ВОЗДУХОЗАБОРНИК ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1999 года по МПК B64D33/02 

Изобретение относится к воздухозаборникам, используемым для вентиляции отсеков транспортного средства либо для охлаждения тепловыделяющего оборудования, установленного на транспортном средстве, за счет скоростного напора забортного воздуха.

Преимущественной областью применения изобретения являются летательные аппараты, в частности самолеты.

Применение воздухозаборника с поворотной створкой, установленной на входе воздуховода, может быть эффективным при сравнительно небольших потерях энергии скоростного напора.

Применение известных воздухозаборников такого типа (US патент N 4418.879 06.12.83 )сопряжено со значительными потерями на входе.

В основу изобретения положено решение задачи создать воздухозаборник для транспортных средств, характеризующийся пониженными до приемлемых величин входным сопротивлением и потерь полного давления воздушного потока.

Поставленная задача решена тем, что в воздухозаборнике для транспортного средства, содержащем воздуховод, поворотную створку с опорным шарниром и привод створки, согласно изобретению, створка выполнена в виде клина, образованного двумя гранями, из которых наружная служит для перекрытия входного отверстия воздуховода снаружи при убранной створке, а внутренняя в открытом положении створки формирует входной участок стенки воздуховода, расположенной со стороны опорного шарнира.

Набегающий воздушный поток перед входом его в воздуховод приобретает вектор скорости, направленный вдоль воздуховода. Поэтому потери энергии потока непосредственно перед входным отверстием вследствие изменения направления движения незначительны.

При этом предпочтительно, если створка выполнена с боковыми ограничителями воздушного потока, установленными перпендикулярно ее внутренней грани с возможностью перемещения в положение внутри воздуховода при уборке створки.

Внутренняя грань створки и боковые ограничители формируют воздушный поток перед входным отверстием воздуховода с трех сторон.

При этом скорость потока направлена вдоль воздуховода и незначительно отличается от скорости набегающего воздушного потока. При использовании воздухозаборника на самолете целесообразно, если он снабжен уплотнительной прокладкой, а наружная грань створки выполнена с периферийной закраиной, взаимодействующей с этой прокладкой при убранном положении створки своей поверхностью, обращенной в сторону воздуховода.

Герметизация воздуховода при закрытой створке позволяет использовать воздухозаборник для вентиляции гермоотсеков.

В значительном числе случаев предпочтительно, если клин створки выполнен с внутренней полостью, открытой со стороны, противоположной ее острию, для размещения шарнирного механизма, связанного с приводом створки.

Шарнирный механизм служит для связи створки с ее приводом.

При этом предпочтительно, если шарнирный механизм включает в себя тягу-толкатель, шарнирно связанную с внутренней гранью клина, поводок, шарнирно сочлененный с тягой- толкателем, и вал, шарнирно сочлененный с поводком.

Шарнирный механизм такого типа занимает мало места и обеспечивает необходимое усилие на открытие и закрытие створки.

В этом же случае целесообразно, если вал жестко соединен с рычагом привода, расположенным вне воздуховода.

Рычаг может быть использован для соединения с приводом любого типа.

В большинстве случаев при использовании воздухозаборника на самолете предпочтительно, если входной участок воздуховода установлен под острым углом к плоскости его входного отверстия с возможностью ориентации входного участка воздуховода по направлению воздушного потока при движении транспортного средства.

Такая ориентация воздуховода минимизирует потери полного напора и аэродинамического сопротивления самолета.

Далее изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи;
Фиг.1 - Патентуемый воздухозаборник при закрытом положении створки.

Фиг.2 - Сечение А-А фиг.1.

Фиг. 3 - Патентуемый воздухозаборник при закрытом положении створки (в разрезе показано положение подпружиненной заслонки).

Фиг. 4 - Патентуемый воздухозаборник при открытом положении створки (в разрезе показано положение подпружиненной заслонки поз.21).

Воздухозаборник для транспортного средства, содержащий воздуховод 1, поворотную створку 2 с опорным шарниром 3 и приводом 4 створки. Створка выполнена в виде клина, образована двумя гранями 5 и 6.

Наружная грань 5 служит для перекрытия входного отверстия 7 воздуховода 1 снаружи при убранной створке 2. Внутренняя грань 6 в открытом положении створки формирует входной участок стенки 8 воздуховода 1. Стенка 8 расположена со стороны опорного шарнира 3.

Створка 2 выполнена с боковыми ограничителями 9 и 10 воздушного потока. Ограничители 9 и 10 установлены перпендикулярно внутренней грани 6 с возможностью перемещения в положение внутри воздуховода 1 при уборке створки 2.

Входной участок 11 воздуховода 1 имеет прямоугольное поперечное сечение с боковыми стенками, параллельными ограничителям 9 и 10 воздушного потока на внутренней грани 6 створки 2.

Воздухозаборник снабжен уплотнительной прокладкой 12. Наружная грань 5 створки выполнена с периферийной закраиной 13, взаимодействующей с прокладкой 12 при убранном положении створки своей поверхностью 14, обращенной в сторону воздуховода 1.

Клин створки выполнен с внутренней полостью 15, открытой со стороны, противоположной ее острию 16. Полость 15 предназначена для размещения шарнирного механизма, связанного с приводом створки.

Шарнирный механизм включает в себя тягу-толкатель 17, шарнирно связанную с внутренней гранью 6 клина, поводок 18, шарнирно сочлененный с тягой-толкателем 17, и вал 19, шарнирно- сочлененный с поводком 18.

Вал 19 жестко соединен с рычагом 20 привода 4, расположенным вне воздуховода 1.

На конце внутренней грани 6 клина створки 2 со стороны, противоположной острию 16 клина, шарнирно установлена заслонка 21, подпружиненная на прижатие к стенке 11 воздуховода.

Входной участок 11 воздуховода 1 установлен под острым углом в плоскости его входного отверстия 7 с возможностью ориентации входного участка воздуховода по направлению воздушного потока при движении транспортного средства.

Примененная клиновидная форма поворотной створки обеспечивает наименьшие потери скоростного напора воздуха на входе в воздуховод в выдвинутом (рабочем) положении за счет выбора оптимального угла клина (угол между наружной и внутренней гранями) поворотной створки.

В выдвинутом положении внутренняя грань поворотной створки для предотвращения срыва потока должна устанавливаться на входе в воздуховод по отношению к набегающему потоку под углом преимущественно до 17 ^o .

При полностью выдвинутом положении поворотной створки внутренняя грань ее устанавливается заподлицо с задней стенкой воздуховода, обеспечивая тем самым безотрывное движение потока в воздуховоде.

Наружная грань поворотной створки при полностью выдвинутом положении должна отклоняться по отношению к обтекаемой поверхности транспортного средства также на угол преимущественно до 17 ^o для предотвращения срыва набегающего потока за поворотной створкой и возникновения спутной турбулентной струи на обтекаемой поверхности транспортного средства, что приводит к увеличению его аэродинамического сопротивления.

Благодаря наличию боковых ограничителей на внутренней грани поворотной створки уменьшаются потери скоростного напора на входе в воздуховод за счет уменьшения перетекания воздушного потока через боковые грани поворотной створки, что ведет к уменьшению турбулизации потока, обтекающего транспортное средство, за выдвижной створкой, т. е. к уменьшению аэродинамического сопротивления транспортного средства.

Прямоугольная форма поперечного сечения входного участка воздуховода целесообразна исходя из обеспечения наибольшего скоростного напора на начальном участке воздуховода, поскольку скоростной напор в воздуховоде прямо пропорционален площади входного сечения воздуховода, а наибольшая площадь входного отверстия воздуховода обеспечивается именно прямоугольной формой входной части воздуховода и, следовательно, наибольшую эффективность воздухозаборника при наименьших его габаритах.

При закрытом (нерабочем) положении выдвижной створки воздухозаборника периферийная закраина наружной грани створки поджимается к уплотнительной прокладке, предотвращая утечку воздуха из воздуховода наружу, и тем самым исключает влияние утечки воздуха из воздуховода на аэродинамическое сопротивление транспортного средства, поскольку утечка воздуха через стык поворотной створки с корпусом воздухозаборника ведет к турбулизации потока воздуха, обтекающего транспортное средство, и как следствие к повышению его аэродинамического сопротивления.

Наличие скосов на уплотнительной прокладке и на периферийной закраине наружной грани выдвижной створки и определенная их ориентация относительно входного отверстия способствует формированию потока на входе в воздуховод, обеспечивая минимальные потери скоростного напора на входе в воздуховод.

Примененная в воздухозаборнике выдвижная створка клиновидной формы удобна для размещения приводных элементов выдвижной створки в пространстве между наружной и внутренней гранями.

Шарнирный механизм, находящийся во внутренней полости клина, находится вне зоны движения потока воздуха, поступающего в воздуховод при выдвинутом (рабочем) положении створки, т.е. не препятствует движению потока во входном участке воздуховода, а при убранном (нерабочем) положении створки шарнирный механизм, располагаясь во внутренней полости клина створки, не препятствует обтеканию транспортного средства внешним набегающим потоком, т.е. не влияет на его аэродинамическое сопротивление.

Перевод выдвижной створки воздухозаборника из убранного (нерабочего) положения в выдвинутое (рабочее) положение и наоборот осуществляется с помощью шарнирного механизма.

Расположение шарнирных узлов, размеры и соотношение длин элементов шарнирного механизма выбираются таким образом, чтобы при выдвинутом (рабочем) положении створки воздухозаборника элементы шарнирного механизма не попадали в зону движения потока, а находились в аэродинамической "тени", т.е. во внутренней полости клина створки и за внутренней гранью клина, не препятствуя движению потока воздуха, а при убранном (нерабочем) положении створки помещаются во внутренней полости клина, не препятствуя выдвижной створке занять положение, при котором внешняя грань створки устанавливается заподлицо с наружной поверхностью транспортного средства и тем самым не оказывает влияние на аэродинамическое сопротивление транспортного средства. В случае отклонения выдвижной створки на большой угол относительно поверхности транспортного средства угол между осями тяги-толкателя и поводка может быть близок к 180^o. При наличии люфтов в шарнирах и деформации шарнирных осей возникает опасность заклинивания выдвижной створки, т.е. угол между осью тягой-толкателем и осью поводка может превысить 180^o, что приводит к выворачиванию набегающим потоком выдвижной створки и выходу из строя воздухозаборника.

Для предотвращения выворачивания выдвижной створки при отклонении ее на большие углы поводок шарнирного механизма снабжен выступами, в которые упирается тяга-толкатель, предотвращая выворачивание створки и тем самым выход из строя воздухозаборника.

Для обеспечения выдвижения створки воздухозаборника для забора набегающего потока воздуха, т.е. в рабочее положение,необходимо сообщить вращательное движение валу шарнирного механизма. Вращательное движение валу шарнирного механизма обеспечивается с помощью рычажного привода. Поскольку рычаг привода находится вне воздуховода и располагается внутри транспортного средства, он не препятствует движению потока на начальном участке воздуховода и не влияет на аэродинамику транспортного средства, поскольку не выходит за внешние обводы транспортного средства.

Вал шарнирного механизма жестко соединен с рычагом привода, расположен за торцевой поверхностью и внутренней гранью клина выдвижной створки и находится вне потока, поступающего в воздуховод и, следовательно, не препятствует движению потока в воздуховоде. С целью снижения потерь скоростного напора на входе в воздуховод при выдвинутом (рабочем) положении створка воздухозаборника на конце внутренней грани клина створки со стороны, противоположной острию клина, шарнирно установлена заслонка, подпружиненная на прижатие к стенке воздуховода, расположенной со стороны шарнира.

При вращении клиновидной выдвижной створки относительно опорного шарнира (при движении створки из задвинутого положения в выдвинутое и наоборот) грани клина совершают траектории разной длины (из-за разной удаленности граней клина от оси опорного шарнира).

При этом внутренняя грань клина, как наиболее удаленная от оси опорного шарнира, в выдвинутом положении отходит от стенки воздуховода на большее расстояние, чем внешняя грань клина от внешнего обвода транспортного средства, вследствие чего образуется участок на входе в воздуховод не закрытый внутренней гранью клина. Поэтому для предотвращения разрыва между внутренней гранью клина и стенкой воздуховода и, следовательно, для обеспечения плавного движения потока на этом участке воздушного потока, на конце внутренней грани клина створки шарнирно устанавливается подпружиненная заслонка, которая при полностью выдвинутом положении створки устанавливается заподлицо как с внутренней гранью клина, так и со стенкой воздуховода, обеспечивая беспрепятственное движение потока воздуха на входе в воздуховод.

При закрытом положении выдвижной створки подпружиненная заслонка на конце внутренней грани клиновидной створки, упираясь свободным концом о стенку воздуховода, поворачивается вокруг шарнира и скользит свободным концом по стенке воздуховода, не препятствуя тем самым выдвижной створке занять положение, при котором ее внешняя грань устанавливается заподлицо с внешним обводом транспортного средства, не оказывая влияние тем самым на аэродинамическое сопротивление транспортного средства.

Изобретение относится к воздухозаборникам, используемым для вентиляции отсеков транспортного средства, либо для охлаждения тепловыделяющего оборудования, установленного на транспортном средстве. Воздухозаборник для транспортного средства содержит воздуховод, поворотную створку с опорным шарниром и привод створки. Створка выполнена в виде клина, образованного двумя гранями. Наружная грань служит для перекрытия входного отверстия воздуховода снаружи при убранной створке. Внутренняя грань в открытом положении створки формирует входной участок стенки воздуховода, расположенный со стороны опорного шарнира. Изобретение позволяет снизить входное сопротивление воздухозаборника и потери полного давления воздушного потока. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Воздухозаборник для транспортного средства, содержащий воздуховод, поворотную створку с опорным шарниром и привод створки, отличающийся тем, что створка выполнена в виде клина, образованного двумя гранями, из которых наружная служит для перекрытия входного отверстия воздуховода снаружи при убранной створке, а внутренняя в открытом положении створки формирует входной участок стенки воздуховода, расположенный со стороны опорного шарнира. 2. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что створка выполнена с боковыми ограничителями воздушного потока, установленными перпендикулярно ее внутренней грани с возможностью перемещения в положение внутри воздуховода при уборке створки. 3. Воздухозаборник по п.2, отличающийся тем, что входной участок воздуховода имеет прямоугольное поперечное сечение с боковыми стенками, параллельными ограничителями воздушного потока на внутренней грани створки. 4. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что он снабжен уплотнительной прокладкой, а наружная грань створки выполнена с периферийной закраиной, взаимодействующей с этой прокладкой при убранном положении створки поверхностью, обращенной в сторону воздуховода. 5. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что клин створки выполнен с внутренней полостью, открытой со стороны, противоположной его острию, для размещения шарнирного механизма, связанного с приводом створки. 6. Воздухозаборник по п. 5, отличающийся тем, что шарнирный механизм включает в себя тягу-толкатель, шарнирно связанную с внутренней гранью клина, поводок, шарнирно сочлененный с тягой-толкателем, и вал, шарнирно сочлененный с поводком. 7. Воздухозаборник по п.6, отличающийся тем, что вал жестко соединен с рычагом привода, расположенным вне воздуховода. 8. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что входной участок воздуховода установлен под острым углом к плоскости его входного отверстия с возможностью ориентации входного участка воздуховода по направлению воздушного потока при движении транспортного средства.