РАДИАТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ГОНОЧНОГО АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к теплотехнике, преимущественно к транспортным средствам, а именно к системам охлаждения двигателя внутреннего сгорания гоночного автомобиля.
Известен радиатор системы охлаждения двигателя, например, автомобильного, содержащий верхний и нижний бачки и расположенную между ними сердцевину, состоящую из трубок, по которым протекает охлаждаемая жидкость, и извилистых каналов для охлаждающего воздуха, образованных из пористого металла, заполняющего пространство между упомянутыми трубками, боковыми стенками и передней и задней поверхностями сердцевины и полученного в указанном объеме из расплавленного компактного металла путем заполнения упомянутого пространства зернистым материалом, температура плавления которого выше температуры плавления требуемого пористого металла, нагревания зернистого материала и упомянутых трубок до температуры, близкой к температуре плавления компактного металла, заполнения полостей между зернами зернистого материала этим расплавленным металлом и удаления зернистого материала после охлаждения (см., патент RU №2162155, Кл. F 01 Р 9/04, F 28 F 1/32, 20.01.2001).
Достоинствами данного радиатора являются увеличение теплоотдачи по сравнению с радиаторами из лент, повышенная прочность, виброустойчивость и жесткость конструкции и меньшая трудоемкость изготовления за счет исключения пайки и сварки.
Недостатком данного радиатора является относительно высокое аэродинамическое сопротивление продуваемому охлаждающему воздуху и, следовательно, уменьшенное количество отдаваемого тепла. Увеличение пористости уменьшает аэродинамическое сопротивление, но одновременно ухудшает теплоотдачу.
Наиболее близким техническим решением является радиатор, содержащий ряд параллельно расположенных охлаждающих плоскоовальных трубок сообщенных с одного конца с коллектором подвода нагретой жидкой среды, а с другого конца - с коллектором
отвода охлажденной жидкой среды, при этом охлаждающие трубки снабжены теплоотводными стержнями (см., патент FR №2292945, Кл. F 28 F 1/42, 25.06.1976).
Данный радиатор имеет более простую конструкцию. Однако аэродинамическое сопротивление данного радиатора также достаточно высоко, что связано с тем, что между плоскоовальными охлаждающими трубками образованы узкие каналы, поперечное сечение которых загромождено выступающими концами теплоотводных стержней установленных в несколько рядов, что не позволяет устанавливать радиатор данной конструкции на гоночном автомобиле.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции радиатора при увеличении теплопередачи и сохранении прочности, повышение виброустойчивости и жесткости конструкции.
Технически результатом, достигаемым при реализации полезной модели является уменьшение аэродинамического сопротивления продуваемому воздуху и сокращение габаритов радиатора.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что радиатор двигателя внутреннего сгорания гоночного автомобиля содержит ряд параллельно расположенных охлаждающих трубок, сообщенных с одного конца с коллектором подвода нагретой жидкой среды, а с другого конца - с коллектором отвода охлажденной жидкой среды, при этом охлаждающие трубки снабжены теплоотводными стержнями, отличающийся тем, что диаметр теплоотводного стержня составляет от 0,2 до 0,3 от внутреннего диаметра охлаждающей трубки и выступает из последней одним концом, при этом, длина выступающего из охлаждающей трубки конца теплоотводного стержня составляет от 0,3 до 0,5 от части длины теплоотводного стержня расположенной в охлаждающей трубке.
Выступающий конец теплоотводных стержней, предпочтительно расположен перпендикулярно набегающему потоку охлаждающего радиатор воздуха.
Охлаждающие трубки могут быть изогнуты по дуге окружности.
Охлаждающие трубки могут быть изогнуты по дуге окружности с образованием наружной поверхностью охлаждающих трубок боковой поверхности усеченного конуса.
На торце выступающего из охлаждающих трубок конца теплоотводных стержней перпендикулярно продольной оси последних может быть закреплена пластинка диаметр которой в 2 раза превышает диаметр теплоотводного стержня.
Охлаждающие трубки радиатора могут быть выполнены с пуклевками, обращенными выпуклой частью внутрь охлаждающих трубок.
В ходе проведенных испытаний были испытаны различные варианты выполнения радиаторов. Испытания были проведены на радиаторе, который имел трубки диаметром 10 мм с толщиной стенки 1 мм. Теплоотводные стержни вставлялись внутрь трубок через отверстие в стенке трубок. Таким образом, внутри трубок находилась часть теплоотводного стержня длиной равной внутреннему диаметру трубки и равная 8 мм. В ходе испытаний определялось влияние длины выступающего конца теплоотводного стержня на аэродинамическое сопротивление, величину снимаемого тепла и гидравлическое сопротивление создаваемое протекающей по трубкам охлаждаемой в радиаторе жидкой среде - воде. Наиболее оптимальные результаты были получены при длине выступающего конца теплоотводного стержня равной 5 мм, диаметре теплоотводного стержня равном 2 мм и диаметре пластины, укрепленной на свободном торце теплотводного стержня равном 4 мм. Зазор между охлаждающими трубками равен наружному диаметру трубок - 10 мм. Изменение аэродинамического сопротивления, величины съема тепла и увеличение гидравлического сопротивления в охлаждающих трубках допускалось в лучшую и худшую сторону не более 10%. По результатам испытаний были получены следующие результаты: диаметр теплоотводного стержня может составлять от 0,2 до 0,3 от внутреннего диаметра охлаждающей трубки, а длина выступающего из охлаждающей трубки конца теплоотводного стержня может составлять от 0,3 до 0,5 от части длины теплоотводного стержня, расположенной в охлаждающей трубке. Наилучшие результаты по аэродинамическому сопротивлению были получены для радиатора с прямыми трубками при расположении трубок и выступающих концов теплоотводных стержней поперек набегающего потока воздуха, причем пластина на выступающем из трубки торце теплоотводного стержня позволяла увеличить теплосъем и одновременно снизить аэродинамическое сопротивление со стороны свободного торца теплоотводного стержня.
Выполнение охлаждающих трубок в виде дуги окружности с образованием части боковой поверхности усеченного конуса дает возможность рационально с точки зрения аэродинамического сопротивления вписать радиатор в контуры гоночного автомобиля, например для гонок «Формула 1». При этом радиатор располагают широким концом в сторону набегающего потока. Таким образом, более короткие охлаждающие трубки омывает поток воздуха с более высокой скоростью, за счет сужения поперечного сечения. Такое расположение радиатора по отношению к набегающему на гоночный автомобиль потоку воздуха позволяет, несмотря на уменьшение длины охлаждающей трубки, увеличить съем тепла с нее. Выполнение охлаждающих трубок с пуклевками позволяет организовать внутри охлаждающих трубок срыв жидкостного потока вдоль внутренних
стенок охлаждающих трубок и, за счет дополнительной турбулизации жидкостного потока, интенсифицировать съем тепла с охлаждающих трубок.
На фиг.1 представлен внешний вид радиатора с прямыми охлаждающими трубками и на фиг.2 представлен радиатор с изогнутыми охлаждающими трубками.
1
Радиатор двигателя внутреннего сгорания гоночного автомобиля содержит ряд параллельно расположенных охлаждающих трубок 1 сообщенных с одного конца с коллектором 2 подвода нагретой жидкой среды, а с другого конца - с коллектором 3 отвода охлажденной жидкой среды. Охлаждающие трубки 1 снабжены теплоотводными стержнями 4. Диаметр «D» теплоотводного стержня 4 составляет от 0,2 до 0,3 от внутреннего диаметра «D» охлаждающей трубки 1 и выступает из последней одним концом. Длина «l» выступающего из охлаждающей трубки 1 конца теплоотводного стержня 4 составляет от 0,3 до 0,5 от части длины теплоотводного стержня 4 расположенной в охлаждающей трубке 1.
Выступающий конец теплоотводных стержней 4, предпочтительно расположен перпендикулярно набегающему потоку охлаждающего радиатор воздуха.
Охлаждающие трубки 1 могут быть изогнуты по дуге окружности.
Охлаждающие трубки 1 могут быть изогнуты по дуге окружности с образованием наружной поверхностью охлаждающих трубок 1 боковой поверхности усеченного конуса.
1
На торце выступающего их охлаждающих трубок 1 конца теплоотводных стержней 4 перпендикулярно продольной оси последних может быть закреплена пластинка 5 диаметр «d» которой в 2 раза превышает диаметр «D» теплоотводного стержня 4.
Охлаждающие трубки 1 радиатора могут быть выполнены с пуклевками 6, обращенными выпуклой частью внутрь охлаждающих трубок 1.
Нагретая в двигателе внутреннего сгорания гоночного автомобиля жидкая среда, например вода, поступает в коллектор 2 подвода и из него поступает в охлаждающие трубки 1, где она охлаждается, передавая свое тепло омывающему радиатор воздуху. Омывая теплопроводные стержни 4 с пластинками 5 и выпуклости пуклевок 6 жидкая среда турбулизуется, что интенсифицирует отвод тепла через теплоотводные стержни 4 и стенку охлаждающих трубок 1. Охлажденная жидкая среда поступает в коллектор 3 и далее по назначению для охлаждения двигателя.
Настоящая полезная модель может быть использована для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, преимущественно двигателей гоночных автомобилей.
Охлаждающие трубки радиатора гоночного автомобиля снабжены теплоотводными стержнями с пластинами, укрепленными на свободном торце теплотводного стержня. Примеры исполнения таких трубок, подвергающихся испытанию, приведены ниже:
Пример 1.
Внутри трубок находится часть теплоотводного стержня длиной 8 мм. Диаметр теплоотводного стержня равен 2 мм и диаметр пластины, укрепленной на свободном торце теплотводного стержня равен 4 мм. Длина выступающего конца теплоотводного стержня с пластиной равна 5 мм. При этом толщина пластины - 1 мм. Зазор между охлаждающими трубками равен наружному диаметру трубок - 10 мм.
Пример 2.
Внутри трубок находится часть теплоотводного стержня длиной 8 мм. Диаметр теплоотводного стержня равен 1,6 мм и диаметр пластины, укрепленной на свободном торце теплоотводного стержня равен 3,2 мм. Длина выступающего конца теплоотводного стержня без пластины равна 2,4 мм. При этом толщина пластины - 1 мм. Зазор между охлаждающими трубками равен наружному диаметру трубок - 10 мм.
Пример 3.
Внутри трубок находится часть теплоотводного стержня длиной 8 мм. Диаметр теплоотводного стержня равен 2,4 мм и диаметр пластины, укрепленной на свободном торце теплоотводного стержня равен 4,8 мм. Длина выступающего конца теплоотводного стержня без пластины равна 4 мм. При этом толщина пластины - 1 мм. Зазор между охлаждающими трубками равен наружному диаметру трубок - 10 мм.
При испытаниях изменение аэродинамического сопротивления, величины съема тепла и увеличение гидравлического сопротивления в охлаждающих трубках допускалось в лучшую и худшую сторону не более 10%.
Наиболее оптимальные результаты были получены при длине выступающего конца теплоотводного стержня равной 5 мм, диаметре теплоотводного стержня равном 2 мм и диаметре пластины, укрепленной на свободном торце теплоотводного стержня равном 4 мм. Зазор между охлаждающими трубками равен наружному диаметру трубок - 10 мм.