Покриття, що демпфірує і стабілізує

Покриття, що демпфірує і стабілізує, для внутрішніх поверхонь трубопроводів, а також для твердих тіл при відносному русі останніх у рідині чи 3 кання 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, зв'язана зі зміною режиму обтікання, що приводить 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. Задачею дійсної 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 задача досягається тим, що покриття, що демпфірує і стабілізує, переважно для внутрішніх поверхонь трубопроводів, а також для твердих тіл, при відносному русі останніх у рідині чи газі, виконується у вигляді шару еластичного матеріалу. Покриття відрізняється тим, що його зовнішня поверхня, що обтікається потоком рідини, повинна бути гладкою, а внутрішня поверхня виконана у виді виступів-западин, що чергуються у поперечному потоку напрямку. При цьому тверда поверхня (підкладка), на яку наноситься покриття, що демпфірує і стабілізує, виконана у вигляді відповідної форми западин-виступів. Причому еластичний шар і тверде тіло з'єднані між собою суміжними поверхнями, за аналогією зі шліцевим з'єднанням. В основу реалізації зазначеної задачі покладений принцип, що поєднує окремі позитивні якості різних методів зниження опору в одному технічному рішенні. Реалізується комбінований метод керування примежовими течіями. Суттєвою ознакою, що є загальною для аналога і технічного рішення, що заявляється, є наявність у конструкції еластичного в'язко-пружнього шару. Суттєвою ознакою, що є загальною для риблетів і технічного рішення, що заявляється, є наявність подовжніх жорстких ребер (борозенок), що зорієнтовані уздовж потоку. 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+=S u / , де u - динамічна швидкість; - кінематична в'язкість рідини в потоці. 18126 4 Перетин покриття, що демпфірує, показано на Фіг. Перетин покриття є поперечним, відносно напрямку потоку, що обтікає його зовнішню поверхню. На рисунку позначено: 1 - еластичний 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 - зовнішня поверхня покриття, що обтікається потоком. У пропонованому технічному рішенні, у порівнянні з аналогом, площа з'єднання покриття з підкладкою збільшується приблизно в 1,5 рази. При цьому покриття працює не тільки на відрив від підкладки, але і додатково утримується за рахунок дотичних напружень на бічних стінках виступівзападин 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 жорсткість 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 вихорових структур, що попарно розміщуються в потоці поблизу поверхні еластичного шару між кожними двома виступами підкладки і витягнутих по потоці уздовж ребер підкладки. Така упорядкована вихорова 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, вихорова 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-пружній 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. Список використаних джерел інформації. 1. Енютина Г.В., Лашков Ю.А., Самойлова Н.В., Фадеев И.В., Шумилкина Е.А. Влияние про 5 18126 дольного оребрения на сопротивление турбулентного трения. - Ученые записки ЦАГИ, 1988, т.19, №4, с.37-44. 2. Бабенко В.В., Канарский М.В., Коробов В.И. Пограничный слой на эластичных пластинах. Киев, Наукова думка, 1993, 264с. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 3. Авторское свидетельство СССР №413286. Демпфирующее покрытие. Авторы: Бабенко В.В., Козлов Л.Ф., Першин 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