ПОКРЫТИЕ МУЛЬТИПЛИКАТОРА ИНЖЕКТОРНОГО УСКОРИТЕЛЯ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ И ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЕСЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ, ПОДВОДНЫХ ЛОДОК И МОРСКИХ ТОРПЕД Российский патент 2013 года по МПК B64C21/00 B64G1/40 F02K1/00 

Область техники, к которой относится изобретение:

1. космическая реактивная техника;

2. летательные аппараты;

3. подводные лодки, надводные корабли;

4. морские торпеды;

5. машиностроение, моторостроение;

6. гидравлика, насосы;

7. газоперекачивающие, компрессорные станции;

8. артиллерийские орудия, стрелковое вооружение и т.д.

Уровень техники.

Аналоги подобных устройств, таких как покрытие «МИУ» мультипликатора-инжекторного ускорителя реактивного двигателя (РД) для космических и летательных аппаратов, а также какие-либо другие подобные покрытия для уменьшения силы трения воздушных потоков о поверхность покрытия вышеуказанных объектов, мне не известны.

Раскрытие изобретения.

Покрытие «МИУ» - устройство, конструкция которого позволяет существенно снизить силы трения воздушного потока с поверхностью покрытия. При прохождении воздушного и газовоздушного потоков, по поверхности покрытия, за счет рельефа поверхности покрытия «МИУ» образуется тонкий разряженный слой, который позволяет увеличить коэффициент полезного действия, далее КПД и тяговые характеристики РД.

Покрытие «МИУ» представляет собой плоские, скругленные по углам пластины из легких, прочных, жаростойких сплавов металла, габаритные размеры - толщина от 3 мм до 5 мм, ширина и длина от 30 мм до 70 мм. Покрытие «МИУ» используется двух типов «пассивное» - (неподвижное) и «активное» - (подвижное). «Пассивное» покрытие механически крепится в «челночном порядке» (в «шахматном порядке») (в виде «рыбьей чешуи») на поверхности объекта), «активное» покрытие должно быть расположено так же в «челночном порядке» (в «шахматном порядке»), (в виде «рыбьей чешуи») крепится на подвижных кронштейнах, с изменением угла атаки воздушного потока - путем поворота вокруг осей шарнирных соединений кронштейнов с пластинами покрытия МИУ, приводимыми в движение рычагами - толкателями от гидропривода (см. фигура №1).

Цели: 1) создание покрытия «МИУ», для космических и летательных аппаратов, обеспечивающего прохождение реактивной струи в воздушном потоке, далее ВП, внутри МИУ, которое значительно уменьшает силы трения реактивной струи о внутреннюю поверхность МИУ и снижение различного рода газовоздушных завихрений, что приведет к увеличению: скорости истечения реактивной струи; реактивной силы тяги (F_тягиРД).

Условное обозначение:

ГВП=PC+ВП

где:

ГВП - газовоздушный поток (смесь);

PC - реактивная струя;

ВП - воздушный поток.

2) создание покрытия, используемого при облицовочном покрытии наружных поверхностей космических и летательных аппаратов, для снижения сил трения, создающихся воздушными потоками, обтекаемыми поверхности движущихся объектов.

Пассивное покрытие используется при облицовочном покрытии внутренних поверхностей МИУ, а активное покрытие «МИУ» необходимо использовать при облицовочном покрытии наружных поверхностей рассматриваемых объектов движения.

Пассивное покрытие «МИУ» без соленоидов устанавливается исключительно в зоне высоких температур реактивной струи в газовоздушном потоке.

Принцип действия покрытия «МИУ» - за счет ступенчатого рельефа поверхности покрытия «МИУ», полученного за счет крепления в челночном порядке (в виде «рыбьей чешуи» пластин покрытия «МИУ»). При прохождении ВП по поверхности покрытия «МИУ», на поверхности объекта, появляется тонкий разряженный слой, позволяющий с меньшим сопротивлением - (силами трения газовоздушного потока о поверхность покрытия «МИУ»), проходить газовоздушному потоку по поверхности покрытия «МИУ».

Для более эффективного снижения сил трения воздушного потока с поверхностью покрытия «МИУ», под каждой пластиной покрытия «МИУ», устанавливаются электромагнитные соленоиды, подключенные к бортовому источнику питания так, чтобы полярность соленоидов была сориентирована северным полюсом вперед по ходу движения летательного аппарата (см. фиг. №1, п.6). Таким образом, проходящий по проводникам соленоидов электрический ток создает магнитные поля. Силовые линии магнитных полей выходят и северного полюса и входят в южный плюс соленоидов. Так как силовые наружные линии магнитных полей Соленоидов направлены с северного полюса к южному по ходу движения летательного аппарата, то магнитные поля взаимодействует с заряженными частицами - ионами, находящимися в воздушном потоке, прошедшего через ионизаторы, расположенные фронтально к набегающему, обтекаемому, поверхность летательного аппарата, воздушному потоку. Магнитные поля взаимодействуют с заряженными частицами - ионами, придавая дополнительные импульсы кинетической энергии - ускорение, в связи с чем увеличивают скорость движения ионизированного воздушного потока, прошедшего через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия «МИУ».

Для взаимодействия электромагнитных полей с ионизированным воздушным потоком, необходимо иметь заряженные частицы в ВП, где необходим ионизированный поток воздушной смеси. С этой целью перед покрытием «МИУ» необходимо фронтально (перпендикулярно к воздушному потоку) установить ионизаторы (на фигурах №№1, 2, 3, ионизаторы не показаны).

У «Активного» покрытия «МИУ» принцип действия тот же самый, только увеличивается диапазон эксплуатационных возможностей и повышается его эффективность. Соленоиды выполняются из материалов с высоким техническими характеристиками, располагаются непосредственно на кронштейнах крепления под каждой пластиной покрытия «МИУ» и перемещаются одновременно с пластинами (см. фиг. №1, п.6), с изменением угла атаки воздушного потока - путем поворота вокруг осей шарнирных соединений кронштейнов с пластинами покрытия «МИУ», приводимыми в движение рычагами-толкателями от гидропривода.

При использовании «Активного» покрытия «МИУ» при повороте кронштейнов с пластинами покрытия с изменением угла атаки, под пластинами появляются полости, в которых возникает нежелательное разряжение, завихрение воздушного потока. Чтобы избежать этих неприятностей, необходимо использовать принудительную подачу воздуха, или использовать встречный поток воздуха, направляя его в места разряжения под пластины покрытия, до уравновешивания давления воздушного потока над поверхностью покрытия «МИУ» с давлением под пластинами покрытия, что несомненно устранит разряжение и завихрение воздушного потока.

Еще один положительный фактор, несмотря на очень большие скорости движения воздушных потоков, в непосредственной близости поверхностей различных объектов, благодаря покрытию «МИУ», практически отсутствуют силы трения между покрытием и воздушным потоком, проходящим с большой скоростью, что сопровождается понижением температуры самого покрытия «МИУ». Это имеет большое практическое значение при движении различных объектов как в космосе, в воздухе, над водой и под водой.

При сверхзвуковых скоростях, из-за наличия трения воздушных потоков о поверхность покрытия, температура обшивки (керамической) на космических «челноках», при входе в плотные слои атмосферы, достигает 4500°С.

Покрытие «МИУ» - устройство, состоящее из пластин прочных, жаростойких сплавов металла, толщиной от 3 мм до 5 мм, шириной и длиной от 30 мм до 70 мм, расположенных в «шахматном порядке» в виде «рыбьей чешуи» с креплением к поверхности объекта неподвижным - «пассивным» и подвижным - «активным» способом крепления, имеющее общее с прототипом - «рыбья чешуя» (фигура №1 вид сверху), отличающееся тем, что у покрытия «МИУ»:

1. плоские, скругленные по краям пластины, изготовленные из легких, прочных, жаростойких сплавов металла, толщиной от 3 мм до 5 мм, шириной и длиной от 30 мм до 70 мм (см. фигура №1 вид сверху);

2. крепление пластин к поверхности объекта предусмотрено двумя способами - неподвижным «Пассивным» и подвижным «Активным» (см. фигуры №№1, 2);

3. при прохождении воздушного потока по поверхности покрытия «МИУ», за счет рельефа поверхности покрытия, образуется тонкий разряженный слой, снижающий силы трения ВП о поверхность покрытия «МИУ» (см. фигуру №3);

4. для более эффективного снижения сил трения с поверхностью покрытия, во время прохождения ВП, создаются магнитные поля посредством соленоидов, установленных под пластинами покрытия «МИУ», из материалов с высокими техническими характеристиками, и одновременным с ними перемещением (см. фигура №1). Магнитные поля создается вокруг соленоидов при прохождении электрического тока по проводникам, подключенным к бортовому источнику элктропитания. Созданные магнитные поля взаимодействуют с заряженными частицами - ионами, придавая дополнительный импульс кинетической энергии - ускорение, увеличивая при этом скорость движения ионизированного воздушного потока, прошедшего через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия «МИУ»;

5. для взаимодействия электромагнитных полей с воздушным потоком, необходимо иметь заряженные частицы в ВП, т.е. необходим ионизированный поток воздушной смеси. С этой целью перед покрытием «МИУ» устанавливается ионизаторы (на фигурах №№1, 2, 3 не показан);

6. при прохождении ВП и ГВП по поверхности покрытия«МИУ» воспроизводится следующая аэродинамическая характеристика (см. фиг. №3, которая справедлива как для «Пассивного», так и для «Активного» покрытия:

1. V_ГВП - max - скорость ГВП;

2. (-Р)_{разряж ГВП} - max - разряжение ГВП;

3. Сопротивление ГВП - min.

Краткое описание чертежей

Покрытие «МИУ»

Фигура №1.

Покрытие «МИУ» (подвижное) - «Активное».

Изображен продольный разрез подвижного «активного» покрытия «МИУ» с механическим приводом для изменения угла атаки пластин по направлению к воздушному потоку. Проходящий по проводникам соленоидов электрический ток создает магнитные поля, которые взаимодействуют с заряженными частицами - ионами, находящимися в воздушном потоке, придавая дополнительные импульсы кинетической энергии - ускорение, увеличивая при этом скорость движения ионизированного воздушного потока, прошедшего через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия «МИУ».

1. Электромагнитные поля;

2. пластины покрытия «МИУ»;

3. кронштейн;

4. рычаг механического привода;

5. шарнирные соединения;

6. соленоиды;

7. шарнирные проушины с овальными отверстиями.

Нижний вид - вид сверху на пластины покрытия с их расположением в «челночном порядке» - в «шахматном порядке» («рыбья чешуя»).

Фигура №2.

Покрытие «МИУ» (неподвижное) - «Пассивное».

Изображен продольный вид неподвижного покрытия, крепление пластин болтами впотай, направление воздушного потока (электромагниты не показаны).

2. пластины покрытия «МИУ»;

8. основа для крепления пластин покрытия «МИУ»;

9. крепление пластин высокопрочными болтами впотай.

Фигура №3.

1. Схема прохождения газовоздушного потока при использовании покрытия «МИУ». Изображен продольный вид неподвижного «пассивного» покрытия, направление ВП с указанием аэродинамической характеристики покрытия «МИУ», которая справедлива как для пассивного, так и для активного покрытия.

Осуществление изобретения

Покрытие «МИУ»

Осуществить изобретение в жизни можно путем изготовления покрытия «МИУ» (см. фигуры №№1, 2), которое представляет из себя пластины из легких, прочных, жаростойких сплавов металла, габаритные размеры - толщина от 3 мм до 5 мм, ширина и длина от 30 мм до 70 мм.

Покрытие «МИУ» используется двух типов «пассивное» - (неподвижное) и «активное» - (подвижное). «Пассивное» покрытие механически крепится в «челночном порядке» - в «шахматном порядке» (в виде «рыбьей чешуи») на поверхности объекта). «Активное» покрытие должно быть расположено так же в «челночном порядке» - в «шахматном порядке», (в виде «рыбьей чешуи»), крепится на подвижных кронштейнах, с изменением угла атаки воздушного потока - путем поворота вокруг осей шарнирных соединений кронштейнов с пластинами покрытия «МИУ», приводимыми в движение рычагами-толкателями от гидропривода (см. фигура №1).

Пассивное покрытие «МИУ» используется при облицовочном покрытии внутренних поверхностей МИУ, а активное покрытие необходимо использовать при облицовочном покрытии наружных поверхностей рассматриваемых объектов движения (см. фиг. №2, 1).

Пассивное покрытие «МИУ» без соленоидов устанавливается исключительно в зоне высоких температур реактивной струи в газовоздушном потоке.

Крепление пластин покрытия «МИУ» «пассивного» и «активного» (установленного на кронштейнах) производится на основу, для крепления покрытия объекта, через высокопрочные болтовые соединения с головками болтов, выполненными впотай.

Для более эффективного снижения сил трения воздушного потока с поверхностью покрытия «МИУ», устанавливаются электромагнитные соленоиды, подключенные к бортовому источнику питания так, чтобы полярность соленоидов была сориентирована северным полюсом вперед по ходу движения летательного аппарата (см. фиг. №1, п.6). Таким образом, проходящий по проводникам соленоидов электрический ток создает магнитные поля. Силовые линии магнитных полей выходят и северного полюса и входят в южный плюс соленоидов. Так как силовые наружные линии магнитных полей соленоидов направлены с северного полюса к южному по ходу движения летательного аппарата, то магнитные поля взаимодействует с заряженными частицами - ионами, находящимися в воздушном потоке, прошедшего через ионизаторы, расположенные фронтально к набегающему, обтекаемому, поверхность летательного аппарата, воздушному потоку. Магнитные поля взаимодействует с заряженными частицами - ионами, придавая дополнительные импульсы кинетической энергии - ускорение, в связи с чем увеличивают скорость движения ионизированного воздушного потока, прошедшего через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия МИУ.

Для взаимодействия электромагнитных полей с ионизированным воздушным потоком, необходимо иметь заряженные частицы в ВП, где необходим ионизированный поток воздушной смеси. С этой целью перед покрытием «МИУ» необходимо фронтально (перпендикулярно к воздушному потоку) установить ионизаторы (на фигурах №№1, 2, 3, ионизаторы не показаны).

Изобретение относится к реактивной технике. Покрытие мультипликатора инжекторного ускорителя состоит из плоских, скругленных по углам пластин, изготовленных из легкого, прочного, жаростойкого сплава металла, размерами от 30 мм до 70 мм, толщиной от 3 мм до 5 мм. Покрытие крепится к поверхности неподвижно или подвижно с изменением угла атаки воздушного потока путем поворота вокруг осей шарнирных соединений кронштейнов с пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя, приводимыми в движение рычагами-толкателями от гидропривода, с установленными под пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя на кронштейнах соленоидами. Соленоиды изготовлены из материалов с высокими техническими характеристиками и запитаны от бортового источника электропитания. По проводникам соленоидов проходит электрический ток, создающий вокруг соленоидов с пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя магнитные поля, взаимодействующие с заряженными частицами - ионами, заполняющими воздушный поток, придавая дополнительные импульсы кинетической энергии - ускорение, увеличивая при этом скорость движения ионизированного воздушного потока. Воздушный поток проходит через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя. Достигается увеличение скорости истечения реактивной струи. 3 ил.

Покрытие мультипликатора инжекторного ускорителя, состоящее из плоских, скругленных по углам пластин, изготовленных из легкого, прочного, жаростойкого сплава металла, размерами от 30 мм до 70 мм, толщиной от 3 мм до 5 мм, крепится к поверхности летательного или космического аппаратов неподвижно или подвижно с изменением угла атаки воздушного потока путем поворота вокруг осей шарнирных соединений кронштейнов с пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя, приводимыми в движение рычагами-толкателями от гидропривода, с установленными под пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя на кронштейнах соленоидами, изготовленными из материалов с высокими техническими характеристиками, запитанными от бортового источника электропитания, по проводникам которых проходит электрический ток, создающий вокруг соленоидов с пластинами покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя магнитные поля, взаимодействующие с заряженными частицами - ионами, заполняющими воздушный поток, проходящий по поверхности покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя, придавая дополнительные импульсы кинетической энергии - ускорение, увеличивая при этом скорость движения ионизированного воздушного потока, прошедшего через фронтально установленные ионизаторы перед поверхностью покрытия мультипликатора инжекторного ускорителя.