RU178019U1

RU178019U1 - AERODYNAMIC VEHICLE VEHICLE

Info

Publication number: RU178019U1
Application number: RU2017136178U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Товмасян; Елена Ивановна Смирнова; Павел Анфимович Бутырин; Феликс Нигматзянович Шакирзянов
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2018-03-19

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована на наземных, водных, воздушных транспортных средствах для улучшения их аэродинамических характеристик. Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является обеспечение более точного обзора вперед по трассе движения транспортного средства и снижение стоимости его изготовления.Технический результат в предлагаемой полезной модели достигается тем, что в известном аэродинамического обтекателе транспортного средства, включающем металлический корпус, закрепленный в нем оптический элемент, выполненный из прочного оптического материала и прозрачного в заданном спектральном диапазоне длин волн, причем корпус и оптический элемент создают обтекаемую поверхность, при этом оптический элемент выполнен составным, одна часть которого выполнена в виде многогранника, другая часть - в виде пластин в форме «лепестков», а количество граней многогранника равно количеству пластин, согласно полезной модели площадь поверхности многогранника равна или больше суммарной площади поверхности «лепестков», а угол обзора обтекателя составляет от - 60 до 60 градусов от его оси.Кроме того, количество «лепестков» составляет от 4 до 6. 4 ил.The utility model relates to transport engineering and can be used on land, water, air vehicles to improve their aerodynamic characteristics. The technical result achieved by the proposed utility model is to provide a more accurate forward view of the vehicle and reduce the cost of its manufacture. The technical result in the proposed utility model is achieved by the fact that in the well-known aerodynamic fairing of the vehicle, including a metal casing, mounted in it an optical an element made of a durable optical material and transparent in a given spectral range of wavelengths, with the housing and optical A streamlined surface is created by the element, while the optical element is made integral, one part of which is made in the form of a polyhedron, the other part is in the form of “petal” plates, and the number of faces of the polyhedron is equal to the number of plates, according to the utility model, the surface area of the polyhedron is equal to or greater the total surface area of the "petals", and the viewing angle of the fairing is from - 60 to 60 degrees from its axis. In addition, the number of "petals" is from 4 to 6. 4 il.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована на наземных, водных, воздушных транспортных средствах для улучшения их аэродинамических характеристик.The utility model relates to transport engineering and can be used on land, water, air vehicles to improve their aerodynamic characteristics.

Общеизвестно, что для уменьшения сопротивления воздуха при движении наземных, водных, воздушных средств, в том числе и транспортных, их аэродинамические поверхности выполняют обтекаемой формы. Для решения этой проблемы используют специальные аэродинамические устройства - обтекатели, которые монтируют на транспортных средствах, осуществляя улучшение их аэродинамических характеристик. Известно, что аэродинамические обтекатели, устанавливаемые на транспортном средстве, защищают его бортовое оптико-электронное оборудование, от воздействия внешней среды, а также используются в качестве пропускающего излучение оптического элемента, что позволяет обеспечивать обнаружение и точное пространственное местонахождение наблюдаемых объектов в заданном спектральном диапазоне длин волн, например, инфракрасном диапазоне.It is well known that in order to reduce air resistance during the movement of land, water, air vehicles, including vehicles, their aerodynamic surfaces are streamlined. To solve this problem, special aerodynamic devices are used - fairings, which are mounted on vehicles, improving their aerodynamic characteristics. It is known that aerodynamic fairings mounted on a vehicle protect its on-board optoelectronic equipment from the influence of the external environment, and are also used as a radiation-transmitting optical element, which allows for the detection and precise spatial location of the observed objects in a given spectral wavelength range for example, infrared.

Основными требованиями к оптическим аэродинамическим обтекателям являются: требования к качеству поверхности и материала оптического элемента, обтекаемые контуры формообразования и герметичность соединения элементов конструкции.The main requirements for optical aerodynamic fairings are: requirements for the quality of the surface and material of the optical element, streamlined contours of the formation and tightness of the connection of structural elements.

Известен также аэродинамический обтекатель, состоящий из оптического элемента, выполненного из стекла марки ТСМ-209, прозрачного в диапазоне 0,5-5,5 мкм, встроенный в корпус из прочного материала и расположенный над поверхностью транспортного средства (Патент РФ ПО №56332 по МКПО 12-16, 2003).Also known is an aerodynamic fairing, consisting of an optical element made of TSM-209 glass, transparent in the range of 0.5-5.5 μm, built into the body of durable material and located above the surface of the vehicle (RF Patent PO No. 56332 according to MKPO 12-16, 2003).

Известный обтекатель работает во встречном набегающем потоке, скорость которого составляет 1,5 М, герметичен, имеет полусферическую обтекаемую форму и угол обзора 180° (±90° от оси).The known fairing operates in an oncoming free stream, the speed of which is 1.5 M, it is tight, has a hemispherical streamlined shape and a viewing angle of 180 ° (± 90 ° from the axis).

Недостатком известной конструкции является высокая стоимость его изготовления, путем варки стекла в платиновых тиглях в вакуумной печи, значительная трудоемкость механической обработки крупногабаритной заготовки, а также недостаточно широкий диапазон светопропускания в инфракрасной области спектра.A disadvantage of the known design is the high cost of its manufacture by boiling glass in platinum crucibles in a vacuum furnace, the considerable complexity of machining a large workpiece, as well as the insufficiently wide range of light transmission in the infrared region of the spectrum.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является аэродинамический обтекатель, включающий металлический корпус, закрепленный в нем оптический элемент, выполненный из прочного оптического материала и прозрачного в заданном спектральном диапазоне длин волн, причем металлический корпус и оптический элемент плавно сопряжены и их поверхности создают обтекаемую поверхность, при этом оптический элемент выполнен составным, одна часть которого выполнена в виде многогранника, другая - пластин в виде "лепестка" (см. патент RU №143259, B64D 29/04, 2014 г.).The closest in technical essence to the proposed design is an aerodynamic fairing, including a metal casing, an optical element fixed in it, made of a strong optical material and transparent in a given spectral range of wavelengths, the metal casing and the optical element smoothly conjugated and their surfaces create a streamlined surface , while the optical element is made composite, one part of which is made in the form of a polyhedron, the other - plates in the form of a "petal" (see p patent RU No. 143259, B64D 29/04, 2014).

Известная конструкция аэродинамического обтекателя имеет высокий коэффициент запаса прочности, позволяющий выдерживать действие на него эксплуатационных механических нагрузок.The known design of the aerodynamic fairing has a high safety factor, which can withstand the action of operational mechanical loads on it.

Однако эта конструкция обладает рядом недостатков, в частности - трудность изготовления оптического элемента большого диаметра, сложной формы и заданной толщины с высокой геометрической точностью, из-за высокой стоимости исходной заготовки и длительного срока механической обработки изделия сложной формы, например, полусферы.However, this design has several disadvantages, in particular, the difficulty of manufacturing an optical element of large diameter, complex shape and specified thickness with high geometric accuracy, due to the high cost of the original billet and the long term of mechanical processing of a product of complex shape, for example, a hemisphere.

Большое количество элементов уменьшает прочность конструкции и ухудшает обзор перед движущимся транспортным средством из-за линий сопряжения лепестков.A large number of elements reduces the structural strength and impairs visibility in front of a moving vehicle due to the mating lines of the petals.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является обеспечение более точного обзора вперед по трассе движения транспортного средства и снижение стоимости его изготовления.The technical result achieved by the proposed utility model is to provide a more accurate forward view of the vehicle along the highway and reduce the cost of its manufacture.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигается тем, что в известном аэродинамического обтекателе транспортного средства, включающем металлический корпус, закрепленный в нем оптический элемент, выполненный из прочного оптического материала и прозрачного в заданном спектральном диапазоне длин волн, причем корпус и оптический элемент создают обтекаемую поверхность, при этом оптический элемент выполнен составным, одна часть которого выполнена в виде многогранника, другая часть - в виде пластин в форме «лепестков», а количество граней многогранника равно количеству пластин, согласно полезной модели площадь поверхности многогранника равна или больше суммарной площади поверхности «лепестков», а угол обзора обтекателя составляет от - 60 до 60 градусов от его оси. Кроме того, количество «лепестков» составляет от 4 до 6.The technical result in the proposed utility model is achieved by the fact that in a known aerodynamic fairing of a vehicle, including a metal body, an optical element fixed therein, made of durable optical material and transparent in a given spectral wavelength range, the body and optical element creating a streamlined surface, the optical element is made integral, one part of which is made in the form of a polyhedron, the other part is in the form of plates in the form of "petals", and t he edges of the polyhedron is equal to the number of plates, utility model according to surface area of the polyhedron is equal to or larger than the total area of "petals" of the surface, and viewing angle of the fairing is from - 60 to 60 degrees on its axis. In addition, the number of "petals" is from 4 to 6.

Выполнение устройства с количеством «лепестков» от 4 до 6 позволяет обеспечить необходимый угол обзора, увеличить механическую прочность конструкции и снизить издержки по стоимости механической обработки деталей и сборки конструкции. Причем выбор количества лепестков зависит от необходимого угла обзора и габаритных размеров обтекателя.The implementation of the device with the number of "petals" from 4 to 6 allows you to provide the necessary viewing angle, increase the mechanical strength of the structure and reduce costs for the cost of machining parts and assembly of the structure. Moreover, the choice of the number of petals depends on the required viewing angle and overall dimensions of the fairing.

Использование в качестве материала обтекателя прозрачного поликристаллического материала, например селенида и/или сульфида цинка, обеспечивает при работе в спектральном диапазоне 8-14 мкм высокую прозрачность аэродинамического обтекателя (коэффициентом пропускания не менее 0,9).The use of a transparent polycrystalline material as a fairing material, for example, selenide and / or zinc sulfide, ensures high transparency of the aerodynamic fairing (transmittance not less than 0.9) when operating in the spectral range of 8-14 μm.

Сущность заявленной полезной модели поясняется нижеследующим описанием и графическими материалами, где:The essence of the claimed utility model is illustrated by the following description and graphic materials, where:

На фиг. 1 показан фрагмент аэродинамического обтекателя, выполненного в металлическом корпусе.In FIG. 1 shows a fragment of an aerodynamic fairing made in a metal casing.

На фиг. 2 показан аэродинамический обтекатель без корпуса, в виде склеенных «лепестка» и многогранника;In FIG. 2 shows an aerodynamic fairing without a body, in the form of a glued “petal” and a polyhedron;

На фиг. 3 показана боковая пластина «лепесток»;In FIG. 3 shows the side plate "petal";

На фиг. 4 показан центральный оптический элемент «многогранник».In FIG. 4 shows the central optical element "polyhedron".

Аэродинамический обтекатель транспортного средства состоит из металлического корпуса (1), закрепленного в нем оптического элемента, выполненного из прочного оптического материала и прозрачного в заданном спектральном диапазоне длин волн.The aerodynamic fairing of a vehicle consists of a metal casing (1), an optical element fixed in it, made of durable optical material and transparent in a given spectral range of wavelengths.

В качестве материала обтекателя могут использовать прозрачный поликристаллический материал, например, селенид и/или сульфид цинка Использование одного или другого материала зависит от технических задач, поставленных при изготовлении полезной модели.A transparent polycrystalline material, for example, selenide and / or zinc sulfide, can be used as a fairing material. The use of one or another material depends on the technical tasks set in the manufacture of the utility model.

Металлический корпус (1) и оптический элемент (2) плавно сопряжены и их поверхности образуют обтекаемую поверхность.The metal case (1) and the optical element (2) are smoothly interfaced and their surfaces form a streamlined surface.

Оптический элемент выполнен составным, одна часть которого выполнена в виде многогранника (3), а другая - нескольких пластин (4), имеющих вид «лепестка», причем количество граней многогранника равно количеству пластин и их поверхности образуют полусферу.The optical element is made composite, one part of which is made in the form of a polyhedron (3), and the other is made of several plates (4), having the form of a “petal”, and the number of faces of the polyhedron is equal to the number of plates and their surfaces form a hemisphere.

При этом площадь поверхности многогранника равна или больше суммарной площади поверхности «лепестков», что позволяет обеспечить высококачественной наблюдение объектов в направлении прямой видимости, поскольку склеивающие швы расположены в периферийной части обтекателя.Moreover, the surface area of the polyhedron is equal to or greater than the total surface area of the "petals", which allows for high-quality observation of objects in the direction of direct visibility, since the gluing seams are located in the peripheral part of the fairing.

Составные части обтекателя могут образовывать более сложную поверхность вращения, например, сочленение сферической поверхности с гиперболической, конической и/или цилиндрической.The components of the fairing can form a more complex surface of revolution, for example, the articulation of a spherical surface with a hyperbolic, conical and / or cylindrical.

Угол обзора обтекателя составляет от -60 до 60 градусов от его оси, так как наиболее важные обнаруживаемые объекты находятся в передней (центральной) части обзорного поля, например, в случае железнодорожного состава, на расстоянии 300-1500 м перед локомотивом.The fairing angle of the fairing is from -60 to 60 degrees from its axis, since the most important detected objects are located in the front (central) part of the viewing field, for example, in the case of a train, at a distance of 300-1500 m in front of the locomotive.

В зависимости от технических и технологических возможностей количество «лепестков» составляет от 4 до 6, что зависит от необходимых габаритных размеров обтекателя: при меньших размерах обтекателя обычно достаточно 4-х «лепестков».Depending on the technical and technological capabilities, the number of “petals” is from 4 to 6, which depends on the required overall dimensions of the fairing: with smaller dimensions of the fairing, 4 “petals” are usually enough.

Пластины (4) могут быть в виде или трапеций, или прямоугольников и т.д. Причем длина верхней кромки пластины (4) может быть не менее длины стороны многоугольника (3).Plates (4) can be in the form of either trapeziums, or rectangles, etc. Moreover, the length of the upper edge of the plate (4) can be no less than the length of the side of the polygon (3).

Для лучшей установки оптического элемента в корпусе на внутренней его стороне выполнены места установки в них «лепестков» (на чертеже не показаны).For better installation of the optical element in the housing on its inner side, the installation sites of the “petals” are made in them (not shown in the drawing).

Предлагаемый аэродинамический обтекатель транспортного средства изготавливают следующим образом:The proposed aerodynamic fairing of a vehicle is made as follows:

Из плоских пластин (4) оптического поликристаллического материала, например, селенида цинка (ZnSe) вырезают 4-6 заготовок в виде «лепестка» и одну заготовку в виде многогранника (3).From flat plates (4) of an optical polycrystalline material, for example, zinc selenide (ZnSe), 4-6 blanks are cut in the form of a “petal” and one blank in the form of a polyhedron (3).

Выбирают оснастку для механической обработки, которая необходима для придания «лепесткам» нужной формы с заданным радиусом кривизны.Choose a tooling for machining, which is necessary to give the "petals" the desired shape with a given radius of curvature.

Затем проводят поэтапную обработку: обдирку «лепестков», при которой вырезанные «лепестки» обдирают сначала для придания им черновой формы наружной поверхности (выпуклой), а затем внутреннюю поверхность «лепестков» обдирают для придания «лепесткам» вогнутой поверхности (внутренней); шлифовку и полировку «лепестков».Then, stage-by-stage processing is carried out: peeling of the “petals”, in which the cut “petals” are peeled off first to give them a rough shape of the outer surface (convex), and then the inner surface of the “petals” is peeled off to give the “petals” a concave (inner) surface; grinding and polishing the "petals".

Многогранник обрабатывают по той же схеме. Боковые поверхности «лепестков» и многогранника торцуют на планшайбе под углом с использованием специальной оснастки (на чертеже не показано).The polyhedron is processed in the same way. The lateral surfaces of the “petals” and the polyhedron face on the faceplate at an angle using special equipment (not shown in the drawing).

Сборку «лепестков» (4) и многогранника (3) осуществляют на оснастке. Для того, чтобы подогнать составные части оптического элемента друг к другу используют «спейсеры» в виде стальной проволоки. Склейку производят, например, герметиком «Виксинт» У-2-28. Далее остатки герметика удаляют механически, и аэростатический обтекатель очищают растворителем.The assembly of the “petals” (4) and the polyhedron (3) is carried out on a snap. In order to fit the components of the optical element to each other, spacers are used in the form of a steel wire. Gluing is carried out, for example, with Vixint U-2-28 sealant. Next, the remains of the sealant are removed mechanically, and the aerostatic fairing is cleaned with a solvent.

В результате испытаний опытного образца была подтверждена надежная защита прибора, расположенного за обтекателем, а также высокая прозрачность в видимом и инфракрасном диапазонах.As a result of testing the prototype, reliable protection of the device located behind the fairing was confirmed, as well as high transparency in the visible and infrared ranges.

Claims

1. The aerodynamic fairing of the vehicle, including a metal casing, an optical element fixed therein, made of durable optical material and transparent in a given spectral wavelength range, the casing and the optical element creating a streamlined surface, while the optical element is made integral, one part of which made in the form of a polyhedron, the other part is in the form of plates in the form of "petals", and the number of faces of the polyhedron is equal to the number of plates, characterized in that the area the surface of the polyhedron is equal to or greater than the total surface area of the "petals", and the viewing angle of the fairing is from - 60 to 60 degrees from its axis.

2. Aerodynamic fairing under item 1, characterized in that the number of "petals" is from 4 to 6.