УСТАНОВКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТРОВОГО НАПОРА ЗАРАЖЕННОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области аэродинамических испытаний, в частности к установкам для проведения испытаний образцов подвижной военной техники и стационарных объектов коллективной защиты для оценки защищенности личного состава от оружия массового поражения.
Известна установка [Патент на полезную модель RU №67259] для аэродинамических испытаний модели воздухозаборника двигателя летательного аппарата. Техническое решение полезной модели используется для оценки степени защищенности двигателя при выбранной схеме разрешения гондолы двигателя и определение безопасных режимов руления самолета по аэродрому благодаря полученной информации о траектории твердых частиц при различных режимах работы двигателя и различных внешних условиях, а также сведения о траектории частиц после попадания их в канал воздухозаборника и о месте их соударения с внутренней поверхностью модели.
Известен способ аэродинамических испытаний модели объекта [Патент RU №2082137]. Согласно этому способу аэродинамические испытания модели объекта проводят воздействием на модель набегающим потоком и регистрацией показаний тензометрических средств измерения аэродинамических характеристик.
Недостатками установки и способа являются невозможность создания воздушного потока с модельными веществами.
Известен опрыскиватель [Патент RU №2206992], содержащий вентилятор, насос, форсунку и сопло. Техническое решение изобретения позволяет при минимальных энергозатратах и минимальной материалоемкости обеспечить максимальную дальность выброса воздушно-жидкостной смеси не превышающей 5 м/с.
Недостатком этого опрыскивателя является невозможность обеспечения ветрового напора до требуемого показателя и изменения направлений воздушного потока по вертикали.
На шасси грузового автомобиля, показанном в выданных в США патентах №3887132, №3927832, №4394968, сзади кабины установлена цистерна, позади которой закреплена вертикально рамка, с которой шарнирно с возможностью поворота в горизонтальной плоскости соединены секции опрыскивателя, сделанные в виде решетки. В шасси, изображенном в патенте №4854503, выданном в США, трубы с жиклерами связаны тросами с рамкой, установленной перед капотом автомобиля. Однако такое расположение опрыскивателя является неудобным. Кроме того с таких установок невозможно создание воздушных потоков.
Известна колесная машина для опрыскивания растений, изображенная в патенте №4138063, НКИ 239/168, выданном в США, которая содержит раму с расположенной на ней кабиной, бак с опрыскивающей жидкостью, установленный на раме сзади кабины, и опрыскиватель, содержащий расположенные над кабиной в транспортном положении штанги с форсунками, шарнирно соединенные с наклоняемой решеткой, установленной на раме сзади бака. Однако с таких установок невозможно создание воздушных потоков требуемых характеристик.
Известен вентиляторный опрыскиватель [Патент №128454]. Сущность полезной модели заключается в том, что вентиляторный опрыскиватель, установленный на раме транспортного средства, содержит вентиляторный блок с защитным ограждением вентилятора и привода вращения, выполненного в виде двигателя внутреннего сгорания, емкость для жидкого препарата. Насос для подачи жидкого препарата и жидкостные форсунки для образования мелкодисперсной туманообразной смеси и ее направленного цикличного введения в рабочую зону вентилятора, а также систему коммуникаций, привод вентилятора снабжен закрепленным посредством технологической опорной площадки на двигателе внутреннего сгорания редуктором, который предназначен для обеспечения вращения вентилятора через могоручьевую клиноременную передачу на различных рабочих режимах двигателя внутреннего сгорания, а сам вентиляторный блок с приводом вращения установлен на раме.
Недостатком данного опрыскивателя является невозможность обеспечения ветрового напора до требуемых показателей.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому техническому решению являются тепловые машины ТМС-65 (65М, 65Д, АМСО-1), которые предназначены для дегазации, дезактивации и дезинфекции вооружения и военной техники газокапельным или газовым потоками. Рабочим органом машины является турбореактивный двигатель, который является генератором высокоскоростной и высокотемпературной струи газов. При подаче воды или суспензии в газовый поток в удлинительной насадке образуется газокапельный поток [Учебник сержанта войск радиационной, химической и биологической защиты. Под ред. Ю.Р. Мельника. - М.: Издательский центр Министерства обороны Российской Федерации, 2006. - С. 299-300]. Недостатком известного устройства является сложность конструктивного исполнения газотурбинного двигателя, конструкция выполнена из множества деталей, обладает значительной материалоемкостью при значительных габаритах, высокий расход топлива для работы двигателя (при оборотах от 6000 до 7000 об/мин расход составляет 1180 л/ч), высокий расход воды (рабочих растворов).
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в упрощении конструкции, снижении габаритов, повышении надежности, универсальности и эффективности использования в целом, что позволяет создать необходимую концентрацию и дисперсность, высокоскоростной напор воздушного потока. Кроме того, установка позволяет экономить до 99% топлива.
Основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая установка, является экономия топлива, увеличение мобильности и эффективности, упрощение конструкции и снижение габаритов.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке моделирования ветрового напора зараженного воздуха, содержащей установленные на раме прицеп-площадки аэроустановку с защитным ограждением крыльчатого колеса и приводом вращения, выполненным в виде дизельного двигателя внутреннего сгорания с трубонадувом и охлаждением надувочного воздуха, радиатор в сборе с интеркулером, емкость для модельного вещества, изготовленного из материала стойкого к агрессивным жидкостям, рукав высокого давления, компрессор, необходимый для подачи воздуха в ресивер, ресивер, форсунку распыления для образования тонкодисперсной туманообразующей смеси и ее направленного цикличного введения в рабочую зону аэроустановки, топливный бак, кабину оператора, оборудованную пультом управления установкой, а также систему топливной, жидкостной и воздушной коммуникаций, при этом привод аэроустановки снабжен закрепленным посредством технологичной опорной площадки на двигателе внутреннего сгорания поликлиновым редуктором для обеспечения вращения вентилятора через многоручьевую клиноременную передачу на различных рабочих режимах двигателя внутреннего сгорания, а сама аэроустановка с приводом вращения крыльчатого колеса установлена на раме посредством лап с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на угол не менее 25° вверх и 5° вниз относительно оси базовой платформы.
Целесообразно прицеп-площадку использовать типа Багем 71102С, грузоподъемностью 1200 кг, резино-жгутовыми подвесками, двумя осями, четырьмя колесами размером R-14 с индексом «С», с четырьмя гидравлическими опорами, опорным роликом впереди, зацепом под петлю автомобиля «КАМАЗ» высотой зацепа от земли до центра петли 800 мм, светотехникой (задние фонари, габаритные огни) - 24 В, соединение с тяговым автомобилем - через Евро разъем 7-ми штырковый.
Целесообразно использовать дизельный двигатель внутреннего сгорания типа Cummins ISF 2,8, дизельный, с трубонадувом и охлаждением надувочного воздуха, топливной системой Common Rail, системой зажигания микропроцессорной, максимальным крутящим моментом 297 Н⋅м при 1600-2700 об/мин, номинальной мощностью 120 л.с.
Целесообразно использовать радиатор в сборе с интеркулером типа А 073.00010-21, изготовленной из алюминиевых сплавов, имеющую паянную трубчато-ленточную конструкцию сотовой части, состоящей из радиатора охлаждения и охладителя надувочного воздуха габаритами: Д×Ш×В 550×165×650 мм.
Целесообразно емкость для модельного вещества использовать из материала, стойкого к агрессивным жидкостям, заливной горловиной с диаметром отверстия не менее 60 мм, штуцером для подключения источника сжатого воздуха, штуцером для подключения шланга (рукава) высокого давления к модулю дозирования и предохранительного клапана, объемом не менее 30 л, максимальным давлением не менее 10 бар.
Целесообразно шланг (рукав) высокого давления использовать типа DN8-2SN, фирмы «Verso», рабочим давлением не менее 350 бар, соединительными элементами типа DKOL-17X1,5.
Целесообразно ресивер выполнить из металла, объемом не менее 50 л, максимальным рабочим давлением 350 бар.
Целесообразно форсунку распыления модельного вещества выполнить с производительностью от 1 до 3 л/мин, с возможностью регулировки его расхода с пульта управления кабины оператора.
Целесообразно топливный бак изготовить из металла толщиной стенок не более 4 мм, объемом 80 л, снабженный штуцером для подключения источника сжатого воздуха, штуцером для подключения шланга высокого давления для соединения с модулем дозирования и предохранительным клапаном, габаритными размерами не более 0,5×0,5×0,5 м.
Целесообразно крыльчатое колесо аэроустановки использовать типа 1100/8-8/37,5/PAG/5ZL/75/5x68/BC90/A, окружной скоростью 92 м/с, скоростью воздуха 30 м/с.
Целесообразно кабину оператора снабдить пультом управления установкой (включение, выключение двигателя, изменение оборотов двигателя, изменение направления воздушного потока, возможностью регулировки расхода модельного вещества) с отображением основных параметров работы установки и креслом оператора.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию «новизна», так как оно неизвестно из уровня техники.
Предложенная установка является промышленно применимой, поскольку может быть реализована существующими техническими средствами и соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели, а узлы и агрегаты установки выпускаются предприятиями в Российской Федерации.
На фиг. 1 представлена предложенная установка моделирования ветрового напора зараженного воздуха, вид сверху, на фиг. 2 - вид сбоку.
Предложенная установка моделирования ветрового напора зараженного воздуха содержит раму 1 прицеп-площадки, на котором установлены аэроустановка 2 с защитным ограждением 3, крыльчатым колесом 4 и приводом вращения, выполненным в виде дизельного двигателя 5 внутреннего сгорания, емкость 6 для жидких растворов, снабженный штуцером для подключения источника сжатого воздуха, штуцером для подключения шланга высокого давления для соединения с модулем дозирования и предохранительным клапаном, в качестве которого могут быть использованы имитаторы зараженного воздуха, топливный бак 7, кабину оператора 8, компрессор 9, необходимый для подачи воздуха в ресивер, ресивер 10 сжатого воздуха служащий для транспортировки жидкого модельного раствора, шланг (рукав) высокого давления (не показаны), жидкостную форсунку 11 для образования тонкодисперсной туманообразной аэрозоли и ее направленного цикличного введения в рабочую зону крыльчатого колеса 4, а также систему коммуникаций трубопроводной арматуры (топливной, жидкостной и воздушной) со средствами управления (не показаны) с кабины оператора.
Привод крыльчатого колеса 4 снабжен закрепленным посредством технологической опорной площадки на двигателе 5 внутреннего сгорания поликлиновым редуктором, на котором закреплен шкив с несколькими клиноременными ремнями для обеспечения вращения крыльчатого колеса 4 через многоручьевую клиноременную передачу на различных рабочих режимах дизельного двигателя 5 внутреннего сгорания, а сама аэроустановка 2 с приводом вращения крыльчатого колеса 4 установлена на раме посредством лап с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на угол не менее 25° вверх и 5° вниз относительно оси базовой платформы. Данные параметры установлены в экспериментально и в зависимости от высоты воздухозаборные устройств, установленных на объектах (здания, сооружения, военная спецтехника).
Рама 1 прицеп-площадки содержит две оси 12 с четырьмя колесами 13, четыре гидравлические опоры 14, опорный ролик 15 впереди, зацеп 16 под петлю автомобиля «КАМАЗ, задние фонари и габаритные огни (не показаны).
Поликлиновый редуктор имеет многоручьевой поликлиновый шкив для привода вала во вращение [Шкивы для поликлиновых ремней.mht].
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом.
Установку моделирования ветрового напора зараженного воздуха транспортируют автомобилем «КАМАЗ» к месту работы и устанавливают на рабочую площадку посредством четырех гидравлических опор 14. Оператор с кабины 8 включает дизельный двигатель 5 внутреннего сгорания для приведения во вращение крыльчатого колеса 4 аэроустановки 2. Затем выводит установку на рабочий режим, регулируя скорость ветра, давление в ресивере и емкости для жидких растворов, расход рабочей жидкости, подаваемый жидкостной форсунке 11. После этого аэроустановка 2 с приводом вращения крыльчатого колеса 4, установленная на раме посредством лап с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на угол не менее 25° вверх и 5° вниз относительно оси базовой платформы, обеспечивает возможность создания туманообразного аэрозоля заданной концентрации, при этом при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания 5 на различных режимах работы от min до max изменяются скорость создаваемого ветра, дисперсность аэрозоля, а также дальность и площадь распыления, при этом расход топлива составляет 10 л/ч.
Применение предлагаемой установки позволяет экономить до 99% топлива. Предложенное устройство обеспечивает упрощение конструкции, снижение габаритов, повышение надежности, универсальности и эффективности использования в целом.