Спосіб експериментального визначення оптимальної форми камери, пристосованої для витікання з неї газу, повітря чи водяної пари з великою швидкістю

1. Спосіб експериментального визначення оптимальної форми камери, пристосованої для витікання з неї газу, повітря чи водяної пари з великою швидкістю, котрий включає експериментальне визначення оптимальної форми камери, який відрізняється тим, що оптимальну форму камери визначають, регулюючи її внутрішні геометричні розміри плавно чи дискретно, контролюючи чи вимірюючи при цьому швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери та вимірюючи чи контролюючи, при цьому, внутрішні геометричні C2 2 (19) 1 3 му, внутрішні геометричні розміри камери, а також вимірюючи чи контролюючи тиск газу, повітря чи водяної пари на вході в камеру чи близько до входу в камеру. 2. Новим по п. 1 є те, що додатково, при визначенні оптимальної форми камери, контролюють чи вимірюють відстань, котру проходить газ, повітря чи водяна пара, між місцем витікання газу, повітря, чи водяної пари з камери, та місцем вимірювання швидкості витікання газу, повітря, чи водяної пари. 3. Новим по п. 1,2 є те, що додатково, при визначенні оптимальної форми камери, контролюють чи вимірюють аеродинамічні зусилля на внутрішню поверхню камери. 4. Новим по п. 1-3 є те, що при визначенні оптимальної форми камери, створюють математичну модель її оптимізації, використовуючи отримані експериментальні дані, щодо її внутрішніх геометричних розмірів, швидкості витікання з неї газу, повітря, чи водяної пари, та виникаючих при цьому аеродинамічних зусиль на внутрішню поверхню камери, і по отриманим розрахункам оптимальних внутрішніх геометричних розмірів камери, виконують регулювання внутрішніх геометричних розмірів камери плавно чи дискретно. На Фіг.1 схематично зображено регулювання форми камери. Суцільними стрілками позначено напрямок руху регулювальних гвинтів при плавному регулюванні внутрішніх геометричних розмірів камери. Пунктирними стрілками позначено напрямки рухання газу, повітря чи водяної пари. Римською цифрою І позначена вхідна зона збільшеного тиску в камері. Римською цифрою II позначена соплова зона збільшеного тиску в камері. На Фіг.2 схематично зображено виконання способу. Суцільною стрілкою позначено напрямок руху крильчатки, котра входить до пристрою вимірювання швидкості газу, повітря чи водяної пари. Пунктирними стрілками позначено напрямки рухання газу, повітря чи водяної пари. Літерою L позначена відстань між віссю симетрії крильчатки до найближчої точки сопла, з котрого витікає газ, повітря чи водяна пара, по горизонталі. Спосіб здійснюють наступним чином. Камеру 1, яка є пристосованою для витікання з неї газу, повітря чи водяної пари, розташовують в корпусі 2. Корпус 2 виготовляють повністю чи частково з прозорого матеріалу, котрим наприклад, може бути оргскло. Камеру 1 виготовляють за допомогою тонкою та гнучкої пластини, котра може бути металевою, пластиковою, картонною, чи з будьякого іншого матеріалу. Геометричні розміри камери 1 регулюють за допомогою регулювальних гвинтів 3, котрі встановлені на корпусі 2 з можливістю плавного як вертикального так і горизонтального пересування. Геометричні розміри камери 1 можуть регулювати як плавно, так і дискретно. Дискретне регулювання камери 1 можливе при використанні інших регулювальних пристроїв чи частин камери 1. При цьому камера 1 може складатися з декількох частин різної геометричної форми. (Пересування регулювальних гвинтів 3 на Фіг.1 вказано суцільними стрілками.) 93123 4 Газ, повітря, чи водяну пару, подають в камеру 1 через патрубки 4. Будь-який газ, повітря чи водяна мають різні фізичні параметри, тому при регулюванні камери, необхідно подавати в камеру ту речовину, до забезпечення швидкості витікання якої буде пристосована камера 1. Напрямок подавання газу, повітря чи водяної пари в камеру 1, рух газу, повітря чи водяної пари в камері 1, та витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1, на Фіг.1, 2 вказано пунктирними стрілками. Витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1 відбувається через сопло 5 (сопло Лаваля). Сопло 5 може бути невідокремлюваною частиною камери 1, а може окремо приєднуватися до камери 1. Тиск газу, повітря чи водяної пари, на вході в камеру 1, чи близько до входу в камеру 1, вимірюють чи контролюють за допомогою датчиків тиску 6, котрими можуть бути звичайні монометри. На Фіг.1 датчики тиску 6 встановлені на патрубках 4. Швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1 через сопло 5 контролюють за допомогою крильчатки 7, швидкість обертання якої під дією потоку газу, повітря чи водяної пари, контролюють чи вимірюють за допомогоюпристрою 8, пристосованого для вимірювання швидкості обертів крильчатки 7 (Фіг.2). Таким пристроєм може бути тахометр. Вимірювання швидкості витікання газу, повітря чи водяної пари з сопла 5 можуть здійснювати і будь якими іншими пристроями, пристосованими для вимірювання швидкості газу. При надходженні газу, повітря чи водяної пари в камеру 1 з патрубків 4, в камері 1 утворюється вхідна зона збільшеного тиску І. Після зони збільшеного тиску І, газоподібна речовина займає внутрішній об'єм камери 1 і починає рухатися в напрямку сопла 5 (Фіг.1). Ближче до сопла 5, внутрішній об'єм камери 1 зменшується, що призводить до утворення соплової зони збільшеного тиску газоподібної речовини II. Наявність зон збільшеного тиску І та II в камері 1 забезпечує вихровий рух газу, повітря чи водяної пари в камері 1. Завдяки цьому, швидкість руху газоподібної речовини при виході з сопла 5 збільшується, оскільки газоподібна речовина набуває кінетичної енергії ще в камері 1. Тобто газоподібна речовина набуває спрямовану швидкість в камері 1 ще до виходу з сопла 5. Щоб забезпечити максимальну швидкість рухання газоподібної речовини в камері 1, геометричні розміри камери регулюють за допомогою регулювальних гвинтів 3. Таким чином забезпечують максимальну швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1, при регулюванні геометричних розмірів камери 1. Додатково, при визначенні оптимальної форми камери 1, контролюють чи вимірюють відстань, котру проходить газ, повітря чи водяна пара, між місцем витікання газу, повітря, чи водяної пари з камери 1 (соплом 5), та місцем вимірювання швидкості витікання газу, повітря, чи водяної пари (крильчаткою 7). На Фіг.2 відстань між віссю симетрії крильчатки 7 до найближчої точки сопла 5, по горизонталі позначена літерою L. Пристрій витікання газоподібної речовини (сопло 5) не завжди може бути жорстко з'єднаний з пристроєм вимірю 5 вання швидкості витікання газоподібної речовини (крильчаткою 7 чи будь-яким іншим пристроєм). При регулюванні геометричних розмірів камери 1 відстань між соплом 5 та крильчаткою 7 може змінюватися, що даватиме відповідні похибки при регулюванні геометричних розмірів камери 1. Тобто неможливо буде точно визначати швидкість витікання газоподібної речовини з камери 1. Завдяки цьому, додатково, буде забезпечена точність регулювання геометричних розмірів камери 1 та забезпечена максимальна швидкість витікання з камери 1 газоподібної речовини, тобто газу, повітря чи водяної пари. Щоб додатково збільшити точність регулювання геометричних розмірів камери 1 та забезпечити максимальну швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1, при визначенні оптимальної форми камери 1, контролюють чи вимірюють аеродинамічні зусилля на внутрішню поверхню камери 1, за допомогою датчиків аеродинамічних зусиль 9. Датчики 9 можуть складатися з гнучкої мембрани, прогинання якої контролюють за допомогою індукційних чи ємнісних датчиків пересування. Це дозволить забезпечити максимальний збільшений тиск в зоні І та зоні II, що забезпечить максимальну швидкість вихрового руху газоподібної речовини в камері 1. При визначенні оптимальної форми камери 1, створюють математичну модель її оптимізації, використовуючи отримані експериментальні дані, щодо її внутрішніх геометричних розмірів, швидкості витікання з неї газу, повітря, чи водяної пари, та виникаючих при цьому аеродинамічних зусиль на внутрішню поверхню камери, і по отриманим розрахункам оптимальних внутрішніх геометричних розмірів камери 1, виконують регулювання внутрішніх геометричних розмірів камери 1 плавно чи дискретно. Всі розрахунки здійснюють за допомогою інформаційної системи 10, котрою може бути звичайний комп'ютер чи ноутбук та відповідного програмного забезпечення в реальному часі чи ні. 93123 6 Це забезпечить високу, максимально можливу, точність регулювання геометричних розмірів камери 1, та як наслідок забезпечить максимальну швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери 1, навіть при її дискретному регулюванні. Таким чином, вказаний спосіб дозволяє забезпечити максимальну швидкість витікання газу, повітря чи водяної пари з камери, і як наслідок, дозволяє зменшити витрати енергоресурсів при забезпеченні відповідної реактивної тяги, та при забезпеченні відповідної швидкості газу, повітря чи водяної пари, при подаванні їх на турбіну чи в теплообмінні пристрої. Приклад конкретного виконання Спосіб випробуваний в лабораторних умовах, використовуючи стиснуте повітря. Стиснуте повітря подавалив камеру з компресора, і забезпечували його тиск на вході в камеру - 6Атм. Камери використовували різного об'єму. Регулювання геометричних розмірів камери здійснювали за допомогою регулювальних гвинтів згідно Фіг.1. На одну з більших поверхонь корпусу, котра була виготовлена з оргскла, наносили координатну сітку, і в кожному випадку фіксували геометричні розміри камери на прозорому папері (кальці). Для вимірювання аеродинамічних зусиль в камері використовували мембрани та індукційні датчики пересування мембрани. Відповідні розрахунки здійснювали на комп'ютері за допомогою відповідного програмного забезпечення. Швидкість витікання стиснутого повітря вимірювали за допомогою крильчатки. Котру встановлювали на визначеній відстані від сопла камери, та тахометра. У всіх випадках швидкість руху стиснутого повітря з камери, зростала на 20-25%, в порівнянні з звичайними камерами, в котрих швидкість витікання стиснутого повітря забезпечується лих за допомогою сопла Лаваля. Джерела інформації 1. Патент РФ на винахід № 2300007, 6 F02K 9/62, опубліковано 27.05.2007р. 7 93123 8 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 93123 Підписне 10 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