DE699066C - Verfahren zur Verringerung der Oberflaechenreibung durch Ausblasen von Luft - Google Patents

Description

Der Widerstand^ den ein Körper bei der Bewegung in einer Flüssigkeit erfährt, setzt sich aus dem sogenannten Druckwiderstand und der Oberflächenreibung zusammen. Der erstere entsteht als Resultierende der auf die Körperoberfläche jeweils senkrecht auf die Oberflächenelemente wirkenden Druckkräfte. Die Maßnahmen zur Verminderung des Widerstandes haben bisher hauptsächlich diesen Druckwiderstand beeinflußt, während die Oberflächenreibung, die aus den längs der Oberfläche wirkenden Schubspannungen ent-^£ steht, sich nur in geringem Maße beeinflussen ließ und bei einer dünnen ebenen Platte, welche parallel zu ihrer Oberfläche angeströmt wird, anscheinend ungefähr den kleinsten durch Formgebung erreichbaren. Wert hat. Nachdem man die übrigen Widerstandsquellen sehr weitgehend herabgesetzt hat, spielt dieser Grenzwert der Oberflächenreibung, der bisher noch nicht unterschritten werden konnte, eine wesentliche Rolle. Die Schubspannungen, aus denen sich die Oberflächenreibung zusammensetzt, hängen von der Geschwindigkeit der vorbeistreichenden Luft und von der Dicke der an der Oberifäche sich bildenden langsamer fließenden Reibungsschicht ab. Je dicker an irgendeiner Stelle die Reibungsschicht ist, um so kleiner ist unter sonst gleichen Umständen die. Oberflächenreibung an dieser Stelle. Da aber diese Reibungsschicht selbst durch die Oberflächenreibung erzeugt wird, so setzt eine dicke Reibungsschicht eine große Oberflächenreibung vor der betreffenden Stelle voraus. Außerdem gibt eine dicke Reibungsschicht zur Wirbelbildung und damit zur Entstehung eines zusätzlichen Druckwiderstandes Anlaß. Man ist daher im allgemeinen bestrebt, im Interesse eines "geringen Widerstandes die Reibungsschicht dünn zu halten. Durch Absaugen der Reibungsschicht in das Innere des Körpers wird z. B. eine Verminderung des Widerstandes angestrebt und in vielen Fällen erreicht. '

Nach der vorliegenden Erfindung soll nun die Oberflächenreibung durch künstliche Verdickung der Reibungsschicht herabgesetzt werden, ohne daß die obenerwähnten mit einer dicken Reibungsschicht verbundenen

Nachteile auftreten. Zu dem Zweck läßt man im vorderen Teil des Körpers, z. B. eines Tragflügels, Flüssigkeit (Luft) austreten und. saugt sie im hinteren Teil des Körpers wied^ij ab. In Abb. ι ist eine solche Anordnunjf;$hiir Prinzip für einen Tragflügel dargestellt. Bei A₁ und A₂ tritt die Flüssigkeit (Luft) mii^y geringer Geschwindigkeit aus dem Flügel aus, bei B₁ und B₂ wird sie wieder abgesaugt und to durch das Gebläse G wieder zur Austrittsstelle A zurückgefördert. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß im größten Teil der Flügeloberfläche, insbesondere auch im Gebiet großer Geschwindigkeit zwischen A₁ is und B₁, die Reibungsschicht durch die ausgetretene Flüssigkeit verdickt ist und dadurch die Reibung herabgesetzt wird. Da die Verdickung nicht durch verstärkte Reibung vor den Stellen A₁ und A₂ erreicht wird, sondern

2» durch Zuführen von Flüssigkeit geringer kinetischer Energie, so fällt der Nachteil verstärkter Reibung fort. Wenn man die Absaugestelle B₁ und B₂ vor den Stellen anordnet, an· denen durch eine verstärkte Reibungsschicht Wirbelbildung zu erwarten ist, so fällt auch der zweite obenerwähnte Nachteil, die Erhöhung des Druckwiderstandes, fort. Legt man die Ein- und Austrittsstellen A und B so, daß an den Austritts-

3» stellen A ein niedrigerer Druck in der Außenströmung herrscht als an der Absaugestelle B, so wird das Gebläse G überflüssig, da die Luft (Flüssigkeit) durch den bestehenden Druckunterschied von selbst in Bewegung gesetzt wird.

An sich sind Ausblaseanordnungen zur Beeinflussung der Grenzschicht bekannt. Diese Anordnungen arbeiten jedoch alle mit Geschwindigkeiten, die in der Größenordnung

mit der Anströmgeschwindigkeit des Flügels vergleichbar sind, denn nur dann sind sie in der Lage, ihre Aufgabe, die Wegblasung der Grenzschicht, zu erfüllen. Im Gegensatz hierzu ist die Geschwindigkeit, mit der erfmdungsgemäß ausgeblasen wird, wesentlich geringer, da die Grenzschicht "nicht weggeblasen, sondern angereichert werden soll. Zu diesem Zweck darf die Geschwindigkeit 5°/₀ der Anströmgeschwindigkeit keinesfalls

übersteigen, im allgemeinen wird sie sogar noch geringer sein. Diese geringe Austrittsgeschwindigkeit kann man verwirklichen durch geeignete Dimensionierung eines Gebläses, durch Beschränkung der Energiezufuhr mittels geeigneter Regelorgane oder durch Energievernichtung, d. h. Drosselung. Außerdem liegen bei den bekannten Anordnungen die Ausblaseöffnungen im Gebiet des Druckanstieges, also hinter der Stelle geringsten Druckes, da nur in diesem Gebiet die ⁶" ,Beschleunigung der Grenzschicht von Interne ist. Die Ausblaseöfrrmngen für den hier ^argesehenen Zweck liegen dagegen vor der ■•^Stelle niedrigsten Druckes, da hier die Ver-Vrärkung der Grenzschicht am wirksamsten ist

Um die Wirkung des Ausblasens und Absaugens der Luft gleichmäßiger über die Stellen zu verteilen, wo ihre Wirksamkeit am nötigsten ist, kann man mehrere Ausblasestellen A₁, A₂ usw. und mehrere Absaugestellen B₁, B₂ usw. hintereinander (Abb. 2) ; anordnen. Da diese Drücke an verschiedenen Stellen verschieden sind, so ist es im Interesse der Energieersparung am zweckmäßigsten, jeweils eine Ausblasestelle A mit einer ihr im Druck angepaßten Absaugestelle B zu verbinden und die einzelnen 'Verbindungskanäle getrennt voneinander zu führen, so daß in jedem Kanal ein Druck herrschen kann, der unabhängig von dem Druck in «<> anderen.Kanälen ist. In Abb. 2 sind als Beispiel zwei Ausblasestellen A₁, A₂ und zwei Absaugestellen B₁, B₂ und die Verbindungskanäle A₁, B₂ und A₂, B₁ gezeichnet. , Es ist nicht unbedingt nötig, daß jede Ausbläsestelle jeweils mit einer Ansaugestelle verbunden ist, es können auch einzelne oder Gruppen von Ausblasestellen mit einzelnen oder Gruppen von Absaugestellen verbunden werden. Es ist auch nicht nötig, daß die Anzahl der Ausblasestellen gleich der der Absaugestellen ist. Da bei Änderung des Anstellwinkels sich die Verteilung des Druckes über die Oberfläche ändert, so kann sich damit auch die Lage der Ansauge- und Ausblaseöffnungen ändern, deren Verbindung jeweils am zweckmäßigsten ist. Man kann diesen geänderten Betriebsverhältnissen durch Umschalten der Verbindungskanäle Rechnung tragen.

Claims (1)

100 Patentanspeuch:

Verfahren zur Verringerung der Ober- -flächenreibung von Tragflügeln und anderen aerodynamisch durchgebildeten Körpern, bei welchen im vorderen Teil der Oberfläche Flüssigkeit bzw. Gas ausgeblasen und im rückwärtigen Teil - wieder abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit bzw. , das Gas ausgeblasen no wird, durch an sich bekannte Mittel, wie durch geeignete Dimensionierung eines Gebläses oder Beschränkung der Energiezufuhr oder durch Energievernichtung auf weniger als 5°/„ der Geschwindigkeit des vorbei strömenden Mediums begrenzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen