Wiki ТНТУ - Внесок користувача [uk]

Гідромотор

2014-12-04T23:07:59Z

HA3AP: /* Переваги */

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гідросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина.

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

<center><gallery>
Image:11.jpg|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів
Image:Шестерінчастий_гідромотор.jpg|Шестеренний гідромотор
Image:Радіально-поршневий_гідромотор.jpg|Радіально-поршневий гідромотор
Пластинчастий_гідромотор.jpg‎‎|Пластинчастий гідромотор
Image:Героторний_гідромотор.gif|Героторний гідромотор
</gallery></center>

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

Гідромотори підбираються за такими параметрами: робочий об'єм, номінальна витрата масла, тиск на вході, частота обертання вала, крутний момент та повний ККД.
Як і для насосів, у гідравлічних моторів є безліч різних конструктивних принципів і систем. Якщо жодна з систем не може оптимально задовольнити усім вимогам, що ставляться, у кожному конкретному випадку повинен бути відібраний найбільш відповідний гідромотор.

'''Частота обертання (число обертів за хвилину).'''

Небагато з гідромоторів можуть успішно застосовуватися одночасно у діапазоні дуже малих частот обертання і при частотах обертання понад 1000 хв-1. У зв'язку з цим гідромотори поділяються на швидкохідні (n = 500...10000 хв-1) і тихохідні (п = 0,5..1000 хв-1).

'''Крутний момент'''

Крутний момент що, розвивається гідромотором, залежить від його робочого об'єму і перепаду тиску у порожнинах. Тихохідні гідромотори вже при невеликих частотах обертання розвивають великі крутні моменти.

'''Потужність, що розвивається'''

Потужність, що розвивається гідромотором, залежить від робочого об'єму і перепаду тиску, вона прямо пропорційна частоті обертання. Таким чином, швидкохідні гідромотори добре підходять для потужних гідроприводів.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гідромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-12-04T23:05:32Z

HA3AP: /* Область застосування */

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гідросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина.

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

<center><gallery>
Image:11.jpg|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів
Image:Шестерінчастий_гідромотор.jpg|Шестеренний гідромотор
Image:Радіально-поршневий_гідромотор.jpg|Радіально-поршневий гідромотор
Пластинчастий_гідромотор.jpg‎‎|Пластинчастий гідромотор
Image:Героторний_гідромотор.gif|Героторний гідромотор
</gallery></center>

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

Гідромотори підбираються за такими параметрами: робочий об'єм, номінальна витрата масла, тиск на вході, частота обертання вала, крутний момент та повний ККД.
Як і для насосів, у гідравлічних моторів є безліч різних конструктивних принципів і систем. Якщо жодна з систем не може оптимально задовольнити усім вимогам, що ставляться, у кожному конкретному випадку повинен бути відібраний найбільш відповідний гідромотор.

'''Частота обертання (число обертів за хвилину).'''

Небагато з гідромоторів можуть успішно застосовуватися одночасно у діапазоні дуже малих частот обертання і при частотах обертання понад 1000 хв-1. У зв'язку з цим гідромотори поділяються на швидкохідні (n = 500...10000 хв-1) і тихохідні (п = 0,5..1000 хв-1).

'''Крутний момент'''

Крутний момент що, розвивається гідромотором, залежить від його робочого об'єму і перепаду тиску у порожнинах. Тихохідні гідромотори вже при невеликих частотах обертання розвивають великі крутні моменти.

'''Потужність, що розвивається'''

Потужність, що розвивається гідромотором, залежить від робочого об'єму і перепаду тиску, вона прямо пропорційна частоті обертання. Таким чином, швидкохідні гідромотори добре підходять для потужних гідроприводів.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-12-04T22:54:54Z

HA3AP: /* Класифікація гідромоторів */

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина.

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

<center><gallery>
Image:11.jpg|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів
Image:Шестерінчастий_гідромотор.jpg|Шестеренний гідромотор
Image:Радіально-поршневий_гідромотор.jpg|Радіально-поршневий гідромотор
Пластинчастий_гідромотор.jpg‎‎|Пластинчастий гідромотор
Image:Героторний_гідромотор.gif|Героторний гідромотор
</gallery></center>

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

Гідромотори підбираються за такими параметрами: робочий об'єм, номінальна витрата масла, тиск на вході, частота обертання вала, крутний момент та повний ККД.
Як і для насосів, у гідравлічних моторів є безліч різних конструктивних принципів і систем. Якщо жодна з систем не може оптимально задовольнити усім вимогам, що ставляться, у кожному конкретному випадку повинен бути відібраний найбільш відповідний гідромотор.

'''Частота обертання (число обертів за хвилину).'''

Небагато з гідромоторів можуть успішно застосовуватися одночасно у діапазоні дуже малих частот обертання і при частотах обертання понад 1000 хв-1. У зв'язку з цим гідромотори поділяються на швидкохідні (n = 500...10000 хв-1) і тихохідні (п = 0,5..1000 хв-1).

'''Крутний момент'''

Крутний момент що, розвивається гідромотором, залежить від його робочого об'єму і перепаду тиску у порожнинах. Тихохідні гідромотори вже при невеликих частотах обертання розвивають великі крутні моменти.

'''Потужність, що розвивається'''

Потужність, що розвивається гідромотором, залежить від робочого об'єму і перепаду тиску, вона прямо пропорційна частоті обертання. Таким чином, швидкохідні гідромотори добре підходять для потужних гідроприводів.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-11-28T16:17:01Z

HA3AP:

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина.

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

<center><gallery>
Image:11.jpg|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів
Image:Шестерінчастий_гідромотор.jpg|Шестеренний гідромотор
Image:Радіально-поршневий_гідромотор.jpg|Радіально-поршневий гідромотор
Пластинчастий_гідромотор.jpg‎‎|Пластинчастий гідромотор
Image:Героторний_гідромотор.gif|Героторний гідромотор
</gallery></center>

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

Гідромотори підбираються за такими параметрами: робочий об'єм, номінальна витрата масла, тиск на вході, частота обертання вала, крутний момент та повний ККД.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-11-28T16:07:59Z

HA3AP:

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина.

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

<center><gallery>
Image:11.jpg|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів
Image:Шестерінчастий_гідромотор.jpg|Шестеренний гідромотор
Image:Радіально-поршневий_гідромотор.jpg|Радіально-поршневий гідромотор
Пластинчастий_гідромотор.jpg‎‎|Пластинчастий гідромотор
Image:Героторний_гідромотор.gif|Героторний гідромотор
</gallery></center>

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Файл:Пластинчастий гідромотор.jpg

2014-11-28T15:43:38Z

HA3AP: Пластинчастий гідромотор

Пластинчастий гідромотор

Файл:Радіально-поршневий гідромотор.jpg

2014-11-28T15:42:14Z

HA3AP: Радіально-поршневий гідромотор

Радіально-поршневий гідромотор

Файл:Шестерінчастий гідромотор.jpg

2014-11-28T15:39:33Z

HA3AP: Шестеренний гідромотор

Шестеренний гідромотор

Файл:Героторний гідромотор.gif

2014-11-28T15:38:22Z

HA3AP: Героторний гідромотор

Героторний гідромотор

Файл:11.jpg

2014-11-28T15:34:23Z

HA3AP: HA3AP завантажив нову версію «Файл:11.jpg»: Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Файл:11.jpg

2014-11-28T15:32:14Z

Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Гідромотор

2014-11-28T15:29:14Z

HA3AP:

[[Файл:Symbol_Hydro_motor.svg.png‎ |thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор) — об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
[[Файл:hidromotor.jpg|180px|thumb|right|Гідромотор]]
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою [[Гідророзподільник|гідророзподільника]], або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Класифікація гідромоторів ==

Гідромотори поділяють на:

'''- Аксіально-поршневі.''' Застосовуються для відкритих та закритих схем. Гідромотор в закритих схемах необхідний для забезпечення роботи об'ємних гідроприводів, він оснащений похилим блоком циліндрів. На відміну від моторів з відкритою схемою, вони менш чутливі до змін навантажень. Крім того, при їх застосуванні менше забруднюється робоча рідина. [[Файл:http://wiki.taltek.info/images/6/62/11.jpg‎ |thumb|right|Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів]]

'''- Шестерні.''' Незамінні там, де не потрібно особливої точності рухів. Шестерні гідромотори невибагливі і надійні. Саме завдяки цим якостям вони отримали широке застосування у сільськогосподарській техніці, та й на лебідках в основному використовуються гідромотори шестеренного типу. Саме такий гідромотор забезпечує циркуляцію масла по двигуну. Це найбільш поширений вид гідравлічного обладнання.

'''- Радіально-поршневі гідромотори.''' Відрізняються від інших тим, що вони можуть служити електромагнітним, стежучим, ручним, гідравлічним регулятором тиску рідини. Такий гідромотор підходить для гідросистеми пресів, доменного виробництва, а також для гірничо-металургійної промисловості.

'''- Пластинчасті.''' Відрізняються простотою використання і компактними розмірами. У машинах з такими моторами робоча камера представлена статором, ротором, торцевим розподільним диском, з двома з'єднаними витискувачами-пластинами (так званими лопатками або лопатями).

'''- Героторні мотори''' - це різновид гідравлічних моторів, які повільно обертаються, забезпечуючи при цьому високий крутний момент. Основна функція шестерні, якою обладнаний гідравлічний мотор - перетворення обертального руху, зміна його швидкості, напрямку й крутного моменту або ж навіть перетворення енергії рідини в поступальний рух.

При використанні будь-якого гідромотора необхідно стежити за температурою рідини у вузлі і температурою мотора, тиском, наявністю сторонніх шумів, герметичністю. Для запобігання різним несправностям необхідна регулярна перевірка мотору. Крім того, слід враховувати специфікацію конкретного мотору і дотримуватися вимог щодо його використання. Особливо увагу варто, також, приділити рідині, що заливається в нього.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]]

Файл:11.jpg

2014-11-28T15:28:22Z

HA3AP: HA3AP перейменував сторінку з Файл:Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів.jpg на Файл:11.jpg

Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Файл:Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів.jpg

2014-11-28T15:28:22Z

#ПЕРЕНАПРАВЛЕННЯ [[Файл:11.jpg]]

Файл:11.jpg

2014-11-28T15:26:59Z

HA3AP: HA3AP завантажив нову версію «Файл:Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів.jpg»: Нерегульований аксіальн

Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Файл:11.jpg

2014-11-28T15:23:58Z

HA3AP: Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Нерегульований аксіально-поршневий гідромотор, з похилим блоком циліндрів

Гідромотор

2014-11-20T20:19:16Z

HA3AP:

Гідроциліндри

2014-11-20T20:11:23Z

HA3AP: /* Вимоги до гідроциліндрів */

Гідроцилі́ндр (Пневмоциліндр), (рос.гидроцилиндр (пневмоцилиндр); англ. hydraulic cylinder; нім. Zylinder m) - об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) зі зворотно-поступальним рухом вихідної ланки, який призначений для трансформації енергії потоку рідини в рух виконавчого механізму.

[[Зображення: 450px-Pneumatic_cylinder_(animation).gif‎ | thumb | right |Гідроциліндр]]

==Будова гідроциліндра==

[[Зображення: Рисунок1.jpg‎ |Гідроциліндр]]

а - загальний вид, б - вповільнюючий клапан, в - демпфер; 1 - шток, 2, 9 - кришки, 3, 7 - свердління для подачі оливи, 4 - корпус, 5, 11 - манжети, б - поршень, 8 - оливниця, 10 - гайка, 12 - брудознімач, 13 - головка штока, 14 – уповільнюючий клапан, 15 - шайба, 16 - штифт, 17 - хвостовик; І - схема роботи при опусканні відвала, ІІ - те ж, при підйомі;

== Технічні характеристики стандартних гідроциліндрів:==

Гідроциліндри застосовуються для роботи на моторних маслах і гідравлічних рідинах, згідно з ГОСТ 26191-84, в діапазоні температур від - 40 ° до + 60 ° С і температурі робочої рідини від -10 ° до + 80 ° С.
Діаметр поршня: від 25 до 300 мм;
Діаметр штоку: від 16 до 140 мм;
Хід поршня: до 4000 мм;
Робочий тиск: pn = 25 МПа (250 бар);
Випробувальний тиск: pp = 1,5pn;
Максимальна швидкість поршня: Vmax = 0,5 м/с;
Діапазон температур робочої рідини: -25°С ÷ +80°С;
Діапазон температур навколишнього середовища: -20°С ÷ +50°С;
Робоча рідина: гідравлічні масла, в'язкість ν = 10 ÷ 450 сСт;
Необхідна тонкість фільтрації робочої рідини: < 100 мкм;
Повний ККД: > 0,95;

== Види гідроциліндрів ==

'''Гідроциліндри односторонньої дії'''

[[Зображення: Einfachwirkender_Zylinder_funktionsprinziep.gif‎ | thumb | right |Гідроциліндр односторонньої дії]]

Основним видом гідроциліндрів є гідроциліндр (пневмоциліндр) поршневого типу. Часто до групи гідроциліндрів відносять, також, плунжерні, мембранні і пневмо-двигуни.
Висунення штока здійснюється за рахунок створення тиску в поршневій порожнині при подачі робочої рідини, а повернення в початкове положення - пружиною або гравітаційною силою.
Зусилля, що створюється гідроциліндрами з пружиною, за інших рівних умов менше від зусилля, створюваного гідроциліндрами двосторонньої дії, за рахунок того, що при прямому ході штока необхідно долати зусилля стиснутої пружини. Пружина виконує тут роль поворотного елементу. У тих випадках, коли повернення здійснюється за рахунок дії приводимого механізму, іншого гідроциліндра, або сили тяжіння піднятого вантажу - гідроциліндр може не мати зворотної пружини через відсутність необхідності.

'''Гідроциліндри двосторонньої дії'''

[[Зображення: Doppelwirkender_Zylinder_Funktionsprinziep.gif‎ | thumb | right |Гідроциліндр двосторонньої дії]]

Найчастіше використовують поршневі гідроциліндри з двостороннім типом дії, у яких односторонній шток. Переміщення штока може бути направлено в дві сторони, але це залежить від того, де зараз нагнітається робоча рідина. Найчастіше в цей момент, друга порожнина з'єднана із зливною лінією. Основне їх застосування - це поворот робочого устаткування, між іншим рухомим елементом у даному випадку виступає сам корпус гідроциліндра.
Як при прямому, так і при зворотному ході поршня, зусилля на штоку гідроциліндра створюється за рахунок створення тиску, відповідно, у поршневій або штоковій порожнині.
Слід мати на увазі, що при прямому ході поршня зусилля на штоку дещо більше, а швидкість руху штока менша, ніж при зворотному ході - за рахунок різниці в площі, до якої прикладений тиск робочої рідини (ефективна площа). Такі гідроциліндри здійснюють, наприклад, підйом-опускання робочих органів бульдозера.

'''Телескопічні гідроциліндри'''

[[Зображення: 185px-Telescopic.svg.png‎ ‎ | thumb | right |Телескопічний гідроциліндр]]

Перший телескопічний гідроциліндр винайшов і запатентував ще в 19 столітті Джозеф Брама, а в даний час працюють на цьому принципі автомобільні домкрати, які знає практично кожен водій. Називаються так завдяки конструктивній схожості з телескопом або підзорної трубою. Такі гідроциліндри застосовуються у тому випадку, якщо при невеликих розмірах самого гідроциліндра необхідно забезпечити великий хід штока. Конструктивно являють собою кілька циліндрів, вставлених один в одного таким чином, що корпус одного циліндра є штоком іншого.
Вони здійснюють, наприклад, підйом-опускання кузовів в багатьох самоскидах.

'''Мембранні гідроциліндри'''

[[Зображення: 300px-Membrana1.jpg‎ ]]

Мембранний пневмоциліндр: 1-Диск мембрани; 2-Робоча камера; 3-Корпус; 4-Шток; 5-Пружина.
Мембранні пневмоциліндри також належать до пневмодвигунів дискретної дії з лінійним зворотно-поступальним рухом вихідної ланки - штока. У порівнянні з поршневими пневмоциліндрами вони простіші у виготовленні через відсутність точних контактних поверхонь, мають високу герметичність робочої камери, не потребують змащення і якісного очищення стиснутого повітря. Проте їм притаманні недоліки: обмеженість довжини ходу, змінне вихідне зусилля, що залежить від прогину мембрани.
Найпоширеніші мембранні пневмоциліндри односторонньої дії із зворотною пружиною. Використовуються в обладнанні, де вимагаються значні зусилля при відносно малих переміщеннях (затискування, фіксація, перемикання, гальмування тощо).
У мембранному пневмоциліндрі односторонньої дії плоска мембрана 1 защемлена по контуру між корпусом і кришкою 3. Внутрішній діаметр защемлення D називають діаметром заправлення мембрани. Оскільки не все зусилля від тиску повітря у робочій камері передається штоку, так як частина мембрани контактує з корпусом, то його розраховують за ефективною площею Fe, яка є меншою від геометричної. При малих прогинах мембрани

[[Зображення: 770c2df74d5bf22f427eba71ae634e11.png‎]]

де d - діаметр опорного диска мембрани на штоці.

'''Диференціальні гідроциліндри'''

[[Зображення: 150px-Double_acting_cylinder_(symbol,differential,ISO1219).svg.png | thumb | right |Умовне графічне позначення диференціального гідроциліндра по ISO 1219]]

'''Диференціальні гідроциліндри з однобічним штоком.'''

У більшості випадків гідроциліндри мають односторонній шток . У диференціальних гідроциліндрах поршень жорстко з'єднаний зі штоком, що має менший діаметр. Визначення «диференціальний» відбулося від різної (диференціальної) площі поршня з боку робочих камер. Відношення площ поршневої і штокової камер позначається як коефіцієнт . Максимальне зусилля, що розвивається, визначається максимально припустимим робочим тиском і площею поршня в поршневій (при висуванні штока) або штоковій (при втягуванні) камері. Отже, при однаковому робочому тиску зусилля висування в раз більше, ніж зусилля втягування. Оскільки заповнювані порожнини при ході в обидва боки рівні по довжині, але відрізняються за об’ємом, отримуємо співвідношення швидкостей руху, зворотньо пропорційним площам поршневої і штокової камер. Це означає, що чим більша площа, тим меншою є швидкість і, навпаки, чим менша площа, тим більша швидкість.

'''Диференціальні гідроциліндри із двостороннім штоком.'''

Гідроциліндри мають один поршень, пов'язаний із двома штоками меншого діаметра. Зусилля, що розвивається максимально в обидва боки, залежить від однакових за розміром площ кільцевих поверхонь поршня і максимально припустимого робочого тиску. Це означає, що при однаковому робочому тиску зусилля в обох напрямках руху однакові. Оскільки поверхні і довжини ходу рівні з обох боків, що дійсно ,також, і для заповнюваних об’ємів, то швидкості руху однакові за величиною.

== Область застосування ==

Якщо розрізняти їх по областях застосування, то фактично їх можна розділити на основні групи:

- Приводять в дію будь-які важільні механізми робочого обладнання (екскаватори, навантажувачі, лісонавантажувачі)

- Переміщення робочих органів, які в процесі руху здійснюють корисну роботу (автогрейдери, бульдозери)

- Установки всієї машини чи якихось окремих органів цієї машини.

Гідроциліндри широко застосовують у всіх галузях техніки, де використовують об'ємний гідропривід. Наприклад, в будівельно-дорожніх, землерийних, підйомно-транспортних машинах, в авіації і космонавтиці, а також в технологічному обладнанні - металорізальних верстатах, ковальсько-пресових машинах.

Враховуючи той факт, що в даний час пред'являються все більш жорсткі якісні вимоги до різного пневмо-обладнання, варто відзначити ті особливості, які притаманні якісним гидроцилиндрам:
в першу чергу, це висока герметичність деталей і ККД, прагнучий до 100%. Важливию якістю вважається плавність ходу штока гідроциліндра, а також невисокий рівень шуму. І звичайно, дійсно якісний гідроциліндр має тривалий термін експлуатації і характеризується високою експлуатаційною надійністю.

== Вимоги до гідроциліндрів ==

Ущільнення гідроциліндрів зобов'язані бути дуже герметичними і зручними у випадках монтажу, а також вони повинні практично не давати тертя, бути маленького розміру і бути повністю сумісні з робочою рідиною.
Як у будь-якого механізму, у них є і нерухомі частини, як правило, це невеликі кільця з гуми у яких круглий перетин. Наприклад, в рухомому з'єднанні між поршнем і штоком використовують гумові та гумово-тканинні манжети, їх встановлюють разом з кільцями, зробленими з фторопласту. Фторопластові кільця не дають видавлюватися манжетам з посадочних канавок, коли на них впливає тиску робочої рідини.
Для звичайних умов роботи поршневе ущільнення облаштовано фігурним гумовотканинним кільцем, у якого з боків встановлюються фасонні кільця, що заважають процесу видавлювання, а також до них примикають опорно-направляючі кільця, які виготовляються з полімеру (зазвичай береться скло-наповнений полімер).
Щоб ущільнити шток використовується спеціальна система з компенсаційного кільця, і спеціального гумово-тканинного кільця.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]]

Категорія:Гідравлічні двигуни

2014-11-20T20:08:29Z

HA3AP: Створена сторінка: Категорія:Двигуни

[[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-11-19T15:37:25Z

HA3AP:

Гідромотор

2014-11-19T15:36:47Z

HA3AP:

Файл:Symbol Hydro motor.svg.png

2014-11-19T15:32:37Z

HA3AP: Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора

Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора

Гідромотор

2014-11-19T15:22:07Z

HA3AP: /* Область застосування */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
[[Файл:hidromotor.jpg|180px|thumb|right|Гідромотор]]
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестеренчасті гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]][[Категорія:Гідравлічні турбіни]]

Гідромотор

2014-11-19T15:18:23Z

HA3AP: /* Конструкція і принцип роботи */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
[[Файл:hidromotor.jpg|180px|thumb|right|Гідромотор]]
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]][[Категорія:Гідравлічні турбіни]]

Гідромотор

2014-11-19T15:16:03Z

HA3AP: /* Література */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.
* ''Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.'' — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
* ''Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы.'' — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]][[Категорія:Гідравлічні турбіни]]

Категорія:Двигуни

2014-11-19T15:13:36Z

HA3AP:

''Детальніші відомості з цієї теми Ви можете знайти в статті'' '''[[Двигун]]'''

Категорія:Двигуни

2014-11-19T15:10:43Z

HA3AP: Створена сторінка: Детальніші відомості з цієї теми Ви можете знайти в статті:Двигун

Детальніші відомості з цієї теми Ви можете знайти в статті:[[Двигун]]

Двигун

2014-11-19T15:07:00Z

HA3AP: /* Посилання */

'''Двигу́н'''- це енергосилова машина (пристрій), що перетворює певну енергію в механічну роботу.Двигуни поділяються на ''первинні'' та ''вторинні''.

'''Первинні двигуни''' (двигун внутрішнього згорання, гідротурбіна та інші)- двигуни,які безпосередньо перетворюють енергію природних ресурсів (води,енергетичного палива ) у механічну або електричну енергію.

'''Вторинні двигуни'''(наприклад електричний двигун) - двигуни,які одержують енергію від первинних двигунів, перетворювачів чи накопичувачів енергії (наприклад, сонячних батарей чи пружинних механізмів)

'''Різновиди двигунів:'''

* Тепловий двигун
* Реактивний двигун
* Ракетний двигун
* Двигун внутрішнього згоряння
* Паровий двигун
* Електричний двигун
* Вітрогенератор
* Вічний двигун
* Двигун Ванкеля
* Гумомотор
* Модельний електродвигун

== Двигун внутрішнього згоряння ==
'''Двигун внутрішнього згоряння''',(мал.1) - це тепловий двигун, всередині якого відбуваються спалювання палива та перетворення частини теплоти, що відділилася, на механічну роботу.Одним із найпоширеніших видів теплової машини є двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), який нині широко використовується в різних транспортних засобах, зокрема в автомобілях.

[[Файл:dvuhyn.jpg|380px|thumb|right|мал.1. Двигун внутрішнього згоряння]]

==== Класифікація ====
Двигуни внутрішнього згорання бувають:

:*поршневі, в яких увесь робочий процес здійснюється в циліндрах;
:*безпоршневі(газотурбінні), в яких робочий процес послідовно здійснюється у повітряному компресорі, камері згорання та газовій турбіні. На переважній більшості сучасних авто встановлюють поршневі двигуни внутрішнього згоряння.

За способом сумішоутворенням й запалюванням палива автомобільні поршневі двигуни поділяються на дві групи:

:* із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим займанням палива від електричної іскри (карбюраторні й газові);
:* із внутрішнім сумішоутворенням і займанням палива від стикання з повітрям, нагрітим внаслідок його сильного стискання в циліндрі (дизелі).
==== Будова і принцип дії двигуна внутрішнього згоряння ====
Двигун внутрішнього згорання складається з таких систем:
:*кривошипно-шатунного механізму;
:*механізму газорозподілу;
:*системи охолодження;
:*системи змащення;
:*системи живлення;
:*системи запалювання (тільки в карбюраторних двигунах).
Кривошипно-шатунний механізм слугує для перетворення зворотно-поступального руху поршня на обертальний рух колінчастого вала.
Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне заповнення циліндрів пального сумішшю (або повітрям) і видалення з них відпрацьованих газів.
Система охолодження призначається для підтримання оптимального теплового режиму двигуна.
Система змащення забезпечує змащування тертьових поверхонь двигуна, подачу до них оливи, часткового охолодження їх, видаляння з них відпрацьованих газів.
Система живлення дизеля забезпечує очищення повітря й палива, впорскування палива в циліндр під високим тиском у дрібно розпиленому вигляді та видаляння продуктів згоряння.
Система запалювання забезпечує займання пальної суміші в циліндрах карбюраторного двигуна й містить джерело електричної енергії та перетворювач низької напруги системи електрозабезпечення автомобіля на високу напругу свічки запалювання, іскра від якої запалює пальну суміш у циліндрі двигуна в потрібний момент.

'''Поршневий двигун''' складається з циліндра і картера, який знизу закрито піддоном. Усередині циліндра переміщується поршень з компресійними (ущільнювальними) кільцями, що має форму стакана з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець та шатун зв’язаний із колінчастим валом, що обертається в корінних підшипниках, розташованих у картері.
Колінчастий вал складається корінних шийок, щік, шатунної шийки.
Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал утворюють кривошипно-шатунний механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух поршня на обертальний рух колінчастого вала. Зверху циліндр накрито головкою із клапанами, відкриття й закриття яких точно узгоджуються з обертанням колінчастого вала.
Розглянемо принцип дії чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння (мал. 2)[[Файл:Dv vn zh.gif|480px|thumb|right|мал.2. Схема роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння]] Основним його елементом є циліндр із поршнем, усередині якого відбувається згоряння палива (звідси походить назва двигуна). Як правило, їх кілька. Тому кажуть про одно-, дво-, чотири-, восьми-,дванадцяти-,шiстнадцяти та навiть вiсiмнадцятициліндрові двигуни.
Циліндр має два отвори з клапанами — впускним і випускним. Робота ДВЗ ґрунтується на чотирьох послідовних процесах — тактах, які весь час повторюються. Перший такт — це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається вниз. Після того, як поршень досягне нижньої точки, всмоктування палива припиняється і обидва клапани закриваються. Під час другого такту, коли поршень рухається вгору, відбувається стискання суміші, внаслідок чого її температура підвищується. У верхній точці поршня суміш запалюється електричною іскрою від свічки. Вона миттєво спалахує, через значне нагрівання розширюється й тисне на поршень. Сила тиску штовхає поршень донизу, відбувається третій такт — робочий хід, під час якого виконується робота. За допомогою шатунного механізму рух поршня передається колінчатому валу, який з'єднано з колесами автомобіля. Виконуючи роботу, суміш розширюється й одночасно охолоджується. Після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вгору відбувається четвертий такт — випуск відпрацьованих газів. Таким чином, робочий цикл чотиритактного двигуна завершується, і згодом все починається з першого такту.

Оскільки з чотирьох тактів ДВЗ лише один — робочий, двигун має інерційний механізм — маховик. Він запасає енергію, за рахунок якої колінчастий вал обертається під час виконання решти тактів.Маховик може бути виконано у вигляді корзини зчеплення або шестерні на яку передається крутний момент від пускового двигуна (стартера), також маховиком є щоки колінчатого вала багатоциліндрового двигуна.
В основному чотиритактні двигуни застосовують на автомобілях, тракторах та іншій техніці.

== Електродвигун ==
'''Електричний двигун (електромотор)''',(мал.3) - це машина, двигун, що перетворює електричну енергією(якою живиться із мережі, або генератора)в механічну.Потужність електродвигунів складає від десятих часток вата, до десятків мегават.
Електродвигун — основний вид двигуна в промисловості, на транспорті і в побуті.Електродвигун є частиною електропривода транспортних (підіймально-транспортних) засобів, зокрема конвеєрів, шахтних підіймальних установок тощо
[[Файл:elektrodvuhyn_3.jpg|280px|thumb|right|Мал.3.Електродвигун]]
Він складається з ротора (обертової частини) та статора (нерухомої частини). Розрізняють електродвигуни постійного та змінного струму. Останні поділяються на синхронні та асинхронні. Асинхронні електродвигуни поділяються за функціональним призначенням на загальнопромислові, кранові, вибухобезпечні, ліфтові, екскаваторні.
Потужність електродвигунів складає від десятих часток вата, до десятків мегават. Електродвигун являється частиною електропривода транспортних (підіймально-транспортних) засобів, а саме ліфтів, конвеєрів, шахтних підіймальних установок тощо.

==== Різновиди електродвигунів ====
Електродвигуни бувають регульовані та нерегульовані. Електродвигун занурений (заглибний) — трифазний асинхронний мастилонаповнений, з короткозамкнутим ротором, електродвигун, який опускається у свердловину на колоні насосно-компресорних труб, занурюється під рівень рідини і служить індивідуальним приводом електровідцентрового насоса.Трифазні асинхронні двигуни з фазним ротором серії АК і АОК мають хороші пускові властивості, але вони на 30—50% дорожчі від двигунів з короткозамкнутим ротором, мають трохи нижчі ККД і менш надійні в роботі. При введенні пускового реостата в коло ротора зменшується пусковий струм і підвищується пусковий момент двигуна, регулюється частота обертання вала. Ось чому ці електродвигуни використовують тоді, коли робочу машину пускають під великим навантаженням і її робочі органи мають великий момент інерції (наприклад, дробарка) або якщо необхідно регулювати частоту обертання робочих органів машини (наприклад, стенди для обкатки автотракторних двигунів після ремонту).Через складність будови і пуску синхронні електродвигуни для привода сільськогосподарських машин практично не використовують, їх застосовують для привода великих відцентрових насосів на насосних станціях зрошувальних систем. Електродвигуни постійного струму складніші за будовою, дорожчі від
асинхронних з короткозамкнутим ротором такої ж потужності; вони вимагають більш кваліфікованого обслуговування під час експлуатації. У
цих двигунах введенням опорів у кола якоря і збудження, можна плавно і в широких межах регулювати частоту обертання, їх використовують головним чином у приводах мобільних машин із живленням від акумуляторних батарей (електрокари, кормороздавачі тощо), а також як стартери автомобілів, тракторів і комбайнів.
==== Збудження електродвигунів ====
Електродвигуни постійного струму можуть буди з послідовним, паралельним, та змішаним збудженням.

'''Послідовне збудження''' — обмотка збудження підключена послідовно з якірною обмоткою, і в ній протікає такий же струм, як і в якірній. Такий двигун має м'яку характеристику — сильна реакція на зміну навантаження. Якщо зняти навантаження з двигуна, відповідно упаде сила струму в обох обмотках. Спад струму в обмотці збудження призведе до зменшення її магнітного потоку, і цим — до збільшення частоти обертання якоря. При збільшенні частоти обертання якоря, протиелектрорушійна сила ще більше зменшить силу струму в обмотці, і цим ще більше зменшить магнітний потік обмотки збудження. Такий електродвигун піде «врознос». Тому двигуни з послідовним збудженням повинні бути міцно з'єднані з навантаженням (робочим механізмом).

'''Паралельне збудження''' — якірна обмотка і обмотка збудження підключені до мережі паралельно. Такий двигун не сильно реагує на зміну навантаження, а з тим відповідно має жорстку характеристику. Деякі двигуни з паралельним збудженням мають невеличку, на декілька витків, обмотку послідовного збудження, яка підключена зустрічно із паралельною обмоткою, і призначена для зменшення реакції якоря.

'''Змішане збудження''' — такий двигун має дві обмотки збудження — послідовну і паралельну. Послідовна обмотка може бути підключена зустрічно або згідно із паралельною обмоткою. Такий двигун має більш жорстку характеристику ніж двигун з послідовним збудженням.
==== Процес комутації ====
''' Комутація ''' - це явища, яке виникає при перемиканні секцій обмотки якоря з однієї паралельної гілки на іншу.Для створення безіскрової комутації послідовно з обмоткою якоря вмикають обмотки додаткових полюсів. Їх розміщують так, щоб після північного головного був додатковий північний полюс у напрямку обертання якоря. Магнітний потік додаткових полюсів спрямований назустріч магнітному потоку якоря і автоматично компенсує його при будь-якому навантаженні. Таким чином в короткозамкнених секціях обмотки якоря струм не виникає.
== Гідравлічний двигун ==
'''Гідродвигун''' - це гідромашина, яка призначена для перетворення механічної енергії потоку рідини в механічну енергію вихідної ланки(вала, штока та ін.). В лопатевих гідродвигунах (наприклад гідротурбінах), використовуваних на гідроелектростанціях, у гідравлічних передачах машин тощо, робочою рідиною є переважно вода.
В об’ємних гідравлічних двигунах (наприклад гідроциліндрах), застосовуваних у гідроприводі машин, - переважно масло.
==== Класифікація гідродвигунів ====
За характером руху робочого органа гідравлічні двигуни поділяються на:
:* двигуни обертового руху - гідромотори (мал.4.)[[Файл:hidromotor.jpg|180px|thumb|right|мал.4. Гідромотор]]
:* поступального руху - гідроциліндри (мал.5) [[Файл:hidroculindr.jpg|380px|thumb|right|мал.5. Гідроциліндр]]
:*поворотного руху - поворотні гідродвигуни.
Гідродвигуни можуть бути двох типів: гідродинамічні і об'ємні. У гідродинамічних приводах використовується в основному кінетична енергія потоку рідини. У об'ємних гідроприводах використовується потенціальна енергія тиску робочої рідини.
== Пневматичний двигун (об'ємний гідродвигун) ==
'''Об'ємний гідродвигун''' - об'ємна гідромашина (пневматична машина) призначена для перетворення енергії потоку робочого середовища в енергію вихідної ланки.
У порівнянні з електричними, пневматичні двигуни мають більшу питому потужність, тобто при рівній потужності пневматичний двигун легше електричного. Однак для його роботи необхідно мати пневматичну установку, що полягає з компресора із двигуном, повітрозбірника й повітророзподільної мережі. На будівельних майданчиках застосовуються пересувні пневматичні установки.

== Література ==

:*Пневмоавтоматика. Библиотека по автоматике, выпуск 46/ Лемберг М. Д.— Госэнергоиздат, 1961.- 112с.
:*Гiдроприводи та гiдропневмоавтоматика: Пiдручник /В.О.Федорець, М.Н.Педченко, В.Б.Струтинський та iн. За ред. В.О.Федорця. — К:Вища школа, 1995.- 463 с.
:*Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.

== Посилання ==
http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%96%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BD
http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BD_%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D1%96%D1%88%D0%BD%D1%8C%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D1%8F
http://www.ua.all-biz.info/uk/buy/goods/?group=1004966
[[Категорія:Двигуни]]

Гідромотор

2014-11-19T14:56:53Z

HA3AP: /* Література */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категорія:Двигуни]][[Категорія:Гідравлічні турбіни]]

Гідромотор

2014-11-19T14:56:23Z

HA3AP: /* Література */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]][[Категория:Двигуни]][[Категория:Гідравлічні турбіни]]

Гідромотор

2014-11-19T14:54:52Z

HA3AP: /* Література */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]]

Гідромотор

2014-11-19T14:54:21Z

HA3AP: /* Недоліки */

[[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора]]
'''Гідромотор''' (пневмомотор), (рос.'' гидромотор (пневмомотор); ''англ.'' hydraulic motor; ''нім. Hydromotor m) – об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки.

== Конструкція і принцип роботи ==
Конструкції гідромоторів аналогічні конструкціям відповідних насосів. Деякі конструктивні відмінності пов'язані із зворотним потоком потужності через гідромашину, що працює в режимі гідромотора. На відміну від насосів, в гідромоторі на вхід подається робоча рідина під тиском, а на виході знімається з валу крутний момент.

Найбільшого поширення набули шестеренні, пластинчасті, аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромотори.

Управління рухом валу гідромотора здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

== Область застосування ==
Аксіально-плунжерні гідромотори використовуються в тих випадках, коли необхідно отримати високі швидкості обертання вала, а радіально-плунжерні - коли необхідні невеликі швидкості обертання при великому створюваному моменті обертання. Наприклад, поворот вежі деяких автомобільних кранів здійснюють радіально-плунжерні гідромотори. В верстатних гідроприводах широко поширені пластинчасті гідромотори. Шестерні гідромотори використовуються в нескладних гидросистемах з невисокими вимогами до нерівномірності обертання вала гідромотора.

Гідромотори широко застосовувалися в авіації розробки СРСР, у вигляді двоканальних гідроприводів закрилків та перекладки крила, а також ряді допоміжних систем, зважаючи на їх невеликі габарити і великі потужності.

== Переваги ==

Гідромотори застосовуються в техніці значно рідше електромоторів, проте в ряді випадків вони мають суттєві переваги перед останніми. Гідромотори менше в середньому в 3 рази за розмірами і в 15 разів по масі, ніж електромотори відповідної потужності. Діапазон регулювання частоти обертання гідромотора істотно ширше: наприклад, він може становити від 2500 об / хв до 30-40 об / хв, а в деяких випадках, у гідромоторів спеціального виконання, доходить до 1-4 об / хв і менше. Час запуску і розгону гидромотора складає долі секунди, що для електромоторів великої потужності (декілька кіловат) недосяжно. Для гідромотора не становлять небезпеки часті включення-виключення, зупинки і реверс. Закон руху вала гідромотора може легко змінюватися шляхом використання засобів регулювання гідроприводу.

== Недоліки ==
Однак гідромотори володіють тими ж недоліками, які притаманні гідроприводу:

* витоки робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску в гідросистемі, що вимагає високої точності виготовлення деталей гідроустаткування;
* нагрівання робочої рідини при роботі, що призводить до зменшення в'язкості робочої рідини і збільшення витоків, тому в ряді випадків необхідне застосування спеціальних охолоджувальних пристроїв і засобів теплового захисту;
* нижчий ККД ніж у співставних механічних передач;
* необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини, оскільки наявність великої кількості абразивних часток в робочої рідини призводить до швидкого зносу деталей гідроустаткування, збільшенню зазорів і витоків через них, і, як наслідок, до зниження об'ємного ККД;
* необхідність захисту гідросистеми від проникнення в неї повітря, наявність якого призводить до нестабільної роботи гідроприводу, великим гідравлічним втратам і нагріванню робочої рідини;
* пожежонебезпека в разі застосування горючих робочих рідин, що накладає обмеження, наприклад, на застосування гідроприводу в гарячих цехах;
* залежність в'язкості робочої рідини, а значить і робочих параметрів гідроприводу, від температури навколишнього середовища;
* у порівнянні з пневмо- і електроприводом — неможливість ефективної передачі гідравлічної енергії на великі відстані внаслідок великих втрат напору в гідролініях на одиницю довжини.

== Література ==
* ''Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т.'' / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
* ''Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник'' /В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа,— 1995.- 463 с.

[[Категорія:Гідравлічні двигуни]]

Гідромотор

2014-11-19T14:42:33Z

HA3AP: /* Конструкція і принцип роботи */

Гідромотор

2014-11-19T14:34:58Z

HA3AP: Створена сторінка: [[Файл:Symbol Hydro motor.svg|thumb|right|Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гід...

Файл:Symbol Hydro motor.svg

2014-11-19T14:30:37Z

HA3AP: Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора

Умовне графічне позначення реверсивного нерегульованого гідромотора

Аеродинамічна труба

2014-06-22T22:09:52Z

HA3AP: /* Посилання */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну із перших труб сконструювали брати Райт, які вивчали властивості крила свого літака. Зараз аеродинамічні труби широко застосовують у різних напрямках машинобудування. Так, наприклад, аеродинамічні труби мають більшість автомобілебудівних заводів в розвинутих країнах.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, б — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток аеродинамічних труб найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші аеродинамічні труби були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток аеродинамічних труб йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові аеродинамічні труби Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових аеродинамічних труб і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових аеродинамічних труб з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в аеродинамічних трубах чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в аеродинамічних трубах знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Дозвукова_аеродинамічна_труба.jpg‎|250px|thumb|Схема дозвукової аеродинамічної труби: 1 - конфузор (для додаткового прискорення повітряного потоку); 2 - напрям повітряного потоку; 3 - робоча частина з моделлю; 4 - коліно з поворотними лопатками (для усунення завихрень повітряного потоку); 5 - компресор; 6 - повітроохолоджувач]]
[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Схема надзвукової аеродинамічної труби: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]
[[Категорія:Газодинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-22T21:18:57Z

HA3AP:

Аеродинамічна труба

2014-06-22T21:18:24Z

HA3AP:

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. ООдну із перших труб сконструювали брати Райт, які вивчали властивості крила свого літака. Зараз аеродинамічні труби широко застосовують у різних напрямках машинобудування. Так, наприклад, аеродинамічні труби мають більшість автомобілебудівних заводів в розвинутих країнах.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, б — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток аеродинамічних труб найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші аеродинамічні труби були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток аеродинамічних труб йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові аеродинамічні труби Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових аеродинамічних труб і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових аеродинамічних труб з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в аеродинамічних трубах чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в аеродинамічних трубах знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Дозвукова_аеродинамічна_труба.jpg‎|250px|thumb|Схема дозвукової аеродинамічної труби: 1 - конфузор (для додаткового прискорення повітряного потоку); 2 - напрям повітряного потоку; 3 - робоча частина з моделлю; 4 - коліно з поворотними лопатками (для усунення завихрень повітряного потоку); 5 - компресор; 6 - повітроохолоджувач]]
[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Схема надзвукової аеродинамічної труби: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-22T21:11:35Z

HA3AP: /* Класифікація */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, б — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток аеродинамічних труб найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші аеродинамічні труби були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток аеродинамічних труб йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові аеродинамічні труби Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових аеродинамічних труб і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових аеродинамічних труб з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в аеродинамічних трубах чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в аеродинамічних трубах знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Дозвукова_аеродинамічна_труба.jpg‎|250px|thumb|Схема дозвукової аеродинамічної труби: 1 - конфузор (для додаткового прискорення повітряного потоку); 2 - напрям повітряного потоку; 3 - робоча частина з моделлю; 4 - коліно з поворотними лопатками (для усунення завихрень повітряного потоку); 5 - компресор; 6 - повітроохолоджувач]]
[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Схема надзвукової аеродинамічної труби: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Файл:Дозвукова аеродинамічна труба.jpg

2014-06-22T21:06:35Z

HA3AP: HA3AP завантажив нову версію «Файл:Дозвукова аеродинамічна труба.jpg»: Дозвукова аеродинамічна труба

Дозвукова аеродинамічна труба

Аеродинамічна труба

2014-06-22T12:14:46Z

HA3AP: /* Принцип дії */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, б — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток аеродинамічних труб найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші аеродинамічні труби були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток аеродинамічних труб йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові аеродинамічні труби Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових аеродинамічних труб і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових аеродинамічних труб з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в аеродинамічних трубах чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в аеродинамічних трубах знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-22T11:28:54Z

HA3AP: /* Історія */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток аеродинамічних труб найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші аеродинамічні труби були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток аеродинамічних труб йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові аеродинамічні труби Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових аеродинамічних труб і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових аеродинамічних труб з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в аеродинамічних трубах чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в аеродинамічних трубах знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-22T11:22:00Z

HA3AP: /* Принцип дії */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аероупружність і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною.

Вентилятор, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму, засмоктує повітря крізь сопло і напрямну ґратку в робочу частину, де містяться досліджувана модель і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]], виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали з напрямними лопатями знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:59:09Z

HA3AP: /* Посилання */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
* [http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:56:59Z

HA3AP: /* Посилання */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:Гідрогазодинаміка]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:52:18Z

HA3AP: /* Принцип дії */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|250px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|250px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:ГІДРОГАЗОДИНАМІКА]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:50:28Z

HA3AP: /* Класифікація */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|350px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|350px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:ГІДРОГАЗОДИНАМІКА]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:48:10Z

HA3AP: /* «Типові» експерименти */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|350px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|350px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|left|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|center|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:ГІДРОГАЗОДИНАМІКА]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:46:53Z

HA3AP: /* Класифікація */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|350px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|350px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|left|250px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|center|250px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:ГІДРОГАЗОДИНАМІКА]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]

Аеродинамічна труба

2014-06-21T23:45:46Z

HA3AP: /* Література */

[[Файл:Windkanal.jpg|right|350px|thumb|Стенд NASA]]

'''Аеродинамі́чна труба́''' — експериментальна установка для дослідження явищ і процесів, що супроводжують обтікання тіл потоком газу. Одну з перших у світі аеродинамічних труб побудував у 1897 р. К. Е. Ціолковський.

== Принцип дії ==

Принцип дії аеродинамічної труби заснований на принципі відносності Галілея: замість руху тіла в нерухомому середовищі вивчається обтікання нерухомого тіла потоком газу. В аеродинамічній трубі експериментально визначаються діючі на літальний апарат аеродинамічні сили й моменти, досліджуються розподіли тиску й температури по його поверхні, спостерігається картина обтікання тіла, вивчається аэроупругость і т.д.

Принципова схема простої аеродинамічної труби з незамкненим потоком і закритою робочою частиною показана на мал.

Вентилятор 1, що приводиться в рух електродвигуном постійного струму 2, засмоктує повітря крізь сопло 3 і напрямну ґратку 4 в робочу частину 5, де містяться досліджувана модель 6 і давачі вимірювальних приладів. Далі повітря проходить крізь [[дифузор]] 7, виходячи в навколишній простір. Швидкість потоку в робочій частині регулюється зміною обертів [[двигун]]а. Рівномірність потоку в робочій частині забезпечується належною формою сопла та напрямною ґраткою.

Економічність аеродинамічної труби характеризується відношенням кінетичної енергії секундної маси повітря в робочій частині до потужності двигуна. [[Дифузор]], який значно зменшує кінетичну енергію повітря, що виходить з аеродинамічної труби, істотно поліпшує її якість. Ще кращі показники має аеродинамічна труба з замкненим потоком. В аеродинамічній трубі цього типу повітря, вийшовши з дифузора, крізь один або два зворотні канали 8 з напрямними лопатями 9 знову потрапляє в сопло. Необхідною умовою динамічної відповідності природного та модельованого явищ є рівність для обох явищ певних чисел — критеріїв подібності. Найважливішим критерієм подібності, при не дуже великих швидкостях, є число <br />
<div style='text-align: center;'>
'''R = lv/n''',
</div> <br />
де l — характерний розмір тіла, v — швидкість, n — кінематичний коефіцієнт в'язкості середовища.

Для досягнення великих '''R''' застосовують велетенські натурні аеродинамічні труби, де досліджуються тіла натуральної величини. При великих (надзвукових) швидкостях найбільше значення має число <br /> <div style='text-align: center;'>
'''М = v/a''',
</div> <br />
де a — швидкість звуку.

Для одержання великих М застосовують невеликі розміром швидкісні аеродинамічні труби. У швидкісних аеродинамічних трубах безперервної дії повітряний потік, що утворюється осьовим компресором, проходить крізь охолодні пристрої.

[[Файл:Аеродинамічна_труба_електродуги.jpg|left|350px|thumb|Аеродинамічна труба електродуги: 1 — центральний (грибоподібний) електрод, що охолоджується водою; 2 — стінки камери, перехідні в надзвукове сопло, охолоджувані водою; 3 — робоча частина з висотною камерою; 4 — модель; 5 — дифузор; 6 — дуговий розряд; 7 — індукційна котушка, що обертає дуговий розряд; I — контакти для підведення електричного струму дугового розряду; II — контакти для підведення електричного струму до індукційної котушки.]]
[[Файл:Дві_балонні_аеродинамічні_труби_з_підвищеним_тиском_на_вході_в_сопло_і_із_зниженим_тиском_на_виході_з_дифузора,_створюваним.jpg‎|350px|thumb|Дві балонні аеродинамічні труби з підвищеним тиском на вході в сопло і із зниженим тиском на виході з дифузора, створюваним: а — двоступінчатим ежектором і б — вакуумним газгольдером; 1 — компресор високого тиску; 2 — осушувач повітря; 3 — балони високого тиск; 4 — дросельний кран; 5 — ресівер сопла; 6 — сопло; 7 — модель; 8 — дифузор аеродинамічної труби; 9 — ежектори; 10 — дросельні крани; 11 — дифузор ежектора; 12 — швидкодіючий кран; 13 — вакуумний газгольдер; 14 — вакуумний насос; 15 — підігрівач повітря; 16 — радіатор.]]
[[Файл:Схеми_робочої_Частини_аеродінамічної_труби.jpg‎‎|center|250px|thumb|Схеми робочої частини аеродинамічної труби (а — закрита, би — відкрита, в — відкрита робоча частина з камерою Ейфеля): 1 — модель; 2 — сопло; 3 — дифузор; 4 — струмінь газу, що виходить з сопла; 5 — камера Ейфеля; 6 — робоча частина.]]

== Історія ==

Поява й розвиток А. т. найтіснішим образом пов’язане з розвитком авіації. Перші А. т. були побудовані в 1871 У. А. Пашкевичем у Росії й Ф. Уенхемом у Великобританії, а в наступні роки К. Е. Ціолковським і М. Є. Жуковським у Росії, Л. Прандтлем у Німеччині, братами У. й О. Райт у США, А. Г. Ейфелем у Франції й т.д. В 20-30-ті рр. розвиток А. т. йшов в основному по шляху збільшення їхньої потужності й розмірів робочої частини. У другій половині 40 х рр. почала швидкими темпами розвиватися реактивна авіація. Необхідність вирішення проблем аеродинаміки й динаміки польоту привела до того, що на початку 50 х рр. створюються великі трансзвукові й надзвукові А. т. Найважливіший елемент трансзвукова труба, що забезпечила принципову можливість проведення досліджень в області переходу через швидкість звуку, – перфорована робоча частина. Потужний імпульс, що сприяв розвитку гіперзвукових А. т. і появі спеціальних гіперзвукових газодинамічних установок, був отриманий в 60-ті рр. у зв’язку зі створенням балістичних ракет і космічних апаратів, що спускають. Специфічні завдання, що виникають при відпрацьовуванні літаків вертикального та короткого зльоту й посадки, привели до створення в 70 х рр. нового покоління дозвукових А. т. з перфорованими стінками робочої частини. Проблема істотного відставання значень одержуваних в А. т. чисел Re від тих, що реалізуються на практиці для багато літаків на трансзвукових швидкостях польоту була вирішена в 80-ті рр., коли була розроблена й реалізована концепція криогенної аеродинамічної труби.

Починаючи з 60-х рр. усе більш широке застосування в А. т. знаходять інформаційно-вимірювальні системи з електронно-обчислювальних машин, що забезпечили істотне збільшення обсягу фиксируемой інформації при одночасному різкому скороченні часу на її обробку. Усе більш широко використаються електронно-обчислювальні машини й у системах автоматичного керування аеродинамічними трубами.

== Класифікація ==

Аеродинамічні труби залежно від діапазону Маху чисел M розділяються на дозвукові (M = 0,15-0,7), трансзвукові (M = 0,7-1,3), надзвукові (M = 1,3-5) і гіперзвукові (M = 5-25); за принципом дії – на компресорні (безперервної дії), у яких потік повітря створюється спеціальним компресором, і балонні с підвищеним тиском; по компонуванню контуру – на замкнуті й незамкнуті.

Компресорні труби мають високий коефіцієнт корисної дії, вони зручні в роботі, але вимагають створення унікальних компресорів з більшими витратами газу й великої потужності. Балонні аеродинамічні труби у порівнянні з компресорними затратніші, оскільки при дроселюванні газу частина енергії губиться. Крім того, тривалість роботи балонних аеродинамічних труб обмежена запасом газу в балонах і становить невеликий час роботи: від десятків секунд до кілька хвилин. Широке поширення балонних аеродинамічних труб обумовлене тим, що вони простіші по конструкції, а потужності компресорів, необхідні для наповнення балонів, відносно малі. В аеродинамічних трубах із замкнутим контуром використовується значна частина кінетичної енергії, що залишилася в газовому потоці після його проходження через робочу область, що підвищує коефіцієнт корисної дії труби, при цьому, доводиться збільшувати загальні розміри установки.

У дозвукових аеродинамічних трубах досліджуються аеродинамічні характеристики дозвукових літаків, вертольотів, а також характеристики надзвукових літаків на злітно-посадочних режимах; крім того, вони використаються для вивчення обтікання автомобілів й інших наземних транспортних засобів, будинків, монументів, мостів й інших об’єктів. Випробовувана модель установлюється в робочій частині труби – відсіку, де створюється потік із заданими швидкістю, щільністю й температурою газу. Перед робочою частиною розміщаються елементи аеродинамічних труб, що забезпечують високу рівномірність потоку: форкамера – циліндричний відсік діаметр D і довжиною L~D і спеціально спроектоване дозвуковое сопло – конфузор. На початку форкамери встановлюються хонейкомб – ґрати з калібрів, трубок, розташованих уздовж осі аеродинамічних труб для усунення скосів потоку й роздрібнення великих вихрів. За ним розташовуються сітки, що вирівнюють значення швидкостей у поперечному перерізі потоку й турбулентні пульсації, що зменшують, швидкості. Важливу роль грає коефіцієнт стиснення аеродинамічних труб – відношення площі поперечного переріза форкамери до площі поперечного переріза робочої частини. З ростом коефіцієнта стиснення зменшується неоднорідність поля швидкостей потоку, а також ступінь турбулентності. У звичайних аеродинамічних трубах коефіцієнт стиснення дорівнює 8-10, у спеціальних малотурбулентних – 15-20. З робочої частини через дозвуковой дифузор і коліна з поворотними лопатками, що зменшують втрати енергії й запобігають утворення вихрів у ньому, потік надходить у компресор, що підвищує повний тиск, компенсуючи його втрати по контурі труби. За компресором розташовуються зворотний канал, що включає дифузор, коліна поворотних лопаток і повітроохолоджувач, що підтримує постійну температуру газу в потоці.

Компресорна трансзвукова аеродинамічна труба за схемою аналогічна дозвуковій. Для реалізації безперервного переходу через швидкість звуку в ній використається дозвукове сопло й робоча частина з перфорацією стінок, що також зменшує вплив границь потоку на обтікання моделі. Для збільшення числа Рейнольдса (Re) трансзвукові аеродинамічні труби зазвичай застосовуються з підвищеним тиском, що досягає (3-5)*105 Па. Промислові трансзвукові аеродинамічні труби мають поперечні розміри робочої частини до 3 м і потужність компресора до 100 Мвт.

У балонних трансзвукових аеродинамічних трубах для створення відповідного газового потоку широко використаються ежектори. При цьому витрата стисненого повітря в аеродинамічніих трубиїах з ежекторами при M = 1 може бути в 3-4 рази менше, ніж у прямоточній (без ежекторів). У деяких випадках для одержання трансзвукових швидкостей газового потоку використається модифікація ударної труби – труба Людвіга.

У надзвукових аеродинамічних трубах для одержання відповідних швидкостей газу застосовуються сопла Лаваля. Вони можуть бути змінними або регульованими (із гнучкими стінками). Гальмування надзвукового потоку після робочої частини супроводжується хвильовими втратами повного тиску, пов’язаними з утворенням стрибків ущільнення. Застосування регульованого надзвукового дифузора дозволяє істотно знизити ці втрати. Потужності компресорів великих надзвукових аеродинамічних труб з характерними розмірами поперечного перерізу робочої частини 1,5-2,5 м становлять 50-100 Мвт. У незамкнутій прямоточній балонній надзвуковій аеродинамічній трубі немає зворотного каналу, а заданий тиск у форкамері при падаючому з часом тиском в балонах підтримується за допомогою регулюючого дроселя.

Створення гіперзвукових аеродинамічних труб є складною проблемою, тому що моделювання гіперзвукового польоту вимагає відтворення в аеродинамічних трубах тисків гальмування. При гіперзвукових числах Маху інтенсивно ростуть втрати повного тиску при гальмуванні потоку й відповідно потребує перепади тиску в аеродинамічних трубах При числах M > = 4,5 повітря в аеродинамічних трубах необхідно нагрівати для запобігання його конденсації. Звичайно для дослідження гіперзвукових літальних апаратів використається комплекс експериментальних установок, оскільки не існує однієї аеродинамічної труби, що задовольняє всім необхідним для моделювання польоту параметрам.

Гіперзвукові балонні аеродинамічні труби «класичного типу» аналогічні надзвуковим балонним аеродинамічним трубам із часом дії порядку десятків секунд. У таких трубах підігрів здійснюється в омічних, електродугових або регенеративних підігрівниках. Потужність підігрівників для труб з робочою частиною діаметр 1 м становить 16-40 Мвт. Максимальний тиск в аеродинамічних трубах з дуговим підігрівником дорівнює 18-20 Мпа, що дозволяє моделювати політ гіперзвукових літальних апаратів тільки на більших висотах. Великий перепад тисків, необхідний для гіперзвукових аеродинамічних трубах, забезпечується системою ежекторів або - вакуумною ємністю.

Ряд найважливіших особливостей гіперзвукового польоту моделюється в різних спеціальних газодинамічних установках. Найбільш широке застосування для досліджень при більших тисках гальмування й натурних чисел Re знайшли ударні труби, хороші результати виходять в імпульсних трубах. Час дії цих установок дуже малий (0,005-0,1 с), тому, незважаючи на більші значення теплового потоку, область критичного перетину сопла не руйнується. Для одержання гіперзвукових швидкостей обтікання, близьких до натурних, використаються балістичні установки. Теплозахисні покриття досліджуються в теплових трубах з електродуговими підігрівниками. Поле на дуже великих висотах моделюється у вакуумних аеродинамічних трубах. Для дослідження деяких закономірностей гіперзвукових польотів використовуються гелієві труби.

[[Файл:Надзвукова_аеродинамічна_труба.jpg|left|300px|thumb|Надзвукова аеродинамічна труба: 1 — робоча частина; 2 — модель; 3 — аеродинамічні ваги; 4 — сопло; 5 — дифузор; 6 — випрямляючі грати; 7 — компресор з двигуном ; 9 — зворотний канал; 10 — теплообмінник; 11 — осушувач повітря.]]
[[Файл:Ударна_аеродинамічна_труба;_б_—_графік_зміни_тиску_в_ударній_трубі..jpg|center|300px|thumb|а — Ударна аеродинамічна труба; б — Графік зміни тиску в ударній трубі.]]

== «Типові» експерименти ==
[[Файл:Імпеллер_аеродинамічної_труби.jpg|275px|thumb|Імпеллер (робоче колесо) аеродинамічної труби ]]
* Вимірювання тисків по поверхні тіла.
Для дослідження необхідно виготовити'' дреновану'' модель тіла - в поверхні моделі роблять отвори, які з'єднуються шлангами з манометрами.

В гідродинаміці доведено, що тиск без змін передається поперек граничного шару, що дозволяє розрахувати опір тиску тіла за результатами вимірювання тисків.

* Вимірювання сил і моментів, що діють на тіло
Для дослідження необхідно підвісити модель на багатокомпонентному динамометрі (Аеродинамічні ваги) або на системі розтяжок, що дозволяє вимірювати натяг кожної розтяжки. Перерахунок сил і моментів, що діють на тіло здійснюється відповідно до критерієм подібності Рейнольдса.

* Візуалізація течій
Для вирішення цього завдання використовують вовняні нитки, наклеєні на поверхню моделі або закріплення на дротяній сітці. Можлива постановка експерименту з подачею кольорового диму в характерні зони потоку, але тривалість такого експерименту (у трубах з повторною циркуляцією повітря), як правило, досить мала внаслідок загального задимлення всього аеродинамічного тракту.

== Література ==

* Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985;
* Закс Н. А. Основи экспериментальной аэродинамики. М., 1953;
* Пэнкхерст Р., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах. Пер. с англ. II., 1955;
* Шухардин C., Ламан Н., Федоров А. Техника в ее историческом развитии. «Наука», 1982;
*Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: Судостроение, 1988.
*Справочник по теории корабля / Под ред. Я. И. Войткунского. В 3-х т. — Л.: Судостроение, 1987. — Т.1
*Физическая энциклопедия / Редкол.: А. М. Прохоров (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988, — Т.1 — С. 161—164 — 704 с., ил. — 100 000 экз.
* [http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0 Вікіпедія].

== Посилання ==
[http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Wind_tunnels?uselang=uk ВікіСховище]

[[Категорія:ГІДРОГАЗОДИНАМІКА]]
[[Категорія:Аеродинаміка]]