Tại sao (một số) tàu cao tốc có tường cong (lồi)?

So sánh mặt cắt ngang của tàu cao tốc hiện đại với toa xe lửa cũ, có tường thẳng và bị giới hạn tốc độ khoảng 200 km / h, tôi nhận thấy hầu hết chúng đều có tường ngoài cong. Chiều rộng của cabin giảm theo chiều cao (và ở độ cao chiếm chỗ của hành khách) và điều này rõ ràng làm giảm không gian và sự thoải mái bên trong cabin. Vì vậy, câu hỏi của tôi là, những lợi ích chính của việc này là gì? Tôi đang nghĩ về:

1. tiết diện thấp hơn của tàu, tức là giảm lực cản khí động học.

2. trọng tâm thấp hơn. Điều này không tệ với những cơn gió mạnh!

3. mô men quán tính thấp hơn để lăn quanh trục dọc giữa các bánh xe để lái xe với các đường cong máng tốc độ cao.

Vì vậy, những lợi ích chính của các bức tường cong bên ngoài là gì? Là một hình tròn là tốt nhất?

Tất cả ba mục bạn nói là chính xác. Và những gì Solar Mike nói cũng đúng. Dưới đây là danh sách các mặt hàng khác.

1- với việc sản xuất một tiến bộ thiết kế, họ có thể xây dựng các hình dạng lý tưởng dễ dàng hơn so với thời xưa khi một chiếc hộp là cấu trúc mặc định cho xe lửa và ô tô.

2- Hình dạng hình trụ là lý tưởng cho xoắn dọc gây ra bởi sự rung động do hệ thống treo và nhiễu loạn được tạo ra bởi sự thức dậy của chính tàu. Ngoài ra toàn bộ chiếc xe hoạt động như một ống cấu trúc tích hợp và vốn đã mạnh mẽ hơn. Trong khi những chiếc xe lửa cũ sẽ cong vênh và dễ vỡ.

3- nền kinh tế trong vật liệu, cho cùng một thể tích một hình trụ có ít bề mặt.

4 - hiệu quả cấu trúc, các bề mặt tròn chia sẻ và chuyển ứng suất tốt hơn nhiều so với các hình chữ nhật có nồng độ ứng suất ở các góc và gồ ghề và chịu thiệt hại mỏi.

5- gió chéo và gió bão đi xung quanh các mặt cắt ngang dễ dàng hơn.

Thiết kế xe ngựa cũ dựa trên 4 bề mặt có nghĩa là vận tốc bị hạn chế. Với sự gia tăng vận tốc, nói chung là tăng gấp bốn lần ứng suất cấu trúc. Giống như các đường hầm ban đầu được xây dựng với các mặt cắt hình chữ nhật, chỉ với phát minh của ông cố của tôi, các đường hầm đã trở thành các ống hình trụ dưới London. Điều này có thể là do đề xuất của Alfred Ely Beach vào năm 1840 rằng một phần hình tròn sẽ hiệu quả hơn. Xem James Henry Greathead để biết thêm. Thiết kế khung máy bay ban đầu được dựa trên hộp nhưng bây giờ là hình elip.

Thiết kế hình chữ nhật có 4 góc phải chống lại các ứng suất kết hợp được truyền bởi 2 bề mặt đồng thời trong việc duy trì tính toàn vẹn cấu trúc. Lỗ hổng này được loại bỏ với hình dạng elliptiod và loại bỏ các điểm pinion tiềm năng yếu và nặng.

Centroid của các chuyến tàu được thực hiện theo chiều dọc và do vật liệu nhẹ trong toa tàu, CoG thường $ \ frac {1} {3} $ nd từ dưới cùng của xe. Các điểm hành tây được loại bỏ cho phép tăng vận tốc do quản lý biến dạng cấu trúc tốt hơn trong vải của tàu.

Một vấn đề quan trọng cũng là loại bỏ cơ hội làm căng cứng xảy ra và do đó làm tăng tính an toàn cơ học của vật liệu được sử dụng.