ОБТЕКАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F15D1/12 

Изобретение относится к судо-, авиа- и ракетостроению, а также к области изготовления корпусов артиллерийских снарядов и служит для увеличения скорости и повышения экономичности подводных судов, самолетов, ракет и дирижаблей, увеличения дальнобойности артиллерийских систем.

Известен обтекатель, выполненный в виде оболочек из слоев композиционных материалов разнородной структуры и различной ориентации нитей в смежных слоях, имеющих наружную поверхность переменной кривизны. Обтекатель содержит трехслойную оболочку, в которой между наружными слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала размещен энергопоглощающий слой, выполненный из комбинации перекрещивающихся спиралей сухих арамидных жгутов или сухих слоев синтетической ткани из арамидных нитей (патент 2132586, кл. Н 01 Q 1/42, 1999 г.)
Недостатком этого обтекателя является сложность конструкции и низкая эффективность действия.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является обтекатель, содержащий соединенную с вибратором упругую коническую оболочку, опорный элемент и размещенный между ними промежуточный слой, выполненный из эластичного материала (авт. св. 985488, кл. F 15 D 1/02, 1982 г.).

Недостатком данного обтекателя является сложность конструкции и низкая эффективность действия.

Изобретение направлено на повышение эффективности действия обтекателя за счет снижения лобового сопротивления движению тела, возникающего при обтекании его носовых обводов высокоскоростными воздушными или водными потоками с одновременным уменьшением нагрева обтекаемой поверхности.

Это достигается тем, что в обтекателе, содержащем конический отклонитель потока, опорный элемент, отклонитель потока установлен с возможностью образования соплового отверстия и кольцевого эжекционного канала между отклонителем и корпусом тела.

Кроме того, он снабжен дополнительными коническими отклонителями потока, при этом каждый последующий отклонитель имеет больший размер и меньший угол отклонения к горизонтали, чем предыдущий, смежные отклонители потока расположены с перекрытиями по отношению друг к другу с образованием дополнительных кольцевых эжекционных каналов между перекрывающимися частями отклонителей.

Кроме того, отклонители потока установлены с возможностью изменения угла наклона.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый обтекатель, снабженный одним отклонителем потока; на фиг.2 - обтекатель, снабженный несколькими отклонителями потока.

Обтекатель содержит либо один имеющий крылообразное сечение конический отклонитель 1 потока, установленный на корпус 2 в носовой части тела при помощи опорного элемента 3 с возможностью образования центрального соплового отверстия 4 и кольцевого эжекционного канала 5 между отклонителем 1 потока и носовой частью корпуса 2 тела, либо несколько конических отклонителей 1, установленных на корпус 2 в носовой части тела с возможностью образования центрального соплового отверстия 4 и кольцевых дополнительных эжекционных каналов 6 между перекрывающими друг друга частями отклонителей 1 потока и основного эжекционного канала 5 между неперекрывающими друг друга частями отклонителей 1 и корпусом 2 тела. Эжекционный канал 5 имеет центральное сопловое отверстие 4 и эжекционное сопло 7 - участок минимального сечения эжекционного канала 5. Смежные отклонители потока расположены с перекрытиями по отношению друг к другу, при этом каждый последующий отклонитель имеет больший размер и меньший угол отклонения к горизонтали, чем предыдущий, образуя тем самым дополнительный эжекционный канал 6 с минимальным сечением на выходе к основному эжекционному каналу 5. Целесообразно отклонитель потока установить с возможностью изменения угла наклона, например, шарнирно укрепив на опорном элементе.

Обтекатель устанавливают перед корпусом тела так, что он полностью закрывает его носовую часть и образует центральное сопловое отверстие. Кроме того, между отклонителем или неперекрывающими друг друга частями отклонителей и корпусом тела образуется эжекционный канал. В процессе работы обтекателя отсасывается фронтальный пограничный слой обтекающей среды через развернутое навстречу потоку центральное сопловое отверстие и эжекционный канал, что подавляет величину создающей сопротивление движению тела ударной волны, которую порождает силовое взаимодействие, существующее между носовыми обводами движущегося тела и высокоскоростным набегающим потоком среды.

Обтекающая среда, двигаясь по наружной стенке отклонителя потока, ускоряется от центра к его наружной границе и имеет у эжекционного сопла максимальную скорость. Вследствие того, что в предлагаемом устройстве эжекционный канал имеет участок минимального сечения в конце в виде эжекционного сопла, скоростной напор набегающего на тело потока в сопловом отверстии и возникающий эжекционный эффект у эжекционного сопла с ускоряющейся скоростью подают через эжекционный канал поток наружу. Скорость потока среды, выбрасываемого из эжекционного канала, соизмерима со скоростью движения тела, а направление - противоположное его курсу, т. к. отклонитель потока (наружный) имеет минимальный угол отклонения от курса движения тела. Поток, выбрасываемый из эжекционного канала, как бы застывает относительно окружающей неподвижной среды, уменьшая тем самым толщину пограничного обтекающего слоя среды.

При этом не происходит замедления скорости обтекающей носовые обводы среды (что имеет место в обтекателе по прототипу из-за трения потока при взаимодействии двигающегося тела с неподвижной окружающей средой) и, следовательно, не происходит роста давления и связанного с этим отрыва потока от стенки корпуса.

Для тел, имеющих большую лобовую площадь, устройство благодаря наличию дополнительных эжекционных каналов отсасывает пограничный фронтальный слой обтекающей среды со всей поверхности носовых обводов, устраняя тем самым причины возникновения крупномасштабных завихрений и уменьшая турбулентное сопротивление.

Изменяя угол наклона отклонителей, изменяют параметры обтекателя в зависимости от скорости потока.

Таким образом, предлагаемый обтекатель по сравнению с прототипом имеет более высокую эффективность действия за счет исключения ударной волны, отрыва потока от стенки корпуса тела и уменьшения турбулентного сопротивления движению тела. Кроме того, предлагаемый обтекатель имеет более простую конструкцию (прототип имеет сложную конструкцию за счет использования в нем вибратора и специальных материалов).

Изобретение относится к судо-, авиа- и ракетостроению, а также к области изготовления корпусов артиллерийских снарядов и служит для увеличения скорости и повышения экономичности подводных судов, самолетов, ракет и дирижаблей, увеличения дальнобойности артиллерийских систем. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности действия обтекателя и упрощение его конструкции. В обтекателе, содержащем конический отклонитель потока, опорный элемент, отклонитель потока установлен с возможностью образования соплового отверстия и кольцевого эжекционного канала между отклонителем потока и корпусом тела. Кроме того, обтекатель снабжен дополнительными коническими отклонителями потока, при этом каждый последующий отклонитель имеет больший размер и меньший угол отклонения к горизонтали, чем предыдущий, смежные отклонители потока расположены с перекрытиями по отношению друг к другу с образованием дополнительных кольцевых эжекционных каналов между перекрывающимися частями отклонителей. Кроме того, отклонители потока установлены с возможностью изменения угла наклона. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Обтекатель, содержащий конический отклонитель потока, опорный элемент, отличающийся тем, что отклонитель потока установлен с возможностью образования соплового отверстия и кольцевого эжекционного канала между отклонителем и корпусом тела. 2. Обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными коническими отклонителями потока, при этом каждый последующий отклонитель имеет больший размер и меньший угол отклонения к горизонтали, чем предыдущий, смежные отклонители потока расположены с перекрытиями по отношению друг к другу с образованием дополнительных кольцевых эжекционных каналов между перекрывающимися частями отклонителей. 3. Обтекатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отклонители потока установлены с возможностью изменения угла наклона.