Регулируемое демпфирующее покрытие
Союз Советских
Социиалистических
Реслублик
ОГ1 ИСАНИЕ (ИЗОБРЕТЕН H$l
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.03.75 (21) 2115446/25-CG (51) М. Кл.
F 15 Р 1/12 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.03 78 Бюллетень М 10 (45) Дата опубликования описания Я,09. I!I $ .
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-543.3 (088.81 (72) Авторы изобретения
В. В. Бабенко, Л. Ф. Козлов и В. И. Коробов
Институт гидромеханики AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) PEi УЛХРУЕМОЕ ДЕМ ПФ1! РУЮЩЕЕ
ПОКРЫТИЕ
Изобретение предназначено для стабилизации пограничного слоя, уменьшения турбулентных пульсаций в пограничном слое различных тел и может быть использовано в судостроении и в других отраслях народного хозяйства для уменьшения гидродинамического сопротивления или гидравлических потерь.
Известно демпфируюшее трехслойное покрытие, предназначенное для уменьшения сопротивления движущегося в воде тела и состоящее из трех гладких пластин, склеенных между собой, причем толщина наружной пластины составляет треть местной толщины пограничного слоя (1) .
Недостатком такого покрытия является то, что оно может эффективно стабилизировать пограничный слой и уменьшать гидродинамическое сопротивление только при одном значении величины скорости, так как при изменении скорости движения тела изменяется толщина пограничного слоя. Это создает неудобство в эксплуатации демпфирующего покрытия ввиду того, что оно не позволяет иметь оптимальную толщину покрытия вдоль тела при изменении скорости обтекания.
Известно также демпфируюшее покрытие, предназначенное для уменьшения сопротивления движущегося в воде тела и состоящее из Ж эластомеров, изготавливаемых по различным рецептам, причем механические свойства покрытия изменяются вдоль длины тела про опционально скорости движения и числу
Рейнольдса (2).
Недостаток этого покрытия заключается в том, что оно может уменьшать гидродинамическое сопротивление только при определенной скорости движения, при которой его механические свойства оптимальны вдоль длины тела.
Поэтому такое покрытие может применяться успешно лишь при одном заранее выбран ном значении скорости движения тела.
Кроме этого, известно демпфируюшес покрытие, состоящее из укрепляемых на о(1текасмом твердом теле слоев эластичного матери»ла, соединенных с помощью выполнеII!III па смежных поверхностях слоев проделин в н»правлении движения выступов-впадин. а такжс снабженных системой каналов, заполненш Ii неагрессивной вязкой жидкостью и сообщенных с источником переменного статического давления (3) .
Это демпфирующее покрытие, в отличие (гг упомянутых, позволяет регулировать механические свойства в зависимости от режим( движения, числа Рейнольд а и свойств.окр + "
597866 шей среды. Однако недостатком такого покрытия является то, что при резком изменении температуры или плотности окружающей среды его механические свойства становятся перегулируемыми, что снижает эффективность покрытия. Кроме того, внутренние полости в покрытии уменьшают его прочность.
Целью изобретения является эффективное регулирование демпфируюших свойств покрытия при различных условиях работы, а также повышение его прочности.
Это достигается тем, что в предлагаемом покрытии на наружном и смежи(3м с ним слояY выступы-впадины выпол1(ены по направлению движения среды, а на смежном и последующем слое выступы-впадины выполнены поперек направления движения среды, при этом зазоры между выступами и впадинами нижних слоев заполнены токопроводяц Hì материалом, например тканью, образующим два параллельных токопроводящих слоя, расположенных один над другим и име1ощих по концам поперечные полосы из токопроводяшего материала, подклю- 2е ченные независимо к и-точнику тока, а каждая параллельная пара этих слоев образует вдоль покрытия изолированные секции.
На фиг. 1 изображено предлагаемое регулируемое демпфируюшее покрытие, продоль25 ныи разрез; на фиг. 2 — - разрез по Л--A на фиг. I; на фиг. 3 — — разрез по Б — Б на фиг. 1.
Покрытие состоит из слоев 1, 2, 3, выполненных из эластичного материала, например резины, имеющих различные механические свойства и склеенных между собой вдоль поверхностей выступов-впадин. Выступы-впадины в районе смежных поверхностей слоев> 1 и 2 выполнены по направлени10 .(вижен1!я с()еды, а В районе смежных поверхностей слоев 2 и - — поперек направления движения срсды. Стрелкой
В показано направление движения среды, обтекающей тело.
Соединение слоев 2, 3 выполнено так, что между выступами и впадинами слоев имеются зазоры, заполненные полосами 4 из токопроводящего материала, например гкани. Слои 4О
1--3 изготавливаются либо B виде непрерывных полос, либо в виде отдельных пласт11Н.
В оооих CJ!yaazx 3aa(3pI>I 13 C>IOHх 2, 3, ". 3!Io,iненные полосами 4, разбить! lio длине H" отдельные изолированные секции. На концах эгих секций в слоях 2, 3 выполнены поперечнь!е 4> г каналы, заполненные эластичным вкладышем 5 и поперечными полосами 6 из такого же материала, что и полосы 4, или из другого токопроводяшего материала.
По краям секций к полосам 6 подключен источник тока либо независимо к каждому параллельному слою полос 4, либо независимо к каждои секции, либо одновременно ко всему демпфируюшему покрытию.
Внутренняя поверхность слоя 1 выполнена эквидистантно верхней поверхности слоя 2.
Соединение этих слоев осуществлено таким образом, что выступы 7 слоя 1 входят во впадины 8 слоя 2, а выступы 9 слоя 2 входят во впадины 10 слоя 1.
Соединение контактирую ших поверхностей слоев 2 и 3 аналогично соединению слоев 1 и 2: 60 выступы 1 l c IOB 2 13xoJ>3T 130 13!IB JHHI>I 12 с.loя >, а выступы 13 слоя 3 вхо 1ят во впадины 14 слоя 2.
Форма сечения выступов-впадин в слоях
1 — 3 может быть произвольной.
Демпфируюшее покрытие в .:::Н1.0,!к!ости от назначения приклеива1от к пояс рхности обтеI;; —. с п тела наружной стороной слоя ) или
;лотности слоев выбирак3тся так. что плотность слоя 2 наибольшая, а плотности слоев и 3 примерно равны между собой и равны плотности окружающей среды.
Размеры регулируемого демпфирующего покрытия определяются технологией производсгва, геометрическими параметрами объекта, на котором закрепляется это покрыл не, и физическими особенностями течения жидкости, обтекающей объект. Исходя из этого, размеры секций выбираются для каждого конкретного
ooüåêòà в соответствии с егo внец1ними обводами, эквидистантно раскрою листов обшивки корпуса. Длина и ширина секций, содержащих токопроводяшие полосы 4 и 6, опре(е1HIOTc51 в общем случае технологией производстьа демпфируюшего покрытия и должны быгь меньше размеров полос или пластин на величину, достаточную для электроизоляции от окружающей внешней среды. На длину секций могут накладываться ограничения, зависящие от особеш1остей течения жидкости в пограничном слое.
ДocTYH > жидкости K Ho„ lос В случае регулируемого демпфируюшего покры тия из нескольких секций секции склеиваются между собой торцевыми поверхностями. Работа предлагаемого покрытия зависит от параметров (скорости, глубины) движения телз с покрытием, степени развития возмущений в пограничном слое. В случае возникновения толь ко начальных плоских возмуц(епий в пограничном слое энергия возмущающих колебаний невелика и передается эластичному слою покрытия. Часть этой энергии теряесгся при сообщении колебательного движения некоторому участку площади верхнего сплошного покрова слоя I, являющегося упругой мембраной. Другая часть энергии передается в глубь эластичного слоя 1, при этом выступы 7 слоя 1 и выступы 9 слоя 2 деформируются. Из-зг разности плотностей слоев и 2 выступы 7 являются демпферами по отношению к выступам 9. Наклон выступов 7 и 9 повышаст податливость слоя 1. Различие плотностей слоев 2 и 3 и наличие выступов 11 и 13 обеспечивают демпфирование трехмерных возмущений, при этом выступы !3 являются демпферами по отношению к высту-!!ам 11. Эластичный слой 2 покрытия выполняет функции массивной и плотной мембраны, укрепленной, как на пружинах, между слоями 1 и 3. Колебания этой мембраны дополнительно диссипируют повышенную энергию возмущения в пограничном слое обтекаемого тела с покрытием. Роль демпферов мембраны и внешних возму!пений выполняют два слоя токопроводяшей полосы 4. 5>(9 i 866 ) фиг. > Б — Б 11 74 Z 1 4-Л Ф фиг. -т б б 3 Р(дактор К !Г!(и:.иурова Заказ 191 29 111111ПП! I Государственного,.очи <ета Совета M" ч .строя ССС. ll0 делач изоорстений il открь; гии I 1 Н> <5. Москва, >К-35. Ра> шская нао.. н 4,о Филин: 111111 «Патент», г. Ужгород. ?л. Проект н, . 4 PeГXËИp<>ВИНHe ieX;>!Hl> 4, iTO lip!!водит к нагpeBBHHK; 1 — 3 и изменению Нх свойств в соответствии с заданной программой. Г-сли необходим периодический равномерный нагрев вс(го покрытия для изменения свойств его слоев, то источник электропитания !io?IKлю ?аегся одновре:e!filo по всему покрытик?. Если стабилизирун>B!iie свойства покрытия нужно изменять с заданн(>й закономерностьк> вдоль обтекаемого тела, то источники электропитания подклю lplîòeÿ к каждой секции независимо, и это позволяет обеспе шть и>(различный нагрсв. Регулируемое демпфируюшее lloKрытие ооладает повышенной прочностью If срок<>м службы, обусловле f i!i;Ix вел
Регулируемое лс и(-:ф,:рхl(>III(<е по р:;:гие, выполненное в в>з,(г ук!н пля" (lb!x на обгекаемом твердом теле с.?0(H э, l ("ã»÷ío:.o ° атери;f.!В, соедин Hiib>x с ио lollè к. вьш<>ЛHeнны.х >(а с нежнык поверхностях слоев выступов-впа IIII,, <>ã.?Ilн<,ни!ЕЕС.? тЕМ. 1ТО, С НЕЛЬЮ ЭффЕКтИВНОГО р(ГуЛНрования демпфируюи их свойств покрытия. также повышения про lilocTI! покрытия. !f;i;„15 ружном и смежном с ним с1оях вы:тупы-Blf!i д и н ы в ы и Ол н (. H hi l I o и а и Г> а В л е i l l f lo д в и ?к с н и >! с > е . ды, а на смежном и последукнцev. слое высгупы-впадины выполи(ны поперек il;>Hp;? в, I<пало», il;!lip!! ..ср тканью, образующим два паралле lbiihlx -о;< -проводящих слоя, располож HHblx о п?H другим и имею(цих по концам попереч»ые н(Iocbf из TQKQBpoBoäÿùåão материала, полк, !K>ченные независимо к источнику ток 15 параллельная пара BTifx слоев образует вл< дь покрытия изолированные секг<ии. Источ?шки информации, принятые H:.> Нн.;;, ние при экспертизе: 1. Г1атент США ."хс 3585953, кл. 1 I 1974. 2(> 2 Г1атент Великобритании Л ;1 1;" ... кл. 4 R, 1961. 3. Авторское свидетельство ОХР .х -1:, кл. F 15 D1/12,,!974. Составитель В. Чернышев Текред О. Луговая Корректор С. Шеки»р Тираж 918 11од и>сно<
