Демпфірувальне покриття

Демпфірувальне покриття, переважно для внутрішніх поверхонь трубопроводів, а також для 3 ність у конструкції еластичного в'язко-пружного шару. Недоліком відомого покриття є надмірна складність конструкції, що обумовлює складність його реалізації і застосування. Наявність внутрішніх порожнин, що заповнені рідиною, визначає вузькість діапазону застосування по параметрах обтікання в зв'язку з обмеженнями по параметру міцності за припустимим рівнем пульсаційного і зсувного навантаження в пограничному шарі, що діють з боку потоку, що набігає, на зовнішню границю першого еластичного шару. Крім того, поверхня, по якій поєднується нижній еластичний шар з підкладкою покриття, виконана рівною. Таке рішення не забезпечує необхідного рівня міцності з'єднання покриття з твердою поверхнею (підкладкою), до якої покриття прикріплюється. При режимах обтікання з великими значеннями дотичних напружень на стінці чи з градієнтом тиску в потоці можливий обрив покриття. У процесі експлуатації також можлива ситуація, пов'язана зі зміною режиму обтікання, що призводить до перевищення рівня пульсаційного навантаження в пограничному шарі. Це викликає надмірне збільшення амплітуди розгойдування зовнішнього шару покриття, що веде до прояву динамічної шорсткості. При цьому відбувається збільшення гідродинамічного тертя. Тим самим нівелюються позитивні функціональні вихідні якості покриття. Метою корисної моделі є ефективне зниження аерогідродинамічного опору тертя, шумів і вібрацій тіла в потоці, а також трубопроводів, при різних умовах роботи і режимах обтікання, а також підвищення міцності покриття. Зазначена мета досягається тим, що в основу реалізації покладений принцип, що поєднує окремі позитивні якості різних методів зниження опору в одному технічному рішенні. Реалізується комбінований метод керування примежовими течіями. В покритті, що демпфірує, переважно для внутрішніх поверхонь трубопроводів, а також для твердих тіл, при відносному русі останніх у рідині чи газі, що виконується у вигляді шару еластичного матеріалу, згідно з корисною моделлю, поверхня покриття, яка обтікається потоком, виконана гладкою, а внутрішня поверхня покриття виконана у вигляді виступів - западин, що чергуються у поперечному потоку напрямку, а поверхня твердого тіла виконана у вигляді відповідної форми западин - виступів, причому еластичний шар і тверде тіло з'єднані між собою суміжними поверхнями. Крок S між виступами (западинами) на поверхні, що є спільною для еластичного шару і твердої підкладки, пов'язаний з параметрами потоку. Величина безрозмірного кроку S+ лежить у діапазоні значень 10-200. Тут S де u S u / , - динамічна швидкість; - кінематична в'язкість рідини в потоці. Перетин покриття, що демпфірує, показано на Фіг.. Перетин покриття є поперечним відносно напрямку потоку. На фігурі позначено: 1 - еластичний 14048 4 шар; 2 - підкладка (тверде тіло); 3 - виступи еластичного шару на внутрішній поверхні покриття; 4 западини еластичного шару на внутрішній поверхні покриття; 5 - виступи на підкладці; 6 - западини на підкладці; 7 - обтічна потоком (зовнішня) поверхня покриття, що демпфірує. У пропонованому технічному рішенні, у порівнянні з аналогом, площа з'єднання покриття з підкладкою збільшується приблизно в 1,5 разу. При цьому покриття працює не тільки на відрив від підкладки, але і додатково утримується за рахунок дотичних напружень на бічних стінках виступів западин оребрення. Тим самим підвищується міцність кріплення покриття, що демпфірує, до твердого тіла. З одного боку, у поперечному напрямку до потоку, покриття, що демпфірує, має регулярну анізотропію механічних властивостей. У зоні западин підкладки піддатливість покриття максимальна, котра обумовлена товщиною покриття в западині і його динамічним модулем пружності, а жорсткість мінімальна. У районі виступів підкладки товщина покриття мінімальна, а жорсткість покриття максимальна і практично дорівнює жорсткості підкладки. Така конструкція покриття, з наявністю регулярної структури анізотропії механічних характеристик покриття по його площі, під дією поля збурюючого навантаження, що надходить з боку пограничного шару на зовнішню поверхню покриття, визначає різний ступінь деформування покриття в зонах виступів і западин з утворенням динамічної хвилястості поперек потоку. Це сприяє формуванню і підтримці когерентних вихрових структур, що попарно розміщуються в потоці поблизу поверхні еластичного шару між кожними двома виступами підкладки і витягнутихпо потоку уздовж ребер підкладки. Така упорядкована вихрова структура, за аналогією з риблетами, сприяє підвищенню гідродинамічної ефективності. У зв'язку з тим, що зовнішня поверхня еластичного шару є гладкою, на відміну від риблет, вихрова система упорядкованих вихрових структур може існувати в примежовій області в більшому діапазоні параметрів обтікання, що сприяє проявленню гідродинамічного ефекту. З іншого боку, еластичний матеріал, що заповнює простір між ребрами підкладки, працює як в'язко-пружний шар, що демпфірує, і додатково забезпечує підвищення рівня гідродинамічної ефективності. Пропоноване технічне рішення може бути здійснене, наприклад, шляхом нанесення борозенок на поверхню тіла, що омивається потоком рідини, чи внутрішню поверхню трубопроводу, з наступним заповненням борозенок еластичним матеріалом типу синтетичного каучуку в рідкій формі з наступною його полімеризацією. Технічним результатом застосування пропонованого покриття, що демпфірує, являється стабілізація пограничного шару і зниження гідродинамічного опору тертя, а також підвищення міцності покриття. Список використаних джерел інформації: 1. Енютина Г.В., Лашков Ю.А., Самойлова 5 14048 Н.В., Фадеев И.В., Шумилкина Ε.Α. Влияние продольного оребрения на сопротивление турбулентного трения. - Ученые записки ЦАГИ, 1988, т. 19, №4, с.З 7-44. 2. Бабенко В.В., Канарский М.В., Коробов В.И. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 Пограничный слой на эластичных пластинах. Киев, Наукова думка, 1993, 264 с. 3. Авторское свидетельство СССР №413286. Демпфирующее покрытие. Авторы: Бабенко В.В., Козлов Л.Ф., Перший С.В., 1974, бюл. №4. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601