Гиперболическое сопло

Класс 14 с, 1269848 СССР САНИЕ И АВТОРСК Астафь ИПЕРБОЛИЧЕСКОЕ СОПЛ преля 1945 г. ва М 9752,3380 О Завале том, что прн под янин, независимо ходе пз сопла б снов". Предметом изобретения является сопло, ограниченное двумя соосными однополостными гиперболоидами, соединенными между собой направляющими лопатками, образующими систему вращения.Известные сопла подобной конструкции предназначаются для реализации потока, в котором частицы газа движутся по прямым линиям Гпо Образующим семейства соосных однополостных гиперболоидов, представляющих поверхности тока),Особенность сопел такого рода состоит в держании на входе в сопло потока в равномерном состо от значения параметров этого состояния, поток на вь удет оставаться всегда равномерным.В предлагаемом сопле граничные гиперболоиды 1 н 2 (фиг, 1), оставаясь соосными (за ось гиперболоидов принимаем ось х), имеют различные асимптотические конусы, причем задается строгая зависимость между углом ( образующей асимптотического конуса гиперболоида с осью х и радиусом т горлового круга гиперболоида:М 7 = 1 Се" - 1, (1) где С и К - произвольные постоянные, причем С э 1, К)0, е - о ние натуральных логарифмов.Формула (1) служит для построения не только гиперболоидов, но и направляющих лопаток. Горловые круги граничных гиперболоидов предполагаются лежащими в одной плоскости ортогональной оси системы. Возьмем в этой плоскости прямую 1 У (фиг. 3), проходящую через общий центр горловых кругов. Если вдоль этой прямой У перемещать прямую 1/ так, чтобы она, оставаясь ортогональной прямои У, была наклонена к оси под углом;, связанным с расстоянием гмежду осью х н прямой Р с помощью формулы (1), то геометрическое место прямых определяет прямой коноидсо стрикционной прямой У, Если на пря69848 мой 1/взять по обе стороны от прямой С точки Я и У, удаленные о С на расстояния 5, и 5 то при движении прямой У точки % и Х опишут на Е эквидистанты 5, и 5В предлагаемом сопле за направляющую лопатку 3 (фиг. 1 и 2) принят кусок коноида Е, ограниченный эквидистантами Я, 5 и прямолинейными образующими, удаленными от осп х на расстояния г, и г., (фиг. 3).Если 5 и г принять за параметры поверхности, то декартовы координаты х, д, 2 выражаются через 5 и г следующим образом:(2) что после исключения я и г дает: Для определения давления р, плотностии модуля скорости ыслужат уравнения;р=с; (4) и-- ;С, Г 2 и 1- С,."-; (5)П2 иув =- (6)Ь,Ь, =к - ,-1, (7) где в - расстояние по прямолинейной образующей соответспдющего коноида от плоскости горловых кругов.Из уравнений (4), (5), (6), (7) следует, что эквидистантные поверхности, получающиеся вращением эквидистантных линий в = сопМ около оси х, являются поверхностями равномерного состояния потока,Если в плоскости горловых кругов поток достигает критического состояния, то при переходе через эту плоскость поток перерождается из дозвукового в сверхзвуковой и наоборот, Таким образом, предлагаемое сопло может выполнять функцию сопла Лаваля,Обоснование уравнений, определяющих геометрию предлагаемого сопла и состояние потока в нем, получается из рассмотрения никеследующей модели идеального потока с непрерывно распределенными бесконечно тонкими лопатками (связями), образующими систему вращения.Пусть вектор Д=Ф (з,г,о) (8) определяет три непрерывных семейства поверхностей з=сопй; г - -сопй; -=сопз 1, удовлетворяющих следующим условиям.Семейство р=сопМ есть семейство гладких непересекающихся поверхностей, образующих систему вращения. Примем за ось системы ось х. Семейство г = сопз 1 есть семейство гладких непересекающихся соосных поверхностей вращения с осью вращения х,Если я=О - некоторая гладкая поверхность вращения, соосная с семейством =сопз 1, но не принадлежащая ему,.тс за семейство г=сопз 1 принимаем семейство эквидистантных поверхностей в предположении, что измерение расстояний производится от поверхности з .= О по дугам конгруэнции кривых г = сопз 1, о =- сопз 1.Пусть в пространстве з, г, р совершается установившийся поток идеального газа через поверхность 3 =- О.(13)10 (г)0- (г ) + г-"дй дЯ Из тождества (12) следует Ь,=- О,Описанный выше вариант сопла соответствует случаюБ .= и = О,= О, -. = О,(15) что в силу равенств (13) приводит к решениям: д(г) = . -, а(г) =- сопз 1, р(,") =-О, (16)Се"+1Уравнения (16) вместе с уравнениями (11) определяют поверхности р = сопяТ, реализующие поток цо коцгруэцвиц прямых. Предмет изобретения Гиперболическое сопло, образованное двумя соосцыми одцополост-ыми гиперболоидами вращения, связанцыхп между собой рядом направляющих линейчатых поверхностей, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что асимптотические конусы граничных гиперболоидов различны, причем, с целью реализовать течение газа переменного состояния по прямым линиям, задается определенная геометрия сопла, характеризуемая формулой: 1 д- = 1, Се - 1,Р. - радиусы горловых кругов граничных гиперболоидов;- кратчайшее расстояние образующей лннейчатой поверхности от оси сопла;- угол этой образующей с осью сопла;- произвольные постоянные;- основание натуральшях логарифмов. где г,где д (г) - мнимая полуось гиперболоида с горловым кругом радиуса г,С помощью системы (11) четвертое уравнение (10) црцводится к тождеству:69848 М Фиг / Техред А. А. Кудривицкаи Корректор С. Ю. Цвери Гриц Редак Объем 044 изд. л.Цена 5 коп.открытии Х 108,16 Комитете по делам изобретений при Совете Министров СССР а, Центр, М. Черкасский пер., д. Мос зловская областная типография Труд, г Орел, ул. Ленина, 1. одп. к печ.22/1-63 г.с 3584ЦБТИ при Формат бум. Тираж 200