ПОДАВИТЕЛЬ ВЫХЛОПА
EXHAUST SUPRESSOR

Изобретение относится к аэродинамике, в частности к средствам для преобразования энергии звуковой волны в тепло, диссипации энергии.
Известен цилиндрический подавитель выхлопа, в полости которого размещены коаксиально конические элементы, причем трубчатый корпус выполнен из внутренней трубки, перфорированной в передней части, и наружной трубки, перфорированной в задней части (см. патент Великобритании №191024766, 1911 г., F41A 21/30).
Недостатками данного подавителя являются высокое аэродинамическое сопротивление и низкая эффективность. Кроме того, данный подавитель обладает высокой удельной массой (на единицу длины).
Достаточно высокой эффективностью обладает подавитель выхлопа, содержащий квазипараболический рефлектор, резонатор и цилиндрическую камеру с перфорированными полусферическими рассеивателями (см. пат. США №4907488, F41A 21/30, 1990 г.).
Однако данный подавитель сложен в изготовлении и также обладает высоким аэродинамическим сопротивлением.
Наиболее близким к предложенному является подавитель выхлопа по пат. США №4584924, F41A 21/30, 1986 г., содержащий цилиндрический корпус с открытыми концами, в полости которого размещены разделительные диски с центральным отверстием, повернутые относительно вертикальной оси, причем плоскости соседних дисков не параллельны. Корпус является в известном устройстве элементом крепления дисков.
Недостатками данного подавителя также являются высокое аэродинамическое сопротивление и недостаточная эффективность.
Задача изобретения заключается в обеспечении возможности оперативного изменения характеристик подавителя выхлопа с целью подбора оптимального спектра подавления или достижения заданного уровня воздействия акустической волны на стороннего наблюдателя (с учетом среды и условий распространения волн, подавления на заданном расстоянии), а также в повышении ремонтопригодности подавителя выхлопа.
Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности и снижение аэродинамического сопротивления подавителя выхлопа при одновременном упрощении его конструкции.
Указанный результат достигается тем, что подавитель выхлопа содержит элемент крепления и разделительные элементы с центральным отверстием, повернутые относительно вертикальной оси. Разделительные элементы выполнены в виде полудисков, причем полудиски, расположенные по одну сторону от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя выхлопа, не параллельны полудискам, расположенным по другую сторону от указанной плоскости в том же поперечном сечении.
Полудиски, находящиеся по разные стороны от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя выхлопа, могут быть повернуты в разные стороны относительно вертикальной оси полудисков.
Углы поворота вокруг вертикальной оси полудисков, расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя выхлопа, могут быть равны.
Угол поворота вокруг вертикальной оси полудисков, расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя выхлопа и/или продольный шаг между полудисками, могут быть выполнены изменяющимися вдоль продольной оси подавителя выхлопа плавно и/или поступенчато.
Элемент крепления может быть выполнен в виде торцевых элементов с центральным отверстием и/или соединений в точках пересечения полудисков.
Элемент крепления может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса.
Корпус может быть выполнен перфорированным.
На фиг.1, 2 изображен подавитель без перфорированного корпуса, на фиг.3 - в корпусе. Фиг.4 иллюстрирует форму разделительных элементов, а фиг.5 - выполнение подавителя выхлопа в виде нескольких секций с различным шагом между полудисками и различными углами их поворота.
Устройство содержит (фиг.1, 2) разделительные элементы в виде полудисков 1, находящиеся по одну сторону от плоскости 2, и полудиски 3, находящиеся по другую сторону плоскости 2. Полудиски 1 и 3 образуют группы параллельных полудисков, находящихся по разные стороны плоскости 2, проходящей через продольную ось устройства (ось центрального отверстия). Эти группы расположены под углом друг к другу и, как правило, повернуты на одинаковый угол относительно перпендикуляра к этой оси. Жесткость конструкции придают торцевые элементы 4, 5 с центральным отверстием 6, являющимся также центральным отверстием всего устройства. Пересечения 7 полудисков 1, 3 также могут быть выполнены в виде соединений (точек механического крепления, например сварных соединений).
Те же элементы показаны на фиг.3 в совокупности с перфорированным корпусом 8. Зазор между полудисками 1, 3 и корпусом 8 обозначен позицией 9 (зазор 9 для простоты показан только для одной пары полудисков).
Как явствует из вышесказанного, полудиски 1, 3 могут крепиться друг к другу или к корпусу 8. Торцевые элементы 4, 5 могут использоваться как в первом, так и во втором случае.
Как показано на фиг.5, в корпусе 8 могут быть размещены несколько секций 10, каждая из которых характеризуется своим шагом L между полудисками 1, 3 и своим углом α поворота полудисков 1, 3. В этом случае имеет место изменение шага и угла по ступенчатому закону.
При этом предполагается соблюдение определенных геометрических связей, определяющих выполнение подавителя выхлопа. Пояснить их проще всего мысленно проведя продольную ось подавителя и плоскость 2, проходящую через эту ось. Тогда в исходном положении полудики 1, 3 образуют диск (фиг.4), плоскость которого перпендикулярна продольной оси подавителя. Затем полудиски 1, 3 поворачивают в рабочее положение вокруг вертикальной оси симметрии указанного диска, перпендикулярной плоскости 2, причем полудиск 1 против часовой стрелки, а полудиск 3 - по часовой стрелке.
Таким образом, существенными признаками подавителя являются, прежде всего, следующие:
подавитель имеет форму цилиндра и образован полудисками 1, 3, расположенными по обе стороны от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя;
полудиски 1, 3, находящиеся в одном вертикальном сечении, но по разные стороны от плоскости, проходящей через продольную ось подавителя, или смежные с одним вертикальным сечением, по меньшей мере, или полудиски, принадлежащие одной секции, или полудиски подавителя в целом повернуты относительно вертикальной оси в разные стороны на углы, которые могут быть одинаковыми вдоль всего подавителя, изменяться плавно или посекционно (т.е. быть одинаковыми в пределах секции).
Из вышеизложенного явствуют множество возможных вариантов конструктивного исполнения подавителя выхлопа, например:
1. Полу диски 1, 3 размещены в корпусе 8 с одинаковым шагом, например 6 мм, и их плоскости образуют с плоскостью исходного воображаемого диска, которая перпендикулярна продольной оси подавителя, острый угол, например, 30°. Длина подавителя 120 мм.
2. Устройство выполнено из нескольких секций 10, например 3-х. Длина первой и третьей секций - 40 мм, второй - 80 мм. Шаг между полудисками 1, 3 в секциях соответственно 4,6 и 8 мм. Углы поворота полудисков 1, 3 в секциях 10 соответственно 24, 36 и 45°.
3. Подавитель выполнен с плавно увеличивающимся вдоль продольной оси шагом между полудисками 1, 3 и плавно увеличивающимся углом поворота полудисков 1, 3 относительно «исходного» положения, в котором плоскости полудисков перпендикулярны продольной оси.
Устройство работает следующим образом. Газ под давлением попадает в центральное отверстие 6 и, проходя от торцевого элемента 4 к торцевому элементу 5, отклоняется полудисками 1, 3. При этом его энергия диссипируется, выхлоп гасится.
Как показали проведенные испытания, эффективность предлагаемого устройства существенно выше, чем у известного при меньшем аэродинамическом сопротивлении. В то же время, аэродинамическое сопротивление предлагаемого устройства в варианте с корпусом 8 выше, чем у бескорпусного, а эффективность устройств находится в обратном соотношении.
Использование нескольких секций 10 позволяет даже при одинаковых углах наклона полудисков 1, 3 и одинаковом расстоянии между ними обеспечить повышение ремонтопригодности подавителя выхлопа за счет возможности замены первой по ходу выхлопных газов и наиболее быстро изнашивающейся части подавителя. Секционирование подавителя выхлопа позволяет также в полевых условиях повышать эффективность подавителя выхлопа за счет подбора секций 10, помещаемых в цилиндрический корпус 8 в соответствии с акустической обстановкой и поглощающими свойствами ландшафта.