Устройство для регулирования характеристик набегающего газового потока
Предложение относится к техническим средствам и системам регулирования характеристик набегающего газового потока, омывающего геометрическое тело и может быть использовано для уменьшения сопротивления различных тел набегающему воздушному потоку.
Для этой цели тело I оборудуют приставкой 3 с компенсатором 4 аэродинамического сопротивления обтекающей части 2 геометрического тела; такая приставка выполнена в виде симметричного 5 или несимметричного 6 грибовидного профиля, имеющего наклоны от 10 до 90° к продольной оси тела I, а крепление приставки осуществляется с помощью шарового шарнира 8, фиксатора 13 и одного 7 или двух II стержней, имеющих приводы 10 для регулирования положения приставки относительно частей тела I; при закреплении на теле I двух приставок: 3 и 12 с обоих его горцев приставки ориентируют зеркально, при этом форму приставки, в сечении ее по большему размеру, выбирают грибовидной и в виде диска, в виде звезды с независимым числом лепестков, в виде фасонного теласложного профиля; как симметричных относительно оси стержня или стержней, так и несимметричного профиля, который выбирают и согласуют с конструктивной формой частей тела 1, на которые закрепляют приставки 3 и 12 устройства для регулирования характеристик набегающего газового потока, - это позволяет существенно снизить сопротивление набегающему потоку и значительно увеличить экономию энергии на процесс движения тела.
ИЛ. - 7 Форм. - 5 з.п.ф.
Предложение относится к системам регулирования характеристик газовых, в частности, - воздушных потоков, омывающих движущиеся геометрические тела, и предназначено для использования в качестве технических средств, снижающих сопротивление движению транспортирующих и транспортных средств в приземном слое, надводном пространстве и в свободной атмосфере.
В настоящее время широко известны различные способы и технические средства для снижения сопротивления набегающему воздушному потоку. Эти средства представляют собой или рассекатели потока на авиатранспорте, или обтекатели на гидротранспорте, или наставки на кабинах большегрузных автотранспортных средств. Из известных аналогичных средств наиболее близким является устройство для ориентирования набегающего воздушного потока в виде приспособления, имеющего форму треугольника, в продольном сечении, с верхней криволинейной поверхностью, формирующей недостатки кабины перед кузовом в части переброса потока на верхнюю часть кузова и незначительного снижения ударных нагрузок на передний торец кузова от потока, отбрасываемого верхними краями плохообтекаемой формы кабины транспорта (А.И.Евграфов, Аэродинамика магистральных поездов, М., НАМИ, 1988; или US №4095835, В 62 D 35/00, 1978.).
Недостатки известного устройства очевидны и существенны: не снижается общее сопротивление переднего торца транспортного средства, а только частично снижается сопротивление выступающей верхней части кузова, при этом характеристики набегающего воздушного потока при движении транспортного средства не регулируют ни на переднем, ни на тыльном торцах плохообтекаемых форм транспортного средства. Эти недостатки не позволяют сколько-нибудь существенно уменьшить лобовое и тыльное сопротивление движущегося геометрического тела (в данном случае - транспорта) и приводят к повышенным расходам энергетических материалов на обеспечение движения транспортного (или транспортирующего) средства, особенно при возмущенных встречных воздушных потоках.
Техническим результатом, положительным, а также социальным эффектами данного предложения является оперативное регулирование характеристик набегающего газового потока, омывающего движущееся геометрическое тело, например, - транспортного средства, в зависимости от скорости взаимодействия потока с этим средством, уменьшении при этом общего сопротивления движению, а также снижение расхода энергетических
материалов на организацию движения транспортного средства или на перемещение отдельных грузов воздушным путем, что приводит, соответственно, к получению социального эффекта - снижению вредных выбросов от расхода энергетических материалов.
Указанный результат и положительный эффект достигается при выполнении устройства для регулирования характеристик набегающего газового потока, омывающего геометрическое тело, например, транспортного или транспортирующего средства, в виде обтекателя для направления движения потока, соединенного с конструкцией этого тела, при этом устройство выполнено в виде приставки, оснащенной компенсатором аэродинамического сопротивления, которая имеет грибовидный профиль с симметрией тела вращения вокруг оси или имеющей несимметричную форму относительно центра грибовидной приставки, соединенной с помощью стержня с конструкцией торца геометрического тела с образованием зазора так, что приставка ориентирована своей плоскостью, полученной сечением по ее большему геометрическому размеру, под углом от 10° до 90° относительно продольной оси тела, с которым приставка соединена с помощью шарнира и тяг с возможностью отдаления и/или приближения посредством механизма регулирования положения этой приставки и ее стержня относительно тела, причем грибовидная приставка соединена одним или двумя стержнями с одним или с обоими торцами удлиненного геометрического тела, при этом две приставки ориентированы зеркально относительно одна другой.
При этом приставка соединена с одним или двумя стержнями с помощью шарового (шаровых) шарнира, имеющего фиксатор.
Стержни устройства соединены с тягами и механизмом регулирования зазора между приставкой и конструкцией тела.
При этом приставка с помощью шарового шарнира соединена симметрично или несимметрично своего центра со стержнем, а две приставки имеют независимую форму соединения со своим стержнем. Приставка в сечении выполнена в виде диска или в виде звезды, или в виде фасонного тела (стахостической формы), при этом в ее стенках выполнены сквозные отверстия.
Устройство раскрывается на прилагаемых чертежах, где:
на фиг.1 - показан общий вид геометрического тела при движении в атмосферном потоке;
на фиг.2 - общий вид предлагаемого устройства, установленного на транспортном средстве, обтекаемого потоком воздуха;
на фиг.3 - конструкция приставки с компенсатором усилий набегающего потока;
на фиг.4 - зеркальное расположение приставки;
на фиг.5 - крепление приставки на одном стержне;
на фиг.6 - то же на двух стержнях;
на фиг.7 и 8 - формы приставки.
Устройство на геометрическом теле 1 содержит обтекатель 2, выполненный в виде приставки 3 (фиг.2), оснащенной компенсатором 4 аэродинамического
сопротивления; приставка имеет грибовидный профиль 5 с симметрией тела вращения вокруг оси или имеет несимметричную форму 6 относительно центра грибовидной приставки, которая соединена стержнем 7 с конструкцией торца геометрического тела, в данном случае - транспортного средства 1 (фиг.1 и фиг.2) и с образованием зазора между собой и транспортным средством 1, при этом приставка своей поверхностью и плоскостью, полученной сечением по ее большему геометрическому размеру, ориентирована под углом от 10° до 90° относительно продольной оси тела 1, с шарниром 8 и тягами 9, которые дают возможность регулирования зазора между приставкой 3 и телом 1, отдаляя или приближая приставку к конструктивной части геометрического тела с помощью механизма 10 такого регулирования.
Приставка соединена одним стержнем 7 или двумя стержнями 7 и 11 (фиг.3, 5, 6) с одним торцом тела 1 или с обоими его торцами (фиг.2), т.е. с обеих противоположных сторон средства 1, при этом две грибовидные приставки 3 и 12 ориентированы зеркально относительно одна к другой (фиг.2, 3, 4). Шаровые шарниры имеют фиксаторы 13 в виде клиновых винтов (фиг.5, 6), а стержни 7 и 11 соединены с механизмом регулирования 10 и тягами 9 для выбора зазора между приставкой 3 торцом тела 1, причем, приставка соединяется с шарниром симметрично или несимметрично своего центра или оси стержня, а две приставки 3 и 12 устанавливаются зеркально, но не зависимо одна другой на своих шарнирах. Грибовидная приставка может в сечении иметь форму звезды, или фасонную (стахостическую) форму в зависимости от типа транспорта, при этом в ее стенках выполнены сквозные отверстия 14.
Работа устройства, как она изложена выше, осуществляется следующим образом. Геометрическое тело 1, в частности, транспортное средство 1 (фиг.1, 2) оснащают приставкой 3 с компенсатором 4, представляющим грибовидное тело с симметрией или несимметричное относительно шарнира 8 соединения со стержнями 7 и 11 - при двух приставках, положение приставок относительно переднего и тыльного торцов транспортного средства 1 регулируют длиной стержней с помощью механизма 10. При движении транспортного средства (тела) 1 набегающий поток воздуха рассекается грибовидной приставкой 3 на переднем торце, а при установке двух таких приставок (зеркально) с обоих торцов средства 1 омывающий поток воздуха на тыльном торце претерпевает существенное изменение своего направления приставкой 12, что совместно (3 и 12) создает условия регулирования характеристик набегающего потока и отрывного потока и приводит к существенному снижению как лобового, так и тыльного сопротивлений движущегося транспорта, что, естественно, приводит к значительному уменьшению расхода энергетических материалов (топлив, электроэнергии, хладо- и тепловыделяющих агрегатов). Эти положительные технические показатели формируются за счет оснащения тела 1 данными, распределяющими потоки, приставками 3 и 12 с их указанным конструктивным выполнением. Работа приставок 3 и 12 может вестись в автоматическом режиме: при наборе скорости движения - приставки выдвигаются и регулируют усилия набегающего и отрывного потоков, а при снижении скорости движения (при въезде в черту населенного пункта) эти приставки убираются -
примыкают к переднему и тыльному торцам транспортного средства. То же осуществляется при ветровых нагрузках; при боковом ветре углы наклона и касательные боковые углы регулируют по текущей ситуации при длительных маршрутах.
Эти приставки могут быть эффективно использованы на любых транспортных, а также нетранспортных (грузы, контейнеры, подвесные негабаритные грузы и т.п.) средствах, что определяет прогрессивность разработанного устройства для регулирования характеристик набегающего потока при движении тел, имеющих плохообтекаемую конструктивную форму.
1. Устройство для регулирования характеристик набегающего газового потока, омывающего геометрическое тело, содержащее обтекатель для направления движения потока, соединенный с конструкцией тела, отличающееся тем, что оно выполнено в виде приставки, оснащенной компенсатором аэродинамического сопротивления, имеющей грибовидный профиль с симметрией тела вращения вокруг оси или имеющей несимметричную форму относительно центра грибовидной приставки, соединенной стержнем о конструкцией торца геометрического тела с образованием зазора так, что приставка ориентирована своей плоскостью, полученной сечением по ее большему геометрическому размеру, под углом от 10 до 90° относительно продольной оси геометрического тела, с которым приставка соединена с помощью шарнира и тяг с возможностью отдаления и приближения посредством механизма регулирования положения этой приставки и ее стержня относительно геометрического тела, причем грибовидная приставка соединена одним или двумя стержнями с одним или с обоими противоположными торцами удлиненного геометрического тела, при этом две грибовидные приставки ориентированы относительно одна другой зеркально.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что грибовидная приставка соединена с одним или двумя стержнями с помощью шарового шарнира, имеющего фиксатор.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержни соединены с тягами и механизмом регулирования зазора между приставкой и конструкцией геометрического тела.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приставка с помощью шарового шарнира соединена симметрично или несимметрично своего центра со стержнем, при этом две приставки имеют независимую форму соединения со своими стержнями.
5. Устройство но п.1, отличающееся тем, что приставка в сечении выполнена в виде диска или звезды или в виде фасонного тела, при этом в стенках ее выполнены сквозные отверстия.
