Мобильное струеотклоняющее щитовое устройство

Полезная модель относится к аэродромному оборудованию, в частности, к средствам наземного обслуживания летательных аппаратов, и предназначена для отвода вверх и рассеивания газовоздушных потоков, возникающих при работе турбореактивных и турбовинтовых двигателей самолетов, с целью максимального сокращения неблагоприятного воздействия на окружающую среду обдува струей наземного оборудования, сооружений, транспорта, аэродромной техники, людей, а также защиты от песка, гравия, или других объектов, которые могут под таким воздействием подниматься и переноситься на большие расстояния.
Известно струеотклоняющее щитовое устройство [1], технический результат которого состоит в уменьшении неблагоприятного воздействия на окружающую среду за счет целенаправленных преобразований энергии газовоздушных струй, которые возникают при работе газотурбинных двигателей воздушных судов. Однако при использовании известного устройства не достаточно полно обеспечивается возможность накопления энергии газовоздушных струй, возникающих при работе газотурбинных двигателей воздушных судов, и их оптимальное перераспределение.
Известно устройство для отражения струй газов реактивных двигателей самолетов на аэродромах [2], выполненного в виде щита, состоящего из опор и металлической отклоняющей поверхности из отдельных тонких горизонтально расположенных металлических лент, которые натянуты на крайних и закреплены подвижно на промежуточных опорах. Однако при воздействии высоких резонансных нагрузок от реактивной струи такие устройства имеют недостаточно высокую устойчивость.
Известно струеотклоняющее устройство [3], содержащее наклонные перфорированные блоки, расположенные вплотную друг к другу, так что часть истекающих газовых струй работающих авиадвигателей на этапах движения самолетов по аэродромной полосе отводится (вместе с окружающим воздухом и концентрацией вредных веществ) по направлению вверх за счет установки на пути истечения газовых струй преград в виде блока с перфорациями, а часть газовых струй проходит через перфорированные отверстия; блоки с перфорациями имеют изогнутую дугообразную форму. Однако такая конструкция не достаточно надежна за счет большого воздействия потока истекающих газов и/или изменения плотности потока истечения газовых струй от работающих авиадвигателей самолетов на все перфорированные блоки изогнутой формы, что приводит к большим нагрузкам на крепления к фундаменту.
Известен щит струеотклоняющий [4], наиболее близкий к заявляемой полезной модели по решаемой технической задаче наиболее полного перехвата газовоздушного потока и улучшения экологического состояния окружающей среды вблизи аэродрома, и достигаемому техническому результату и принятый в качестве прототипа.
Известное устройство состоит из отдельных секций, устанавливаемых на поверхности площадки, при этом каждая секция состоит из стальной рамы с горизонтальными и вертикальными несущими элементами. К вертикальным элементам присоединены струеотклоняющие пластины криволинейного профиля посредством крепежного соединения, обеспечивая возможность сборки и разборки. Между струеотклоняющей пластиной и вертикальным элементом установлена прокладка криволинейного профиля, повторяющего криволинейный профиль струеотклоняющей пластины. Устойчивость от опрокидывания и сдвига обеспечена с помощью стоек-подкосов, закрепленных на опорной площадке, каждая из которых представляет собой пластину опорную, на которой жестко закреплены вертикальные присоединительные пластины, имеющие отверстия для возможности закрепления стойки-подкоса и пластину фиксирующую; при этом в пластине опорной выполнены по два овальных паза с противоположных сторон; пластина фиксирующая имеет овальные отверстия для установки и фиксации стойки-подкоса на пластине опорной посредством осевого совмещения за счет выполнения отверстий овальной формы.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая мобильность при необходимости его оперативного перемещения, относительно высокая стоимость и снижение устойчивости и конструктивной целостности при воздействии резонансных нагрузок от реактивной струи и/или повышения динамического и вибрационного воздействия.
Заявляемая полезная модель свободна от указанных недостатков.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели состоит в создании мобильного, надежного и простого при необходимости транспортировки и монтаже устройства, повышении его долговечности и снижении стоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном мобильном струеотклоняющем щитовом устройстве, содержащем расположенные на опорной плите (1) конструктивные щитовые секции (2), каждая из которых выполнена в виде рамы (3) с горизонтальными (4) и вертикальными (5) элементами, и опорные стойки (6) для устойчивости щитовых секций (2), основания (7) которых установлены на закладных элементах (13), расположенных на опорной плите (1), в соответствии с заявленной полезной моделью, щитовые секции (2) выполнены в виде обособленных модулей с опорной плитой прямоугольной формы, одна из сторон которой выполнена со спойлером (9) для плавного отвода потока и предотвращения образование завихрений у торца опорной плиты (1), которая имеет по центру технологическое отверстие (10) прямоугольной формы, закладные элементы (13) под основание (7) опорной стойки (6) расположены на опорной плите (1) со стороны спойлера (9) между ним и технологическим отверстием (10) и закладную пластину (11) для крепления рамы (3) к опорной плите (1), опорная плита (1) выполнена железобетонной и транспортабельной, остальные элементы конструкции металлические, вдоль длиной стороны каждая опорная плита (1) снабжена по обе стороны попарно элементами крепления (12) опорных плит (1) между собой, щитовые секции имеют кронштейны (8) для скрепления между собой болтовым соединением, а оптимальное количество модулей с опорными плитами в устройстве определяется расчетным путем в зависимости от мощности и геометрии летательного аппарата.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется:
Фиг. 1, на которой представлен ее общий вид;
Фиг. 2, на которой представлен ее вид сбоку с опорной стойкой;
Фиг. 3, на которой представлен ее вид сверху;
Фиг. 4, на которой представлено крепление щитовых секций между собой;
Как видно из Фиг. 1, заявляемое устройство состоит из расположенных на опорной плите (1) отдельных конструктивных струеотклоняющих щитовых секций (2), каждая из которых выполнена в виде рамы (3) с горизонтальными (4) и вертикальными (5) элементами и, как это видно из Фиг. 2, для устойчивости конструктивных щитовых секций заявляемое устройство имеет опорные стойки (подкосы) (6), основания (7) которых установлены на закладных элементах (13), расположенных на опорной плите (1), что обеспечивает при необходимости оперативной реконструкции и/или переустановки струеотклоняющего щитового устройства его мобильность как при сборке, так и при его демонтаже. Конструктивные щитовые секции (2), как видно из Фиг. 3, выполнены в виде обособленных модулей с опорной плитой прямоугольной формы, одна из сторон которой выполнена со спойлером (9) для плавного отвода направления истечения газовых струй и предотвращения тем самым образования завихрений у торца опорной плиты (1). Опорная плита (1) имеет расположенное по центру технологическое отверстие (10) прямоугольной формы и закладную пластину (11) для крепления рамы щитовой секции (3) к опорной плите (1). Вдоль длиной стороны технологического отверстия (10) каждая опорная плита снабжена по обеим его сторонам попарно элементами крепления (12) опорных плит между собой. Конструктивные щитовые секции (2) имеют кронштейны (8) для скрепления между собой болтовыми соединениями.
Заявляемое мобильное струеотклоняющее щитовое устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливается на местах стоянок самолетов, площадках для гонки двигателей, рулежных дорожек, зон погрузки багажа и других местах аэродрома, где газовоздушные струи оказывают неблагоприятные воздействия на окружающую среду. В настоящее время применяются, в основном, конструкции, устанавливаемые стационарно. Струеотклоняющее щитовое устройство, которое устанавливают на пути истечения газовых струй, является эффективной преградой (экраном), изменяющим направление истечения газовых струй, отвода их вверх и рассеивания газовоздушных потоков, возникающих при работе турбореактивных и турбовинтовых двигателей самолетов, с целью исключения обдува струей наземного оборудования, сооружений, транспорта, аэродромной техники, людей, а также исключения нежелательного воздействия на экологию за счет изменения плотности газовоздушных потоков с окружающим воздухом, концентрации вредных веществ, мусора, пыли.
Каждая конструктивная щитовая секция (2) располагается на двух опорных плитах (1) одновременно. При помощи отверстий в раме (3) секция крепится к 2-м опорным плитам в передней их части к закладной пластине (11) на резьбовом соединении, а к задней части, при помощи закладных элементов (13) в плите, опорная стойка (6) крепится на резьбовом соединении, а сверху опорная стойка (6) крепится к щитовой секции (2) на болтовом соединении. Каждая последующая секция (2) устанавливается аналогичным способом, а между собой крепится на болтовых соединениях с помощью кронштейнов (8). Опорные плиты (1) между собой соединяются при помощи резьбовых соединений элементов крепления (12) в плите, через прижимные пластины (14) с использованием прижимных шайб (15).
На Фиг. 4 представлены:
Фиг. 4(а) - продольный разрез (А-А, Б-Б) опорной плиты (1) с закладными элементами (13)
Фиг. 4(б) - схема крепления закладных элементов (16, 17, 18) и закладных пластин (19, 20, 21, 22, 23). Закладные детали представляют собой металлические элементы (из круглой, полосовой, уголковой стали), устанавливаемые («закладываемые») в конструкции (до бетонирования) для соединения между собой и с другими конструкциями отдельных элементов (сборных и сборно-монолитных железобетонных конструкций); они могут быть как штампованные, так и сварные. Закладной элемент (13) представляет собой четыре шпильки (16), которые приварены к армакаркасу (17), на конце шпилек (16) приварены пластины (18), которые выступают в качестве анкеров, улучшающих характеристики «заделки» закладного элемента (13) в опорной плите (2), при этом закладные пластины (11) выполнена в виде двух болтов (19), приваренных к пластине (20), которая обеспечивает ровное положение закладной пластины (11) относительно опорной плиты (2), к пластине 20 приварены четыре отрезка арматуры (21), на концах которой расположены пластины (22), которые выступают в качестве анкеров, улучшающие характеристики заделки закладной пластины (11), к пластине (20) приварены два отрезка стандартного уголка (21), которые используют в качестве дополнительных ограничителей устройства от воздействия исходящих струй.
Заявляемое устройство, состоящее из конструктивных щитовых секции в виде обособленных модулей устанавливают на плиты аэродромного покрытия или фундаменты или транспортабельные мобильные железобетонные плиты. Устойчивость устройства обеспечивается за счет веса, формы транспортабельной плиты и обеспечения соответствующего коэффициента трения между транспортабельной мобильной железобетонной плитой и аэродромным покрытием, на которое устанавливается плита. Конструкция струеотклоняющих щитовых устройств может быть изготовлена в разных вариантах: прямолинейные, криволинейные, П-образные, Г-образные и разного типа: решетчатые или сплошные. Например, сплошные, это конструкция, состоящая из панелей, в которых поток огибает обращенную к самолету поверхность, без разделения на отдельные струи, а решетчатые -это те, в которых газовоздушный поток проходит через разрывы между лопатками. В рабочем положении струеотклоняющее щитовое устройство в зависимости от типа устанавливается под углом к поверхности покрытия (с наклоном в сторону самолета). Решетчатые типы - собираются из отдельных секций, ширина секций может быть изготовлена с учетом индивидуальных условий, каждая секция состоит из рамы с горизонтальными и вертикальными несущими элементами. К вертикальным элементам прямоугольного или швеллерного сечения привариваются струеотклоняющие пластины криволинейного очертания, которые крепятся к фундаменту или существующему покрытию или устанавливаются на плиту-основание. Высоту заявляемого струеотклоняющего щитового устройства устанавливают по параметрам эксплуатируемого воздушного судна. Длина такого устройства рассчитывается из условия полного перехвата газовоздушного потока.
Оптимальное количество конструктивных щитовых секций с опорными плитами определяется в каждом конкретном случае расчетным путем в зависимости от местности, плотности расположения на ней летательных средств, мощности и геометрии летательных аппаратов и других параметров и условий конкретной местности с учетом температуры выброса газовых струй в вертикальной, продольной и горизонтальной плоскости на оси сопла.
Учитывая, что на сегодняшний день струеотклоняющие щиты и ограждающие площадки для опробования двигателей становятся неотъемлемой частью любого современного аэропорта, решая при этом важную для общества экологическую задачу - минимизировать неблагоприятное воздействие на окружающую среду и прилегающую территорию газовоздушных струй и концентрацию вредных веществ, заявитель с большой ответственностью подошел к разработке заявленной полезной модели, которая велась в рамках научных исследований при непосредственном участии Федерального государственного унитарного предприятия «Центральный Аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского» (ФГУП «ЦАГИ») и крупнейшего в России специализированного института бетона и железобетона (НИИЖБ им. А. А. Гвоздева), и на базе которых была разработана (на условиях конфиденциальности и неразглашения) методика расчета максимального аэродинамического воздействия газовых струй от реактивного двигателя воздушного судна на примере 4-х вариантов высоты устройства: (1) высота -1,5 м; (2) высота -1 м; (3) высота - 0,5 м; (4) высота - 0,0 м и расчета, соответствующих каждому из этих вариантов, максимальных и минимальных воздействий температуры газовых струй в горизонтальной плоскости, а также температурного диапазон в вертикальной продольной плоскости на оси сопла. Апробация.
Заявленная полезная модель была апробирована на аэродроме «Дягилево», г. Рязань (объект Министерства Обороны РФ).
Апробация заявленного устройства была осуществлена с учетом ее разработки, соответствующей действующим нормам и правилам для проектирования аэропортов и аэродромов, отвечающих требованиям СТО 62132574-001 («Щиты струеотклоняющие»), что позволяет применять соответствующее этим нормам заявленное щитовое устройство на любой стадии строительства аэропортов и аэродромов, и что предполагает установку и/или монтаж оборудования устройства на действующем аэродроме или существующем аэропорте. Установка и/или монтаж разработанной конструкции мобильного струеотклоняющего щитового устройства не требует дополнительной разработки проекта и проведения строительных работ, и оно используется как аэродромное оборудование, исходя из конкретных потребностей аэропорта или аэродрома.
ФГУП «ЦАГИ» была проведена экспертиза разработанного по результатам НИР мобильного струеотклоняющего щитового устройства, которое было квалифицировано как инновационная разработка с изложенной в экспертном заключении рекомендации о применении разработанного устройства в сфере строительства аэродромов и аэропортов Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиации).
Федеральным Агентством по техническому регулированию и метрологии был выдан на разработанное струеотклоняющее щитовое устройство Сертификат соответствия (Система сертификации ГОСТ Р).
Успешно поведенная апробация заявленного устройства оправдала вынесенное ФГУП «ЦАГИ» заключение и подтвердила соответствие Сертификата.
Список использованной литературы:
1. Патент РФ №2453728 на изобретение; МПК B64F 1/26
2. Авторское свидетельство №318282 на изобретение; МПК B64F 1/26
3. Patent Specification GB №910056 (А) на изобретение; МПК B64F 1/26
4. Патент РФ №164 101 на полезную модель; МПК B64F 1/36 (прототип)