RU2186265C1

RU2186265C1 - Fairing

Info

Publication number: RU2186265C1
Application number: RU2001109622/06A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Бикметов
Original assignee: Бикметов Рафик Аминович
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: shipbuilding, aircraft manufacture and rocket manufacture; manufacture of artillery projectile cases. SUBSTANCE: fairing includes conical flow deflector and bearing member; flow deflector is mounted for forming nozzle orifice and circular ejection passage between flow deflector and body. Besides that, fairing is provided with additional flow deflectors; each subsequent deflector has larger size and lesser angle of inclination to level as compared with previous one; adjacent flow deflectors overlap each other forming additional ejection passage between overlapping parts of deflectors. Besides that, flow deflectors are mounted at adjacent angle of inclination. EFFECT: speed and enhanced economical efficiency of submarine ships, aircraft, rockets and airships; increased hitting range of artillery systems. 3 cl, 2 dwg

Description

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. The invention relates to shipbuilding, aircraft and rocket science, as well as to the field of manufacture of shells for artillery shells and serves to increase speed and increase the efficiency of submarines, aircraft, missiles and airships, increase the range of artillery systems.

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.Known fairing made in the form of shells of layers of composite materials of a heterogeneous structure and different orientation of the threads in adjacent layers having an outer surface of variable curvature. The fairing contains a three-layer shell, in which between the outer layers of composite materials and the intermediate layer of polymeric material an energy-absorbing layer is placed, made from a combination of intersecting spirals of dry aramid tows or dry layers of synthetic fabric from aramid threads (patent 2132586, class Н 01 Q 1 / 42, 1999)
The disadvantage of this fairing is the complexity of the design and low efficiency.

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.). The closest to the claimed object in terms of technical nature and the achieved effect is a fairing containing an elastic conical shell connected to a vibrator, a support element and an intermediate layer placed between them, made of elastic material (ed. St. 985488, class F 15 D 1/02 , 1982).

Недостатком данного обтекателя является сложность конструкции и низкая эффективность действия. The disadvantage of this fairing is the complexity of the design and low efficiency.

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. The invention is aimed at increasing the efficiency of the fairing by reducing the frontal resistance to body movement that occurs when high-speed air or water flows around its nose contours while reducing the heating of the streamlined surface.

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. This is achieved by the fact that in the fairing containing the conical flow deflector, the support element, the flow deflector is installed with the possibility of forming a nozzle hole and an annular ejection channel between the deflector and the body body.

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. In addition, it is equipped with additional conical flow deflectors, with each subsequent deflector having a larger size and a smaller angle of deviation to the horizontal than the previous one, adjacent flow deflectors are overlapping with respect to each other with the formation of additional annular ejection channels between the overlapping parts of the deflectors.

Кроме того, отклонители потока установлены с возможностью изменения угла наклона. In addition, flow deflectors are mounted with the possibility of changing the angle of inclination.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый обтекатель, снабженный одним отклонителем потока; на фиг.2 - обтекатель, снабженный несколькими отклонителями потока. Figure 1 schematically shows the proposed fairing, equipped with one flow diverter; figure 2 - fairing, equipped with several flow deflectors.

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. The fairing contains either one conical flow deflector 1 having a wing-shaped section, mounted on the body 2 in the bow of the body using the support element 3 with the possibility of forming a central nozzle hole 4 and an annular ejection channel 5 between the flow deflector 1 and the bow of the body 2, or conical deflectors 1 mounted on the housing 2 in the bow of the body with the possibility of the formation of a Central nozzle hole 4 and annular additional ejection channels 6 between the overlapping yuschimi each other parts of the flow diverters, and one main ejection channel 5 between the non-overlapping portions each other diverters body 1 and the casing 2. The ejection channel 5 has a central nozzle hole 4 and the ejection nozzle 7 is a section of the minimum cross section of the ejection channel 5. Adjacent flow deflectors are overlapping with respect to each other, with each subsequent deflector having a larger size and a smaller angle of deviation to the horizontal than the previous one, thereby forming an additional ejection channel 6 with a minimum outlet cross section to the main ejection channel 5. It is advisable to install the flow diverter with the possibility of changing the angle of inclination, for example measures, strengthening hinged on the support member.

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. The fairing is installed in front of the body so that it completely covers its nose and forms a central nozzle hole. In addition, an ejection channel is formed between the deflector or non-overlapping parts of the deflectors and the body body. During the operation of the fairing, the frontal boundary layer of the flowing medium is aspirated through the central nozzle orifice and the ejection channel, which is turned towards the flow, which suppresses the value of the shock wave that creates resistance to the body’s movement, which is generated by the force interaction existing between the nasal contours of the moving body and the high-speed incoming medium flow.

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. The flowing medium, moving along the outer wall of the flow deflector, accelerates from the center to its outer boundary and has a maximum speed at the ejection nozzle. Due to the fact that in the proposed device, the ejection channel has a section of the minimum cross section at the end in the form of an ejection nozzle, the velocity head of the flow incident on the body of the stream in the nozzle hole and the arising ejection effect of the ejection nozzle at an accelerating speed feeds the outward flow through the ejection channel. The flow rate of the medium ejected from the ejection channel is comparable with the speed of the body, and the direction is opposite to its course, because the flow diverter (external) has a minimum angle of deviation from the body’s course of movement. The stream ejected from the ejection channel, as it were, freezes relative to the surrounding stationary medium, thereby reducing the thickness of the boundary streamline layer of the medium.

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. In this case, there is no deceleration of the speed of the medium flowing around the nasal contours of the medium (which takes place in the prototype fairing due to flow friction during the interaction of a moving body with a stationary environment) and, therefore, there is no increase in pressure and the flow separation from the body wall associated with this.

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. For bodies with a large frontal area, the device, due to the presence of additional ejection channels, sucks the frontal boundary layer of the flowing medium from the entire surface of the nasal contours, thereby eliminating the causes of large-scale eddies and reducing turbulent drag.

Изменяя угол наклона отклонителей, изменяют параметры обтекателя в зависимости от скорости потока. By changing the inclination angle of the deflectors, the parameters of the fairing are changed depending on the flow rate.

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). Thus, the proposed fairing in comparison with the prototype has a higher efficiency due to the exclusion of the shock wave, separation of the flow from the wall of the body and reducing turbulent resistance to movement of the body. In addition, the proposed fairing has a simpler design (the prototype has a complex structure due to the use of a vibrator and special materials in it).

Claims

1. A cowl containing a conical flow deflector, a support element, characterized in that the flow deflector is installed with the possibility of forming a nozzle hole and an annular ejection channel between the deflector and the body body.

2. A cowl according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional conical flow deflectors, each subsequent deflector having a larger size and a smaller angle of deviation to the horizontal than the previous one, adjacent flow deflectors are overlapping with respect to each other with the formation additional annular ejection channels between the overlapping parts of the deflectors.

3. Fairing for PP. 1 and 2, characterized in that the flow deflectors are installed with the possibility of changing the angle of inclination.