Разбор задачи «Тягач-Трейлер»

Размещено на сайте 08.04.2009.

 

 

http://www.metodolog.ru/01619/01619.html

Контрольное задание по АРИЗ

Автомобильные грузоперевозки осуществляются с использованием тандемов "седельный тягач - трейлер". При этом унификация сцепных устройств позволяет одному и тому же тягачу перевозить различные типы полуприцепов (трейлеры, платформы, цистерны и др.), которые, в свою очередь, могут иметь различные массогабаритные характеристики.

В случае использования седельных тягачей для перевозки крупногабаритных трейлеров возникает аэродинамическое сопротивление в зоне "кабина тягача - передняя стенка трейлера" (Рисунок 1), составляющее 20-25% общего аэродинамического сопротивления. Особенно актуально это становится на больших скоростях и при сильном боковом ветре, что приводит к значительному расходу топлива и, следовательно, удорожанию грузоперевозок.

Рис. 1

Использование всевозможных обтекателей (Рисунок 2), прикрывающих эту зону, частично решает проблему, но ведет к удорожанию и утяжелению транспортного средства, а также к снижению его маневренности при поворотах (увеличению радиуса поворота). Кроме того, ширина, форма и угол растра используемых обтекателей должен быть согласован с габаритами перевозимого трейлера, что крайне неудобно при использовании тягача с разными типами трейлеров.

Рис.2

Краткое описание ситуации

В автопоезде между кабиной тягача и трейлером существует зазор, необходимый для обеспечения поворота тягача относительно трейлера при маневрировании. Зазор необходимо предполагает наличие 2-х краев – задней кромки кабины тягача и передной стенки трейлера. При движении на большой скорости срыв потока воздуха с задней кромки кабины создает завихрения воздуха. Эти завихрения увеличивают размер поперечного сечения автопоезда, тем самым увеличивают аэродинамическое сопротивление движению.

Увеличение размера поперечного сечения пластины – разница между действительным размером пластины и границей перехода «ламинарное течение – турбулентное течение» потока

В транспортировке груза проблем нет. Проблема возникает при движении пары «тягач – трейлер» в воздушной среде.

Функциональное описание ситуации (функциональная схема):

Вывод: на большой скорости движения задняя кромка кабины становится Инструментом, вредно меняющим поток воздуха (Изделие). Элемент, который надо менять – задняя кромка кабины

Направления изменений задней кромки кабины:

1. Устранить заднюю кромку кабины

Устранение задней кромки кабины à Исчезновение зазора à Проблемы:

§ снижение маневренности автопоезда и/или

§ рассогласование задней кромки кабины с разными типами трейлеров.

Решение А.Сагадеева – динамичная сцепка: стягивание кабины и трейлера на высокой скорости движения автопоезда. Такая конструкция устраняет зазор, т.е. устраняет заднюю кромку кабины и тем самым устраняет срыв потока и вихреобразование, но остается рассогласование задней кромки кабины с разными типами трейлеров.

2. Использование эффектов для изменения задней кромки кабины

Переход по МàАТХЭМ: механически статичная задняя кромка кабины à механически динамичная задняя кромка кабины.

Решение: динамичная сцепка А.Сагадеева для устранения стягиванием БОЛЬШОГО зазора между кабиной и трейлером + эластичная задняя кромка кабины для устранения оставшегося МАЛОГО зазора между кабиной и трейлерами разных конфигураций.

3. Изменение свойств задней кромки кабины

3.1. Изменение вещества задней кромки кабины

Вариант «твердая монолитная задняя кромка кабины à эластичная задняя кромка кабины» повторяет ранее полученный «механически статичная задняя кромка кабины à механически динамичная задняя кромка кабины».

Развитие идеи: переход «эластичная задняя кромка кабины» à «газовая, т.е. воздушная, задняя кромка кабины» = множество струй воздуха по периметру задней кромки кабины. Техническая реализация – труба по периметру задней кромки кабины, с соплами, в которую нагнетается воздух. Широко известный аналог – воздушная завеса.

Сверхэффект от решения «воздушная задняя кромка кабины» – при достаточной мощности нагнетания можно отказаться от динамичной сцепки А.Сагадеева.

3.2. Изменение задней кромки кабины в пространстве

Развитие идеи: переход «плоская (D = 2) воздушная завеса по периметру задней кромки кабины» à «объемная (D = 3) воздушная подушка в зазоре между кабиной и трейлером». Техническая реализация – нагнетание воздуха в зазор между кабиной и трейлером.

3.3. Изменение задней кромки кабины во времени

Развитие идеи: постоянная «объемная (D = 3) воздушная подушка в зазоре между кабиной и трейлером» à «объемная (D = 3) воздушная подушка в зазоре между кабиной и трейлером» возникает во время движения автопоезда с большой скоростью.

Техническая реализация – использование естественного наддува, возрастающего с ростом скорости, с перенаправлением воздуха в зазор между кабиной и трейлером.

4. Изменение задней кромки кабины приводит к новым вредным (нежелательным) эффектам = противоречие

Например, устранение задней кромки кабины (устранение зазора) приводит к потере маневренности автопоезда.

Типовое противоречие: улучшение формы (12) – снижение возможности адаптации (35). Разрешение противоречия с помощью приемов таблицы Альтшулллера:

1. Дробление

1.1. Раздробить заднюю кромки кабины на независимые части.

1.2. Сделать заднюю кромки кабины разборной.

1.3. Повысить степень дробления задней кромки кабины.

2. Динамичность

15.1. Характеристики задней кромки кабины должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы.

15.2. Разделить заднюю кромки кабины на части, способные перемещаться относительно друг друга.

15.3. Если задняя кромка кабины в целом неподвижна, сделать её подвижной, перемещающейся.

29. Пневмо- и гидроконструкции

Вместо твердой задней кромки кабины использовать газообразную и жидкую: надувную и гидронаполняемую, воздушную подушку, гидростатическую и гидрореактивную.

Все 3 рекомендуемых приема выводят на уже ранее полученные решения, что говорит об устойчивости решений.

6 апреля 2009 г.

Брайтон, Массачучеттс, США

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "Разбор задачи «Тягач-Трейлер»"