Результат интеллектуальной деятельности: Мобильное устройство для снижения теплового излучения выхлопных газов

Изобретение 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.

Известен способ защиты оператора и устройство для его осуществления путем установки защитного экрана (ограждения), выполненного в виде установленных с зазором и жесткосвязанных в ряд пластин из сетки с высокой теплоотражающей способностью, расположенных в одной плоскости и перемещающихся со скоростью 30-50 колебаний в секунду с помощью вибратора [А.с. СССР №1021866, МПК F16 P1/02, 1983].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, наличие вибратора, приводящее к возникновению вибрации, повышенный нагрев экрана, а также недостаточный коэффициент теплозащиты и затруднения при совмещении вибрирующего экрана с другими средствами теплозащиты, что снижает его эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению по технической сущности к предлагаемому устройству является ускоритель потока выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с эжектором, содержащий раструб, конус с расположенными на нем проточными и вторичными каналами, эжектор, камеру смешения потоков выхлопных газов и эжектируемого воздуха, а также сопло Лаваля на выходе ускорителя. В камере смешения создается область пониженного давления за счет обтекания газами конуса, вершина которого ориентирована навстречу выхлопным газам. При этом, повышение давления за счет набегающего потока воздуха способствует ускорению потока выхлопных газов, что приводит к повышению экономичности и мощности двигателя. Кроме того, за счет более полного сгорания топлива снижается процентное содержание СО [Патент РФ №2059839 С1, МПК F01N 1/08, F02В 27/04, 1996].

Недостатком известного устройства является невозможность его использования для защиты объектов военной техники от фиксации их теплового излучения из-за недостаточного охлаждения уходящих выхлопных газов и обусловленную этим обстоятельством их высокую температуру, что снижает его эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности мобильного устройства для снижения теплового излучения выхлопных газов до допустимых значений при эксплуатации военной техники в полевых условиях за счет использования наружного воздуха в качестве хладоагента.

Технический результат достигается мобильным устройством для снижения теплового излучения выхлопных газов, включающем расположенный над поверхностью крыши, покрытой теплоизоляционным материалом контейнера на расстоянии h₁, узел эжекции и распределения, содержащий газовый эжектор, состоящий из раструба, надвинутого на выходное сопло выхлопной трубы двигателя внутренннего сгорания, соединенного с конусом, камерой смешения и диффузором, который соосно соединен с 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 h₂, 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.

Предлагаемое мобильное устройство для снижения теплового излучения выхлопных газов (МУСТИВГ) приведено на рис. 1–7 (рис. 1,2 – общий вид, рис. 3–5 – разрезы, рис. 6 – узел стыковки с выхлопной трубой, рис. 7 – общий вид в аксонометрии).

МУСТИВГ содержит, расположенный над поверхностью крыши 1, покрытой теплоизоляционным материалом 2 контейнера 3 на расстоянии h₁ узел эжекции и распределения 4, содержащий газовый эжектор 5, состоящий из раструба 6, надвинутого на выходное сопло 7 выхлопной трубы 8 ДВС (на рис. 1–7 не показан), соединенного с конусом 9, камерой смешения 10 и диффузором 11, который соосно соединен с трубой распределителя 12, 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 12 равным α, N горизонтальными овальными соплами 13 причем на крыше 1 по ее периметру установлен каркас 14 высотой h₂ (значение h₂ выбирается с учетом допустимых габаритов контейнера 3), покрытый сверху и с боковых сторон гибкой теплоизолирующей оболочкой 15, образуя камеру охлаждения 16, на фронтальной стороне которой установлен осевой вентилятор 17, а на тыльной – щелевой регулятор расхода наружного воздуха 18.

Сборку и монтаж МУСТИВГ производят как в полевых, так и в заводских условиях. Для этого, на выходное сопло 7 патрубка выхлопных газов 8 надевают раструб 6 газового эжектора 5 длиной l с зазором равным ∆ (размеры l и ∆ определяют предварительным расчетом), предварительно собранного узла эжекции и распределения 4 на расстоянии h₁ от поверхности крыши 1 (размеры и другие конструктивные характеристики элементов узла эжекции и распределения определяются расчетом), затем узел эжекции и распределения 4 закрепляют на выхлопной трубе 6 ДВС и к крыше 1, далее устанавливают на крыше 1 каркас 14, покрывают его сверху и сбоку гибкой теплоизолирующей оболочкой 15, на фронтальной стороне камеры охлаждения 16 устанавливают осевой вентилятор 17 (узлы крепления на рис. 1–7 не показаны), а на тыльной – щелевой регулятор расхода наружного воздуха 18, после чего МУСТИВГ готово к эксплуатации.

МУСТИВГ может работать при работе ДВС на 2–х режимах: при движении контейнера 3 и его неподвижном положении. При движении контейнера 3 охлаждение выхлопных газов может осуществляться за счет естественной конвекции воздуха при выключенном вентиляторе 17 (1–й режим), а при неподвижном положении или замедленном движении (2–й режим) при вынужденной конвекции с работающим вентилятором 17.

1–й режим. При движении контейнера 3 и работе ДВС выхлопные газы выбрасываются из выхлопной трубы 6 с температурой t₁ в количестве V₁ со скоростью W₁, засасывают через эжектор 5 наружный воздух в количестве V_1В с температурой t_1В, после чего охлажденная газовоздушная смесь с температурой t₂ в количестве V₂ поступает в трубу распределителя 12, откуда через овальные сопла 13 под углом α (значение α выбирается исходя из предотвращения задувания струй потоком наружного воздуха, движущимся с фронта камеры охлаждения 16 параллельно плоскости крыши 1 распределяется в виде плоских струй по камере охлаждения 16, а наружный воздух с температурой t_В в количестве V_2В поступает в камеру охлаждения 10 через ее фронтальный проем в результате движения контейнера 3. При этом, в результате шахматного положения газовоздушных струй, вытекающих из сопел 13, происходит интенсивное смешение их с потоком наружного воздуха, в результате чего температура газовоздушной смеси на выходе из тыльной стороны камеры охлаждения 16 снижается до t₃, значение которой незначительно превышает температуру наружного воздуха t_В. При этом, скорость наружного воздуха в камере охлаждения 16 регулируется углом поворота планок регулятора расхода 18.

2–й режим. При работе ДВС в неподвижном положении контейнера 3 или медленной скорости его движения для интенсификации теплообмена включается вентилятор 17 и процесс охлаждения выхлопных газов происходит аналогично вышеописанному потоком воздуха, который создает вентилятор 17 при полном открытии регулятора расхода 18, в результате чего газовоздушная смесь охлаждается до температуры t₃.

Основные размеры и рабочие характеристики МУСТИВГ для конкретного ДВС определяют на основании данных по ДВС и требований к характеристике выбрасываемых выхлопных газов.

Таким образом, мобильное устройство для снижения теплового излучения выхлопных газов, использующее окружающий воздуха в качестве хладоагента для охлаждения выхлопных газов, обеспечивает упрощение конструкции, удобство обслуживания при эксплуатации и значительное снижение теплового излучения от выхлопных газов при работе военной техники в полевых условиях при ее движении и неподвижном положении, что снижает вероятность его фиксации сторонними наблюдателями.