Аерогідродинамічна поверхня ігнашкіна

Аерогідродинамічна поверхня, яка включає гребені й западини хвиль з фронтом хвилястої поверхні, перпендикулярним до набігаючого потоку газу або рідини, яка відрізняється тим, що гребені й западини поверхні утворено колами з радіусами у послідовності R1→R2→ R1→..., де R1 радіус кіл гребенів, R2=0,8R1 - радіус кіл западин, при цьому крок гребенів L=3R1, спряження гребенів радіусом R1 утворено радіусом западин R2=0,8R1, мінімальна кількість гребенів дорівнює двом, а їх вершини виконано на одному рівні. (19) (21) a201013788 (22) 19.11.2010 (24) 25.11.2011 (46) 25.11.2011, Бюл.№ 22, 2011 р. (72) ІГНАШКІН ІВАН СЕРГІЙОВИЧ, ІГНАШКІН ПАВЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) ІГНАШКІН ІВАН СЕРГІЙОВИЧ, ІГНАШКІН ПАВЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ (56) GB 1183724 A, 11.03.1970 RU 2094313 C1, 17.10.1997 RU 02117188 C1, 10.08.1998 US 4434957 A, 06.03.1984 US 4955565 A, 11.09.1990 3 V - швидкість потоку на зовнішній границі приграничного шару;  - коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини або газу; C t - місцевий коефіцієнт опору тертю, при цьому відношення відстані b між сусідніми ребрами визначається нерівністю 0,5  b  4 , h а відношення радіуса r заокруглення вершин ребер до висоти h ребра - нерівністю r  4. h Раціональний вибір геометричних розмірів ребристої поверхні дозволив зменшити вихровий викид турбулентного потоку з каналів ребристої поверхні, що сприяло зменшенню турбулентності потоку в приграничному шарі і, відповідно, зменшенню опору тертю. Недоліками технічного рішення [2] є: - відносно великий коефіцієнт тертя, тому що в приграничному шарі течії газу або рідини зберігається ламінарна течія, яка характеризується тертям ковзання; - сила опору рухові об'єкта залишається відносно великою, тому що запропонована поверхня знижує тільки турбулентне тертя; - залежність сили тертя від напрямку потоку; при напрямку потоку, що не співпадає з подовжніми осями каналів ребристої поверхні, сила тертя буде різко зростати. В основу винаходу поставлено задачу зниження аерогідродинамічного опору поверхні шляхом надання їй такої форми, при якій тертя ковзання газу або рідини уздовж поверхні обтікання замінюється тертям кочення. Поставлену задачу вирішено таким чином, що в аерогідродинамічній поверхні Ігнашкіна, яка має гребені й западини хвиль з фронтом хвилястої поверхні, перпендикулярним до набігаю чого потоку газу або рідини, новим є те, що гребені й западини утворені колами з радіусами у послідовності R1→R2→ R1→…, де R1 - радіус кіл гребенів, R2=0,8R1 - радіус кіл западин, при цьому крок гребенів L=3R1, спряження гребенів з радіусом R1 утворено радіусом западин R2=0,8R1, мінімальне число гребенів дорівнює двом, а їх вершини виконано на одному рівні. Геометричні параметри хвилястої поверхні, утвореної радіусами кіл у послідовності R1→R2→R1→… із кроком гребенів L=3R1 і спряженням гребенів з радіусом R1 западинами з радіусами R2=0,8R1 є оптимізованими та універсальними для побудови поверхні обтікання об'єктів, що рухаються в середовищі газу або рідини. Аерогідродинамічна поверхня, виконана, наприклад, на циліндрі у вигляді розташованих почергово кільцевих гребенів і западин, формує тороїдальні вихори, що прямолінійно переміщуються, а виконана на плоскій плиті у вигляді розташованих почергово прямолінійних розімкнутих гребенів і западин формує лінійні шнурові вихори, що прямолінійно переміщуються. 96707 4 Аерогідродинамічна поверхня Ігнашкіна забезпечує формування вихрового обтікання поверхні рухомого об'єкта й зниження опору поверхні приблизно в три рази за рахунок заміни тертя ковзання потоку на тертя кочення вихорів. Аерогідродинамічну поверхню показано на кресленнях, де на фіг.1 зображено принципову схему будови поверхні. На фіг.2 представлено поверхню, що формує повний тороїдальний вихор. На фіг.3 зображено поверхню, що формує неповний тороїдальний вихор. На фіг.4 зображено поперечний переріз поверхні, наприклад, крила літака, що формує розімкнуті прямолінійні шнурові вихори. На фіг.1 зображено поверхню, утворену колами радіусів R1,R2,R1 із центрами О1, О2, О1, що описує гребені 1 і западини 2, при цьому R1 - радіус кіл гребенів, R2=0,8R1 - радіус кіл западин, крок гребенів L=3R1. Поверхня, зображена на фіг.2, формує повний усмоктуючий тороїдальний вихор (УТВ). Такі поверхні можуть застосовуватися, наприклад, на космічних апаратах, що спускаються. Конструкція складається з двох порожнистих куль 1, з'єднаних профільним пустотілим елементом 2. Спереду, по ходу руху пристрою, встановлюється обтічник 3. Поверхня, зображена на фіг.2, відповідає вимогам будови на фіг.1. Поверхня, зображена на фіг.3, формує неповний (поверхневий) тороїдальний вихор. Такі поверхні обумовлені вимогами конструкції, що виключають значні западини й гребені. До таких конструкцій можна віднести, наприклад, корпус ракетоносія, фюзеляж літака, корпус снаряда, торпеди тощо. У даному випадку вибирається оптимальне відношення величини западин 2 і гребенів 1. Співвідношення геометричних параметрів хвилястої поверхні має відповідати побудові поверхні на фіг.1, кількість гребенів може бути обмеженою, але при цьому енергетика тороїдальних вихрів, що сформувалися на довжині l1, повинна перевищувати витрати енергії на подолання опору рухові тороїдальних вихрів на частині гладкої поверхні l2, що залишилася. Поверхня, зображена на фіг.4, формує розімкнуті прямолінійні шнурові вихори. Такі поверхні будуються на площинах (на плоских частинах) конструкцій різного призначення, наприклад, на крилі літака, на корпусі автомобіля, швидкісного потяга, вагона. Винахід може мати велике значення при розробці конструкцій крил літального апарата, тому що запропонована хвиляста поверхня 1,2 на фіг.4 дозволить значно збільшити піднімальну силу крила. На крилі допускається гладка частина 3 (l2), що не руйнує обертаючий шнуровий вихор. Будова хвилястої поверхні на плоскій поверхні повинна відповідати фіг.1. Виконана в такий спосіб аерогідродинамічна поверхня Ігнашкіна відповідає поставленій задачі зниження аерогідродинамічного опору поверхні шляхом надання їй такої форми, при якій тертя ковзання газу або рідини уздовж поверхні обтікання замінюється тертям кочення. 5 Джерела інформації: 1. АС СССР за № SU1439306 А1, F15D1/12, В64С21/00, "Поверхность Винокурова", автор В.П. Винокуров, опубл. 23.11.88, бюл. №43. 96707 6 2. АС СССР за № SU1086246A, F15D1/00, "Поверхность, обтекаемая жидкостью или газом", автор Е.С. Виноградов, опубл. 15.04.84, бюл. №14. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 96707 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601