azon a felismerésen alapult, hogy ha a homlokfal egy részén megfelelő szerkezeti elemek segítségével a korábbi módszerektől eltérő módon depressziót hozunk létre, akkor az áramlási ellenállás ugyanúgy lecsökken, ugyanakkor azonban az egyéb hátrányok nagyrészt kiküszöbölhetők lesznek. A találmány alapgondolata az, hogy a homlokfal melletti áramlásba olyan eszközöket és szerkezeteket helyezünk el, amelyek a homlokfalon depressziót hoznak létre, csökkentik tehát a homlokfalon a nyomást, azaz csökkentik az áramlási ellenállást. Ahhoz, hogy a találmány alapgondolata érthetővé váljon, érdemes megvizsgálni az áramlásnak a jellemzőit a homlokfalon. Ezt a 3. ábrán mutatjuk be. A 2 homlokfalnak van egy olyan pontja, az úgynevezett T torlópont, ahol — a nyomás eléri a maximális értékét, sebessége pedig zérus. A 2 homlokfalon a T torlóponttól távolodva az áramlási sebesség fokozatosan nő, a nyomás pedig ennek megfelelően fokozatosan csökken. A 2 homlokfal közelében a homlokfallal közel párhuzamos áramlás alakul ki, amelynek iránya a T torlóponttól kifelé mutat. A találmány alapgondolata az volt, hogy a homlokfal melletti áramlásba kell olyan elemeket elhelyezni, amelyek a 2 homlokfalon depressziót idéznek elő, és ezáltal csökkentik a 2 homlokfalon a nyomást, azaz csökkentik a homlokfal ellenállását. Ismeretes az, hogy az áramlásba helyezett tompa — nem áramvonalas — testek felületén kialakuló határréteg a lassuló áramlási szakaszon leválik, és a test mögött kis 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
