к.т.н. и д.
Гадаборшева Т. Б., с. Самохвалова Е.С.
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет,
улица Академическая,1, Волгоград, 400074, Россия
Краткая история развития и применения дефлекторов в России.
Аннотация
В статье рассматриваются виды
дефлекторов, его разновидности и практическое использование в системах
гражданской, промышленной вентиляции и транспорте, как в Российской Федерации,
так и за рубежом.
УДК 697.921.2(09)
Ключевые слова: история
развития, дефлектор, установка,
конструкция.
Keywords: history of
development,deflector, installation, design.
Рассматриваемая тема сегодня утратила свою популярность в России, ввиду своей уникальности, несмотря на богатую
историю и созданных большого числа конструкции, поэтому предлагается провести
краткий экскурс по истории развития дефлекторов и их применения.
Дефлектор (от лат. deflecto — отклонять) — аэродинамическое устройство, устанавливаемое над вентиляционным каналом, дымоходом.
Применяется для усиления тяги в канале за счёт эффекта
Бернулли: чем больше скорость движения потока воздуха при изменении
поперечного сечения канала, тем меньше статическое давление в этом сечении[1]. По существу, дефлектор
имеет ту же цель, что и вытяжной вентилятор. Установки отличаются простотой
конструкции, надежностью эксплуатации и эффективностью, вне зависимости от
условий помещения и внешних температурных данных.
Дефлекторы получили широкое применение за
рубежом в системах естественной вентиляции промышленных, гражданских сооружений
и даже в транспорте, а в России практическое применение остается
респектабельным в основном за промышленными зданиями.
Изначально простейшим видом дефлектора являлось
вертикально стоящий канал. Но дальнейшие изучения привели к следующему.
Изучая скудные сведения нами было определено,
что в России впервые исследования были
проведены В.Г.Залесским, Н.А.
Архангородским, С.М. Кореневским.
По материалам журнала (Москва, 1902г.) профессор
В.Г. Залесский приводит подробный анализ наблюдений профессора Вольперта,
описываются наиболее «замечательные флюгарки и дефлекторы». По мнению
Залесского, весьма удачно придумано устройство Брунинга, которое несколько
сходно с вольпертовским, однако при направлении ветра снизу вверх обещает более
благоприятные результаты. Рассматривались так же результаты усовершенствования
всасывающих головок проф. Виндгаузеном и Бюзингом.
Рис.1
Всасывающая головка (Виндгаузена и Бюзинга)[2]
Свой основной вклад в продвижение дефлекторов в
России внес и Н.А. Архангородский, будучи корабельным инженером, спроектировал дефлектор, применяемый
на судах. Вертикальный разрез дефлектора и вид его сверху с частичным разрезом
представлен на Рис.2. Дефлектор, снабженный круглой вставкой, образующей со
стенками кольцевой расширяющийся канал, суженная часть последнего сообщена
через днище дефлектора с наружным воздухом, чем достигается одновременная
возможность использования напора ветра как с подветренной стороны – благодаря
эжекции, так и с наветренной – инжекции.
Рис.2 Вертикальный разрез и вид дефлектора
Архангородского сверху с частичным разрезом
Всестороннее исследование, проведенное
профессором Архангородским над свойствами и возможностями дефлекторов,
привели к его модернизации.
Эти дефлекторы изображенные на Рис.3 чрезвычайно
просты, а так же создают значительное разряжение, но при условии направления
ветра непосредственно в их затылок. Выходное отверстие дефлектора, находясь на
подветренной стороне, оказывается в сфере наибольшего разряжения. Выгодное
положение дефлектора достигается простой его перестановкой в зависимости от
направления ветра, что не представляет затруднений с уровня палуб. При
применении подобного типа дефлекторов как вытяжных устройств на зданиях,
установка их в положение должна
осуществляться автоматически.
а б
Рис.3 а - упрощенные «судовые» дефлекторы, б –
вращающаяся всасывающая головка с воздушным винтом[2]
Первоначальные шаги были заложены, оставалось за
дальнейшим-улучшением действия дефлекторов, которое достигается окружением
выходного отверстия вытяжного канала и разнообразного вида насадок. Последние
способствуют приданию благоприятного направления движения ветра над выходным
отверстием.
Данные устройства могли быть изготовлены из
различных материалов – будь то обожженная глина, оцинкованное железо или же
дерево.
Рис.4
Всасывающая головка из обожженной глины[2]
Первые усовершенствованные модели - дефлектор
системы Вольперта, Робертсона и другие были изготовлены в 30-40-х годах на
германском заводе John(Ион)
в городе Эрфурте.
Упрощенные «судовые» дефлекторы не исключались
доработкой– парус в виде вертикальной плоскости и оси вращения, опирающейся на
подпятник, ось проходит через направляющую, укрепленную в вытяжной трубе, как
показано на Рис.5. Это устройство автоматически поворачивающиеся по ветру,
называются «флюгарками». Но они страдают недостатком, что вследствие ржавления
оси, подпятника и направляющей и засорения их они перестают поворачиваться по
ветру и при определенном направлении ветра в открытое их отверстие превращаются
из вытяжных устройств в нагнетающие.
Рис.5
устройство «флюгарки» используемые на судах
Наиболее интересным к возможности дальнейшего исследования
среди дефлекторов являлось устройство «Шанар-Этуаль», из-за своеобразной формы
влияющей на принцип действия (показан на Рис.6)
Рис.6
Дефлектор «Шанар-Этуаль»
В
горизонтальном разрезе, как показано на Рис.7, имеет форму семиконечной звезды
со срезанными концами.
Рис.7
Горизонтальный разрез устройства «Шанар-Этуаль»
Боковая поверхность образуется семью
согнутыми и вертикально установленными
листами железа, создающими своими краями семь вертикальных щелей. При любом
направлении ветра сумма площадей щелей, находящихся с наветренной стороны
дефлектора, меньше суммы площадей щелей, оказывающихся с подветренной стороны,
т.е. в сфере разряжения, создаваемого
обтекающим дефлектор воздухом, движимым ветром. Благодаря этому дефлектор создает при любом направлении
ветра отсасывающее действие на устье канала, на котором установлен. Но в виду
сложности изготовления монтажа и эксплуатации данный вид дефлектора не нашел
широкого распространения.
Более
рациональна и высоко предпочтительна конструкция дефлектора Шанар, при которой щели прикрыты вертикальными
щитками (удерживаемыми лапками), как
показано на Рис.8, в целях ограждения
этих щелей от заноса в них дождя, снега или же песка.
Рис.8 Щитки в устройстве «Шанар» и/или
«Шанар-Этуаль»
Интенсивность работы дефлектора Шанар несколько
различна при направлении ветра непосредственно на противолежащий защитный щиток
и в промежуток между двух щелей, последнее более благоприятное. Преимущество
состоит в том, что перед щелями никакого сопротивления проходящему воздуху не
оказывает. Объясняется это тем, что благодаря большой площади всех выходных
щелей дефлектор работает как диффузор, покрывающий свое собственное
сопротивление проходящему воздуху за счет уменьшения скорости прохода воздуха
через щели. Исчерпывающими работами по вопросу о производительности дефлекторов
«Шанар» следует считать опытный материал в «Атласе вентиляторов и дефлекторов»
(Госмашметиздат,1934).
Наиболее распространёнными в России являются
дефлекторы ЦАГИ и/или «Цилиндрические» – исследованная и изученная работа
В.И.Ханжонкова. Его первоначальная спроектированная работа представлена на
Рис.9.
Рис.9
Дефлектор «ЦАГИ».
Сущность
изобретения состоит в том, что у дефлектора содержащего цилиндрический патрубок
с насажанным на него коническим диффузором, снабженным снаружи конусным
щитком-козырьком и установленным над выходным отверстием конического диффузора
конусным зонтом-колпаком. Верхняя часть диффузора, щиток-козырек и зонт-колпак
охвачены цилиндрическим кожухом, и все эти детали соединены между собой
лапками. В
настоящее время в основном применяется усовершенствованные модели этой
конструкции.
Как уже отмечалось, интенсивность работы
дефлекторов зависит в основном от ветра и его скорости, что в свою очередь
влияет на габариты устройства и угол установки дефлектора, под которым он
обдувается.
Из зарубежных трудов следует отметить
систематическое исследование, проведенное
Г. Ритшелем в 1906 и 1910гг., затем сотрудников Национального
бюро научных и промышленных исследований и изобретений во Франции, работы Шренка
и Савониуса в Геттингенской аэродинамической лаборатории[3].
Широко поставленные эксперименты над
многочисленными конструкциями дефлекторов были произведены в 1909 году в
лаборатории по отоплению и вентиляции при Шарлоттенбургском политехническом
институте.
Исследования и разработки новых видов
дефлекторов потеряли свою популярность, ввиду применения в системах вентиляции
электрических побудителей тяги.
Данный обзор не является полным. Авторы
использовали имеющийся доступный материал, изучая как электронный ресурсы, так
и букинистической литературой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. «Википедия», статья
«Дефлектор»[Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://ru.wikipedia.org/wiki/%C4%E5%F4%EB%E5%EA%F2%EE%F0
2. И. Кертинг. Отопление и
вентиляция и устройства отопительных и вентиляционных установок./Авторизованный
перевод с последнего немецкого издания инженера Г.В.Рабиновича// Русское
издание «БИБЛИОТЕКИ ГЕШЕН», Книгоиздательство «НАУКА И ЖИЗНЬ» Берлин-Рига – С.
105-108
3. Г.В. Авилов – Возможные
пути совершенствования дефлекторов // Сборник научных трудов по санитарной
технике. – 1971. – № 3. – С. 88–90.
№47066 Авторское
свидетельство на изобретение Н.А. Архангородского, заявленному от 21 мая 1934г.
(спр. о перв. № 147951).
«Атлас вентиляторов и дефлекторов»,
Госмашметиздат, 1934г..
Дефлектор Ханжонкова (патент РФ № 2087809)
«Флюгарки или дефлекторы» В.Г. Залесский,
«Художественный сборник работ русских архитекторов и инженеров», Москва, 1902г.