|
Описание конструкции коробочки Анастасии Принцип работы "коробочки" (далее это слово буду писать без кавычек) основан на принципе, называемом в аэродинамике эффектом Коанда (румынский ученый-аэродинамик). Пример использования эффекта можно увидеть практически во всех самолётах конструкции Антонова (см., например, рисунок 1), а также в других конструкциях (см. также рисунок 2 - Миг-25).
Рис.1 Высокоплан Ан-140
Рис. 2 Высокоплан Миг-25 Одним из проявлений эффекта Коанда является тот факт, что на верхней плоскости крыла за счёт разрежения создаётся 2/3 от всей подъемной силы, в то время, как в нижней части за счёт поддавливания - только 1/3. В частности, эпюра распределения давления по профилю крыла показана на рисунке 3.
Рис. 3 Распределение давления по всему профилю крыла Теперь представим себе, что, внутри профиля крыла - полость, заполненная водой (рис. 4). В нижней части коробочки - в районе максимального давления - через отверстия под действием избыточного давления входит воздух. Попадая в воду, воздух в виде пузырьков всплывает наверх, оставляя в воде все загрязнители, и, очищенный, выходит из коробочки через верхние ряды отверстий, где, благодаря разряжению, постоянно (во время движения автомобиля) присутствует эффект "подсасывания".
Рис. 4 Принцип очистки воздуха внутри Возникает два вопроса: "Как сделать так, чтобы вода через нижние отверстия не вытекала из коробочки?" и "Как заставить воздух активнее перемешиваться с водой для максимальной очистки от загрязнений?". Ответ на эти оба вопроса - во внутренней конструкции коробочки (смотри рис. 5).
Рис. 5 Принцип очистки воздуха внутри От нижнего, всасывающего, отверстия 1 идет трубочка 2, которая верхним концом находится выше уровня воды. Трубочка 2 накрыта сверху стаканчиком 4, который не имеет контактов с трубочкой и крепится стойкой 6 к верхней поверхности коробочки. Таким образом, мы получаем чернильницу-"невыливашку", которая не только препятствует вытеканию воды из коробочки, но и выполняет роль турбулизатора воздушного потока, активизируя смешивание воды с очищаемым воздухом. Иначе говоря, "невыливашка" - это подобие установки "циклон" в пылесосах с водяным фильтром (хотя я, вообще-то, конструкции таких пылесосов не знаю). Воздух под давлением снизу проходит через трубку 1, пузырится и выдавливается из стаканчика 4 и в виде пузырьков 5 выходит через отверстия 7 наружу. Нужно отметить, что для предотвращения выплёскивания воды через верхние отверстия, необходимо, чтобы они имели небольшой зазор краёв внутрь коробочки. Конечно, экспериментальным путём предстоит подобрать оптимальную степень заполненности коробочки водой, а также оптимальный угол атаки коробочки (угол между хордой профиля и потоком набегающего воздуха - см. рис. 6), однако это уже второстепенные задачи, не имеющие принципиального значения и не требующие больших затрат времени и сил.
Рис. 5 Принцип очистки воздуха внутри Для простоты серийного изготовления коробочки, целесообразно её выполнить из двух пластиковых частей - верхней и нижней (рис. 6). На нижней крепится трубочка от нижнего отверстия, на верхней - стаканчик турбулизатора. Соединение частей осуществляется болтиками "в потай", для чего на передней и задней законцовках предусмотрены "наплывы".
Рис. 6 Конструкционное исполнение коробочки С помощью предлагаемого технологического членения изделия можно изготавливать самые разнообразные по стилю и дизайну формы коробочек. Например, для одних будут предпочтительны стреловидные формы модели "Крыло" (см. рисунок 7), а для других - другие модели, например, те, которые представлены на рисунке 8.
Рис. 7 Один из примеров возможного дизайна исполнения коробочки
Рис. 8 Различные варианты плана коробочки: Рассмотрим кратко места крепления коробочки на транспортном средстве. При расположении над передним бампером автомобиля (рис. 9, наиболее оптимальное место, по-моему) коробочка будет фильтровать воздух, попадающий вместе с пылью поднимаемой, с полотна автодороги, а также выхлопные газы впередиидущего транспорта.
Рис. 9 Пример установки коробочки над передним бампером автомобиля. При установке под передний бампер эффективность коробочки повышается, однако уменьшается клиренс - световой зазор под днищем, что снижает проходимость транспорта, в связи с чем такая установка целесообразна на городских автобусах, которым нет нужды "скакать" по кочкам и оврагам (рис. 10).
Рис. 10 Пример установки коробочки под передним бампером автобуса. Под задним бампером коробочка очищает, в первую очередь, газы, выходящие из самого автомобиля, однако в этом месте она может, во-первых, быстро закоптиться от конденсирущихся выхлопов двигателя, а во-вторых, отверстия будут в непогоду забиваться дорожной грязью от задних колёс (рис. 11).
Рис. 11 Пример установки коробочки под задним бампером автомобиля. Изготавливая коробочку из полиэфирной смолы (обычный пластик, распространенный во всём мире), можно расширить ассортимент до широких пределов, что позволяет подобрать необходимый фасон коробочки даже для автомобилей "ретро" (рис. 12).
Рис. 12 Пример установки декоративного исполнения коробочки на автомобиле "ретро". Теперь некоторые замечания и рекомендации. а) Как уже сказано выше, уровень заполненности коробочки водой необходимо подобрать экспериментально; б) Стоит ли подбирать профиль коробочки точно в соответствии с рекомендациями, существующими в авиации - не знаю. Ведь скорости у авто гораздо ниже, чем у самолёта, поэтому требования к обтеканию - соответственно, тоже. Возможно, для обеспечения более сильного напора воздуха через коробочку стоит просто увеличить угол атаки до 15-20° . Однако для наиболее дотошных могу выслать каталог авиационных профилей NASA (извините, но профилей ЦАГИ не имею); в) Возможно, стоит предусмотреть на торцах (законцовках) коробочки вертикальные гребни (рис. 13), которые будут препятствовать перетеканию через торцы воздуха из нижней части под коробочкой в верхнюю, разреженную. А может, этого и не нужно, не знаю, скорости-то не авиационные, поэтому наверняка сказать сразу не могу;
Рис. 13 Вид спереди коробочки. г) Если посмотреть на коробочку спереди (рис. 13), то станет видно, что с одного края в верхней части находится пробка для заливки чистой воды, а с другого (в нижней части) - пробка для слива отработанной жидкости. При одновременно открытых обеих пробках легко осуществляется промывка струями воды внутренней полости коробочки. Желаю всем удачи в экспериментировании ПерС
|
