Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35

вдоль образующих даже небольшие по сравнению с их диаметром детали. Простое сложение ветровой нагрузки на основную принимаемую гладкой конструкцию с нагрузкой на эти детали приводит к большой ошибке. При закризисном обтекании коэффицнент лобового сопротивления трубы с различными накладками увеличивается до 1,0-1,2 (см. рис. 3.28). Ветровую нагрузку на обстройки учитывают отдельно и суммируют с нагрузкой на трубу. Например, лобовое сопротивление ветру цилиндрической или конической трубы, шаровой емкости будет значительно больше, если на ней устроена лестница. Расположенные на трубе небольшие детали приводят, кроме того, к появлению подъемной силы, которая, суммируясь с лобовым сопротивлением, увеличивает нагрузку и может стать в некоторых случаях причиной регулярных колебаний (см. рис. 3.29) и даже разрушения трубы.

Для различных целей применяют решетки, ветровая нагрузка на которые является основной. Например, отражающие поверхности радиолокаторов (радаров), радиотелескопов, антенн для космической связи и радионавигации для снижения ветровой нагрузки на них, если это возможно по технологическим соображениям, выполняют решетчатыми. Знаки речной и прибрежной навигации в виде решетчатых щитов - другой пример.

Решетки могут быть с различным заполнением (сплошностью) и из разного профиля стержней (круг, прямоугольник, квадрат и другие сечения). К решеткам часто относят перфорированные пластины. Вообще, коэффициент лобового сопротивления решеток не связан линейно с коэффициентом заполнения: ветровая нагрузка на него снижается медленнее роста сквозно-сти пластинки.

Коэффициенты лобового сопротивления плоских решеток из прямоугольного сечения пластин со скошенными краями -фасками (Геттинген):

при ф=0,5 с:=0,93 1,86;

» ф=0,4 с:=0,83/2,1:

» Ф=0,33 с=0,73/2,19,

решеток из прямоугольных пластин без фасок:

ппи ф=-0,67 с: 1,03/1,55;

» ф=0,5 сл:=0,93/1,86;

» ф=0,4 сл;=0,88/2,2;

» ф=0,33 с;=0,77/2,3.

В числителе приведены значения коэффициента Сх решетки, отнесенные к площади щита по наружным обводам, в знаменателе - к суммарной площади всех пластин.

Для проверки прочности при кручении и несущей способности поддерживающей решетку конструкции необходимо знание боковой силы. Наибольшее значение ее у решеток будет при угле скольжения р = 60-7-70°, оно равно приблизительно 0,15 ло-

бового сопротивления. Это значение коэффициента боковой силы примерно одинаково при любом коэффициенте заполнения решетки.

Коэффициент лобового сопротивления решетки из круглых стержней или проволоки принимают 0,67 сопротивления решетки из пластин без фасок. Характерно, что сопротивление решетки, отнесенное к теневой площади всех пластин, понижается с увеличением коэффициента заполнения. В среднем коэффициент лобового сопротивления решетки из пластин можно принять равным коэффициенту сопротивления длинной пластинки; ошибка возрастает с увеличением коэффициента заполнения. Фаски у пластин немного снижают сопротивление решетки.

Коэффициенты лобового сопротивления решетки из перекрещивающихся полос, круглых стержней, проволоки или в виде перфорированных пластин зависят от степени заполнения. Например, коэффициент Сх перфорированной квадратной пластины при ф = 0,2 равен 1,65, при ф = 0,28 равен 1,5. При увеличении значения ф он в пределе равен сопротивлению сплошной пластины. Коэффициент лобового сопротивления решетки, выполненной из перекрещивающихся круглых стержней, при ф = 0,56 и обтекании до кризиса равен 1,0. Характерно, что наибольшее сопротивление потоку будет при действии его по нормали, в отличие от сопротивления сплошной пластинки, у которой наибольшее значение, равное 1,4-1,5 лобового сопротивления, оказывается в окрестности угла р = 40°. Величина коэффициента тангенциальной боковой силы рещетчатой пластинки обычно не более 0,3 коэффициента лобового сопротивления при а = 90°.

Во многих радиотехнических устройствах наряду с плоскими решетками применяют конструкции в виде параболоида вращения или параболического цилиндра со сплошной или решетчатой отражающей поверхностью. Ниже приводятся опытные аэродинамические коэффициенты параболического радиотелескопа диаметром 25 м, установленного в Боннской обсерватории (ФРГ). Отражающая поверхность его выполнена из перфорированных листов с размером ячеек 10X10 мм, толщина перегородок 2 мм, коэффициент заполнения 0,4. Коэффициент лобового сопротивления при действии ветра нормально к плоскости раскрыва 0,695, с тыльной (противоположной) стороны 0,676, при ветре, параллельном плоскости: Сж = 0,131; Су = 0,031; Ст=0,0192. При угле атаки 45° к плоскости Сд; = 0,459 и 0,498; = 0,120 и -0,166; Ст=0,035 и 0,016; здесь первые цифры относятся к действию ветра с тыльной стороны, а вторые -с лицевой. Эти коэффициенты отнесены к площади раскрыва радиотелескопа, равной 491 м. Если коэффициент лобового сопротивления отнести к проекции теневой площади всех стержней решетки (за вычетом отверстий в листах), то он будет 1,69-1,74, т. е. будет равен коэффициенту лобового сопротивления решетчатой фермы с большим заполнением (см. рис. 3.32). В действительности, коэффициент запол-

нения немного больше, если учесть кривизну отражающей поверхности.

Расчетная ветровая нагрузка на параболические или подобные типы антенн может быть в 1,4 раза больше, чем при лобовом ветре. Это будет при углах атаки 30-40°. Кроме того, при положении оси вращения в горизонтальной плоскости не на оси нулевых аэродинамических моментов возникает пульсирующий за оборот крутящий момент, величина которого зависит от направления и скорости ветра, а также от скорости вращения антенны. В параболических антеннах ось нулевых моментов расположена от вершины параболы на расстоянии 0,1-0,2 диаметра в сторону излучения.

Для вращающихся антенн-локаторов большое значение имеет величина аэродинамического момента, определяющая мощность приводов вращения. Оптимальные моменты относительно осей у и Z достигаются выбором положения оси вращения антенны, которое определяется по материалам исследования моделей в трубе.

В стационарных условиях, т. е. без вращения антенны, наибольшее значение момента получается в окрестности углов 70 и 130°. Для сглаживания пиков моментов, неблагоприятно отражающихся на точности отсчетов, применяют закрылки-стабилизаторы. Это делают, несмотря на увеличение коэффициентов Сх и Су-, последний может возрасти в 2 раза и даже изменить свой знак. Радикальным решением является выдвижение оси вращения в направлении излучения антенны, что совместно с действием закрылок снижает аэродинамический момент в 2 раза и .более.

Установка на параболической антенне козырьков-обтекателей снижает ее лобовое сопротивление на 10-20%. Заметное действие козырьков сказывается при радиусе закруглений, соизмеримом с диаметром параболы.

Статические аэродинамические моменты параболических антенн (полных или усеченных) мало зависят от числа Рейнольдса, что упрощает моделирование.

Основное влияние на величину и характер зависимости аэродинамических коэффициентов антенны от угла атаки (поворота) имеют скорость вращения п и скорость ветра V, или, иначе говоря, число Струхаля:

где L-наибольший размер антенны, например диаметр параболы или длина усеченного параболоида.

Для постоянно вращающихся антенн существенное значение имеет, кроме того, снижение величины среднеквадратичного момента, которым определяется мощность привода.

Неравномерность вращения антенны за оборот вносит ошиб-