УСТРОЙСТВО ОТВОДА ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ НАЗЕМНОГО ПОДВИЖНОГО ЭЛЕКТРОАГРЕГАТА

Полезная модель относится к области военной техники, как защита от выявления дислокации агрегатов оборонного назначения, выделяющих в процессе эксплуатации тепловую энергию, а именно, двигателей внутреннего сгорания в полевых условиях, что позволяет повысить эффективность маскировки в инфракрасном (ИК) диапазоне за счет снижения температурного фона выхлопной трубы и газа.
Одной из важных задач маскировки является скрытие наземных подвижных объектов, с установленными внутри источниками тепла, которые являются демаскирующим признаком их функционирования в ИК-диапазоне спектра длин электромагнитных волн (ЭМВ) в условиях ведения современных средств разведки и наведения высокоточного оружия по выявленным видовым демаскирующим признакам и признакам их деятельности [Маскировка войск и войсковых объектов: учебное пособие / В.А. Кривилев, А.Г. Булахов, С.С. Волков. - М.: ВИА, 1996. - 304 с.].
Одним из способов, устраняющим наличие основного видового демаскирующего признака функционирования наземного подвижного объекта с установленными внутри агрегата источниками тепла, является снижение температуры его нагретых частей за счет их экранирования с одновременным отводом теплового потока в места для его дальнейшего принудительного охлаждения.
Известно, что основными источниками излучения подвижных объектов являются
видимые нагретые детали двигателя;
вся поверхность корпуса транспортного средства;
выхлопные газы.
В общем балансе ИК-излучений на долю выхлопной трубы и газа приходится до 30-35%.
1
2
Известно мобильное устройство для снижения теплового излучения выхлопных газов (Патент №2679274, 2017 года), включающее газовый эжектор, состоящий из раструба, надвинутого на выходное сопло выхлопной трубы, соединенного с конусом, камерой смешения и диффузором, диффузор газового эжектора соосно соединен с расположенной над поверхностью крыши контейнера, покрытой теплоизоляционным материалом, на расстоянии h трубой распределителя, заглушенной с тыльного торца, боковая поверхность которой снабжена расположенными поочередно по ее длине в шахматном порядке по нижней и верхней образующей ее окружности под углом к оси распределителя, равным α, N горизонтальными овальными соплами, причем на крыше контейнера по ее периметру установлен каркас высотой h, покрытый сверху и с боковых сторон гибкой теплоизолирующей оболочкой, образуя камеру охлаждения, на фронтальной стороне которой установлен осевой вентилятор, а на тыльной - щелевой регулятор расхода наружного воздуха.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением, к предполагаемой полезной модели является устройство отвода отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в атмосферу (Патент №198338, 2020 года), содержащее вертикальную трубу с нагнетателем воздуха в ее основании, нижняя часть ее выполнена в виде трубы Вентури в цилиндрической части пережима, в которой расположены патрубки ввода отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Недостатком известного устройства является усложнение конструкции трубы, за счет увеличения количества присоединяемых источников выбросов загрязняющих веществ и увеличения устройств дополнительных инжекционных элементов, низкая эффективность, данное устройство не позволяет полностью исключить демаскирующие признаки работающего дизеля, такие как: черный, белый и голубой дым длительно работающего дизельного двигателя, а также запах от выхлопных газов.
Задачей предполагаемой полезной модели является снижение температуры отработанных газов наземного подвижного электроагрегата до уровня температуры шумов фона, позволяющего снизить температурный фон и уровень шума выхлопных газов, длительно стоящего на полевой позиции агрегата с постоянно работающим ходовым двигателем или дизель-генератором, что повышает эффективность маскировки подвижных объектов в ИК-диапазоне.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство отвода отработанных газов наземного подвижного электроагрегата, содержащее вертикальную трубу, выполненную в виде трубы Вентури, с нагнетателем воздуха в ее основании, введен: в нижней части трубы Вентури жестко закрепленный кольцевой контур, к боковой поверхности которого с внешней стороны приварены тангенциально расположенные патрубки для подачи охлаждающего воздуха, в основании кольцевого контура перпендикулярно оси трубы Вентури выполнен вырез в виде круга, в который вварено сопло эжектирующее отработавшие газы дизеля электроагрегата, а в верхней части устройства жестко закреплен защитный колпак полусферической формы, в котором с зазором жестко установлены один над другим дополнительные колпаки полусферической формы, внутренняя поверхность которых покрыта теплоотражающим термостойким материалом, во всех колпаках полусферической формы выполнены асимметричные отверстия.
Техническая сущность заявляемой полезной модели представлена на фиг.1 и фиг.2.
Устройство отвода отработанных газов наземного подвижного электроагрегата, содержит вертикальную трубу, выполненную в виде трубы Вентури 1, с нагнетателем воздуха в ее основании (условно не показан), в нижней части трубы Вентури 1 жестко закрепленный кольцевой контур 2, к боковой поверхности которого с внешней стороны приварены тангенциально расположенные патрубки 3 для подачи воздуха окружающей среды.
Труба Вентури 1 представляет собой сварную конструкцию, содержащую сопло эжектируемого воздуха окружающей среды 4, выполненное с заданной конусностью сужения 14°, смесительную камеру эжектора 5 и диффузор 6 с углом раствора 5°.
В верхней части устройства жестко закреплен защитный колпак 7 полусферической формы, в котором с зазором жестко установлены один над другим дополнительные колпаки 8, 9, 10 полусферической формы, внутренняя поверхность которых покрыта теплоотражающим термостойким материалом, во всех колпаках 8, 9, 10 полусферической формы выполнены асимметричные отверстия.
В основании кольцевого контура 2 перпендикулярно оси трубы Вентури 1 вварено сопло 11, в вырез 12 в виде круга, через который эжектируются отработавшие газы дизеля электроагрегата.
Перечисленные элементы жестко соединены между собой при помощи сборочных операций с образованием конструктивного единства и реализации заявленной полезной модели.
Устройство отвода отработанных газов наземного подвижного электроагрегата работает следующим образом.
1
2
1
2
Через сопло 11 в эжектор поступают отработавшие газы с давлением P большим, чем давление Р охлаждающего воздуха из окружающей среды. При сужении канала, образованного соплом эжектируемого воздуха окружающей среды 4, скорость отработавших газов увеличивается, а давление P уменьшается и становится меньше давления охлаждающего воздуха из окружающей среды Р. Охлаждающий воздух из окружающей среды устремляется в камеру смешения 5, где происходит увеличение его скорости за счет передачи части энергии от эжектирующих отработавших газов и рост кинетической энергии.
1
К окончанию процесса смешения эжектирующих отработавших газов и эжектируемого охлаждающего воздуха скорость и давление P газовой смеси практически выравнивается. Это происходит благодаря наличию диффузора 6, в котором скорость газовой смеси падает, а давление увеличивается, т.е. часть кинетической энергии превращается в потенциальную. Процесс приведения в движение охлаждающего воздуха окружающей среды под действием разряжения, создаваемого отработавшими газами, движущимися с большой скоростью, называется эжектированием.
Самую высокую температуру имеют отработавшие газы в эжектирующем сопле 4. На выходе из эжектирующего сопла 4 температура отработавших газов резко падает в результате смешения с охлаждающим воздухом в смесительной камере эжектора 5. В конце смесительной камеры эжектора 5 температура отработавших газов и охлаждающего воздуха в газовой смеси выравнивается, т.е. происходит охлаждение отработавших газов наземного подвижного электроагрегата.
Геометрические и функциональные параметры эжектора, утилизирующего теплоту отработанных газов, обеспечивают заданную степень охлаждения отработанных газов при работе дизеля подвижного электроагрегата.
Устройство отвода отработанных газов наземного подвижного электроагрегата с применением эжекционного охлаждения обеспечивает высокую эксплуатационную надежность устройства в целом, что позволяет автоматически приспосабливаться к температуре окружающего воздуха, обладает простотой конструкции и отсутствием подвижных деталей. Использование эжекционного охлаждения в устройстве отвода отработанных газов наземного подвижного электроагрегата обеспечивает разбавление отработанных газов воздухом и снижение их температуры, в результате чего снижается тепловая заметность наземного подвижного электроагрегата и улучшаются его экологические показатели.