“리프팅 바디”디자인이 열차 차량에 유용할까요?

리프팅 바디

리프팅 바디 디자인 의 아이디어는 날개가없는 리프트를 생성하는 방식으로 차량의 바디를 형성하는 것입니다. 연구에 따르면 이것은 리프트를 계속 제공하면서 항력을 줄이는 효율적인 방법 일 수 있습니다.

이것은 일반적으로 항공기 또는 우주선에서 수행되었습니다.

비슷한 접근 방식이 열차를보다 효율적으로 만드는 데 도움이 될 수 있습니까?

여객 열차는 이미 간소화되고 공기 역학적으로 보입니다.

화물 열차는하지 않습니다 :

공기 저항이 열차가 극복해야하는 유일한 저항 형태는 아닙니다. 또한 트랙에서 바퀴의 저항을 극복해야합니다. 여기에서 리프팅 바디 디자인으로 인한 에너지 절약이 나올 것이라고 생각합니다. 리프팅 바디 디자인으로 생성 된 추가 리프트는 휠과 레일 사이의 마찰을 줄여 에너지를 절약합니다.

트레인 휠에는 플랜지가 있으므로 조향을 위해 트랙션이 필요하지 않습니다. 구동 바퀴는 엔진에만 있기 때문에 자동차는 레일에서 견인력이 필요하지 않습니다.

리프팅 바디가 전형적인 열차 속도에서 눈에 띄는 차이를 만들기에 충분한 리프트를 만들 수 있습니까?

나는 눈에 띄는 차이를 만드는 것이 불가능하다고 말하지 않을 것입니다. 그러나 나는 그것이 거의 대담하지 않다고 말할 것입니다.

모든 바디의 리프트 및 드래그 힘은 일반적으로 바디의 속도 ( ), 유체의 밀도 ( ), 물체의 면적 ( ) 및 무 차원 계수 ( 또는 )에 따라 . 적용 가능한 영역은 정면 영역 또는 평면 영역에 대해 이야기하고 있는지에 대해 약간 모호 할 수 있지만 기차의 경우 기본적으로 여행 방향에 수직 인 평면 영역입니다 (대부분의 기차 차량은 단순히 기관차의 결과입니다). 계수는 난류로 인해 속도에 따라 조금씩 다를 수 있지만 일반적으로 0과 2 사이입니다. 기능적 형식은 다음과 같습니다.ρ A C L C $v$$\rho$$A$$C_L$$C_D$

( )로 이동하면서 높이가 , 폭이 인화물 열차를 대략적으로 추정합니다 . 이것은 전체 열차에 대해 리프트가 약 이되도록 합니다 (일반 자동차를 들어 올리기에 충분하지 않음). 이 계산은 매우 정밀한 것은 아니지만 10 배나 떨어져도 차량의 전체 중량에 비해 리프트가 최소화됩니다.$4\, m$$16 \, m/s$2500 $57 \, kph$$2500 N$

따라서 공기 역학적 요소를 추가 할 때의 장점을 고려할 수 있습니다. 여기에서 리프트 생성 (휠의 아래쪽 힘을 줄이기 위해)과 드래그 생성 간의 균형을 맞 춥니 다. 리프트 대 드래그 비율이 높아질 수 있지만 (좋은 경우에는 ~ 50) 열차 바퀴의 구름 저항은 실제로 매우 낮습니다 ( ). 따라서 리프트로 인해 마찰로 인한 손실이 줄어들지 만 드래그로 인해 손실이 증가합니다.$C_{rr} \sim 0.00035$

따라서 드래그를 줄이는 것이 좋지만 리프트를 제공하는 것은 가치가 없습니다. 실제로, 휠은 하중을 효율적으로 견딜 수 있도록 휠이 매우 우수하기 때문에 무게를 추가하는 비용으로 드래그를 줄이는 것이 유리할 수 있습니다.

NB 저는 데이터에 대한 Wikipedia 및 엔지니어링 툴박스 에 문의했습니다 . 철도 바퀴의 출처를 확인할 수는 없었지만 Gillespie의 "차량 역학 기본 사항"을 통해 도로 타이어의 값이 올바른지 확인할 수있었습니다. 검증에 대한 아이디어는 환영받을 것입니다.$C_{rr}$

비상시 감속하는 주요 수단이기 때문에 휠의 하향 힘을 줄이고 싶지 않습니다 . 기차를 멈추는 데 이미 시간이 걸립니다. 더 이상 만들지 마십시오. 운동 마찰 (바퀴 잠김)은 휠의 아래로 향하는 힘에 비례하고 브레이크는 각 차량에 퍼집니다.

트레인 휠에는 플랜지가 있으므로 조향을 위해 트랙션이 필요하지 않습니다. 구동 바퀴는 엔진에만 있기 때문에 자동차는 레일에서 견인력이 필요하지 않습니다.

그들은 견인 이 필요하고, 바퀴는 바깥 쪽의 반경이 안쪽보다 크며 약간 원뿔형이며 둘 다 차축에 연결됩니다. 이런 방식으로 열차가 중심을 벗어나거나 회전 할 때 외부 바퀴의 유효 반경이 더 커서 트랙의 중심으로 돌아갑니다.