Устройство для создания подъемной силы (варианты)
Формула / Реферат
1. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в виде тора, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, отличающееся тем, что оно снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3≤S1/S2≤3,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8b≤L1≤2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах 0,7b≤L2≤3b, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель.
2. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в форме замкнутой объемной петли, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории прохождения рабочей среды, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, отличающееся тем, что оно снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3≤S1/S2≤3,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8b≤L1≤2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах 0,7b≤L2≤3b, устройство в центре дополнительно снабжено центральным распределительным узлом для изменения траекторий периферийного и центрального потоков, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель.
3. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, отличающееся тем, что трубообразный корпус имеет цилиндрообразную форму с торцевыми элементами, имеющими изнутри спрофилированные поверхности для обеспечения разворота потока рабочей среды на 180°, устройство снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3≤S1/S2≤3,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, по ходу потока после последнего крыла на участке поворота потока установлен дополнительный разделительный трубообразный элемент, снабженный внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8b≤L1≤2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах 0,7b≤L2≤3b, в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, согласно методу "труба в трубе" установлена трубообразная перегородка, жестко связанная с корпусом и которая совместно с торцевыми элементами служит для создания замкнутой траектории движения среды, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного трубообразной перегородкой и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с указанной перегородкой, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель.
Текст
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ (ВАРИАНТЫ) Варианты изобретения относятся к авиации и могут быть использованы при создании летательных аппаратов, а также транспортных и грузоподъемных средств. Для получения технического результата - снижения энергетических потерь на создание и изменение вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, - в устройстве для создания подъемной силы, содержащем трубообразный корпус,нагнетатели, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла,направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла,систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, согласно изобретению в первом варианте устройства трубообразный корпус имеет вид тора,во втором варианте - форму замкнутой объемной петли, в третьем варианте - цилиндрообразную форму. При этом каждый вариант устройства снабжен соответствующими отличительными узлами,обеспечивающими достижение заявленного технического результата.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: АХМЕДЖАНОВ АЛИБИ ХАКИМОВИЧ (KZ) Изобретение относится к авиации и может быть использовано при создании летательных аппаратов,а также транспортных и грузоподъемных средств. Известно устройство для создания подъемной силы в виде летательного аппарата, в котором между нижней и верхней частями круглого корпуса, содержащими центральные нагнетатели в виде горизонтально расположенных вентиляторов, в зоне кольцевой полости закреплено кольцевое крыло в виде перевернутой тарелки с плоско-выпуклой в сечении формой, летательный аппарат для забора воздуха содержит нижние и верхние воздухозаборные отверстия (узел для связи с внешней средой), рулевые щитки и силовое устройство (приводной двигатель) для нагнетателя (патент RU2061627, МПК C15 B64 С 29/00 от 10.06.1996). Подъемная сила возникает вследствие несимметричного обтекания крыла (Физический энциклопедический словарь/Главный редактор A.M. Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1983,928 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. I. Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла. Учебник для втузов. - М., Высшая школа, 1976, 384 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. II. Методы аэродинамического расчета. Учебник для студентов ВТУЗов. - 3-е издание, переработанное и дополненное. - М., Высшая школа, 1980, 416 с.), при этом вышеуказанное устройство характеризуется неэффективным управлением изменения вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, неэффективным управлением движения в пространстве, что связано с ограниченностью степени свободы движения таких узлов, как закрепленное кольцевое крыло, рулевые щитки. Известно устройство для создания подъемной силы (инновационный патент РК 22499, МПК В 64 С 29/00 от 17.05.2010), содержащее корпус, жестко связанный с корпусом нагнетатель с приводным двигателем, кольцевое крыло, имеющее в сечении аэродинамический профиль, корпус разделен в горизонтальном направлении перегородками на зоны, а корпус вместе с кольцевым крылом, закрепленным в зоне, разделен в вертикальном направлении перегородками на сектора, устройство содержит нагнетатель и распределительные средства на периферии и в центральной части, перед передней кромкой кольцевого крыла в каждом секторе установлен направляющий аппарат, устройство снабжено регулирующими средствами и системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды в виде теплообменника и/или впускным-выпускным средством (узлом для связи с внешней средой). Наиболее близким аналогом-прототипом являются два варианта устройства для создания подъемной силы, конструкции которых описаны в источнике информации (Инновационный патент РК 23001,МПК В 64 С 29/00 от 15.10.2010) и с помощью которых осуществляется реализация способа создания подъемной силы путем организации потока среды для обтекания крыльев по замкнутой траектории. Оба варианта устройства-прототипа содержат трубообразный корпус, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты,каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды в виде теплообменного аппарата и/или впускное-выпускное средство (узел для связи с внешней средой). При этом в случае устройства-прототипа по первому варианту оно имеет трубообразный корпус в виде тора, а в случае устройства-прототипа по второму варианту оно имеет трубообразный корпус в форме замкнутой объемной петли, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории прохождения рабочей среды, и оно дополнительно снабжено центральным распределительным средством, которое необходимо для организации потока среды по указанной замкнутой траектории (здесь авторы отмечают, что, хотя охранный документ на изобретение (Инновационный патент РК 23001, МПК В 64 С 29/00 от 15.10.2010) выдан на объект "способ", из него выявляется, становится известным прототип-устройство для заявляемого объекта "устройство". В источнике информации (Инновационный патент РК 23001, МПК В 64 С 29/00 от 15.10.2010) приводится описание конструкции указанного прототипа-устройства (двух его вариантов), с помощью которого осуществляется реализация способа создания подъемной силы путем организации потока среды для обтекания крыльев по замкнутой траектории, описывается способ использования, действие (работа) его. Этот прототип является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение, он известен из источника (Инновационный патент РК 23001, МПК В 64 С 29/00 от 15.10.2010), характеризуется совокупностью признаков, наиболее сходной с совокупностью существенных признаков заявляемого объекта). В известных объектах нагнетатели могут быть различными - центробежными, осевыми и т.д., а силовое устройство для нагнетателя может быть в виде различных приводных двигателей (Новый политехнический словарь/Главный редактор А.Ю. Ишлинский. - М.: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 2000, 671 с.). Общими недостатками указанных аналогов являются высокие энергетические потери при создании и изменении вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, из-за повышенного отрицательного влияния возникающих распределенных аэродинамических сил на поверхности проходного канала, возникающих как "наведенные" (или"индуктивные") аэродинамические силы, и повышенного отрицательного влияния возмущенной нестационарной (турбулентной) части потока у поверхности проходного канала на условие обтекания крыла и создания подъемной силы. Одна из главных причин этих недостатков заключается в отсутствие оптими-1 019321 зации некоторых конструктивных параметров, влияющих на характер движения рабочей среды. Задачей изобретения является получение технического результата: снижение энергетических потерь на создание и изменение вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу. Одним из средств достижения этого является представленная ниже оптимизация некоторых конструктивных параметров, влияющих на характер движения рабочей среды. Технический результат в заявленном первом варианте устройства, в котором реализуются принципы изобретения, достигается тем, что устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в виде тора, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды,узел для связи с внешней средой, согласно изобретению снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием: S1/S2 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,3 и не больше 3,6, и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием: L1 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,8b и не больше 2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,7b и не больше 3b, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом,при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель. Технический результат в заявленном втором варианте устройства, в котором реализуются принципы изобретения, достигается тем, что устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в форме замкнутой объемной петли, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории прохождения рабочей среды, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты,каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, согласно изобретению снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительныетрубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием: S1/S2 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,3 и не больше 3,6, и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием: L1 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,8b и не больше 2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,7b и не больше 3b, устройство в центре дополнительно снабжено центральным распределительным узлом для изменения траекторий периферийного и центрального потоков,основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель. Технический результат в заявленном третьем варианте устройства, в котором реализуются принципы изобретения, достигается тем, что в устройстве для создания подъемной силы, содержащем трубообразный корпус, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, согласно изобретению трубообразный корпус имеет цилиндрообразную форму с торцевыми элементами, имеющими изнутри спрофилированные поверхности для обеспечения разворота потока рабочей среды на 180, устройство снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием:S1/S2 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,3 и не больше 3,6, и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла,вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, по ходу потока после последнего крыла на участке поворота потока установлен дополнительный разделительный трубообразный элемент, снабженный внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием: L1 составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,8b и не больше 2,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах не меньше 0,7b и не больше 3b, в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, согласно методу "труба в трубе" установлена трубообразная перегородка,жестко связанная с корпусом и которая совместно с торцевыми элементами служит для создания замкнутой траектории движения среды, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного трубообразной перегородкой и разделительными трубообразными элементами,и жестко связаны с указанной перегородкой, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель. Таким образом, все заявленные три варианта устройства связаны между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел. Сущность изобретения поясняется графическими материалами в виде схем, описывающих эти заявленные три варианта устройства, отличающихся по конструктивным признакам в зависимости от вида организации замкнутого движения рабочей среды в устройстве. Ниже представлены схемы одних из лучших воплощений изобретения. На фиг. 1 дана схема основной части устройства, имеющейся во всех трех вариантах устройства, в которой показан принцип создания и управления аэродинамической силой, при этом наглядно показаны площади S1 и S2. Здесь авторы изобретения отмечают, что площадь крыла S2 есть площадь проекции крыла на базовую плоскость крыла и является характерной величиной (ГОСТ 22833-77. Характеристики самолета геометрические. Термины, определения и буквенные обозначения). На фиг. 2 представлен вид сбоку с разрезом основной части устройства, имеющейся во всех трех вариантах устройства, и наглядно показаны величины L1, L2 и b. На фиг. 3, 4 даны схемы устройства по первому варианту - соответственно вид сверху с разрезом(фиг. 3), разрез по сечению А-А (фиг. 4), в этом варианте организацию движения потока среды по замкнутой траектории осуществляют с помощью нагнетателей, расположенных внутри трубообразного корпуса в виде тора, в котором содержатся, например, четыре крыла и соответственно другие элементы устройства. На фиг. 5-7 представлены схемы устройства по второму варианту - соответственно вид сверху с разрезом по сечению В-В (фиг. 5), разрез по сечению С-С (фиг. 6), движение потока среды показано на фиг. 7, где схематично изображены только те части конструкции устройства, которые достаточны для представления траектории движения потока. В этом варианте с помощью нагнетателей осуществляют организацию движения потока среды по замкнутой траектории, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории, в форме объемной петли, где движение потока, например, осуществляется против часовой стрелки, опускаясь сверху вниз в периферийной части устройства и поднимаясь с поворотом снизу вверх в центральной части устройства. В устройстве содержатся, например, четыре крыла и соответственно другие элементы устройства. На фиг. 8-11 даны схемы устройства по третьему варианту - соответственно вид сбоку с разрезом(фиг. 8), разрез по сечению D-D (фиг. 9), разрез по сечению Е-Е (фиг. 10), разрез по сечению F-F(фиг. 11), в этом варианте организацию потока среды по замкнутой траектории осуществляют с помощью нагнетателей, торцевых элементов, обеспечивающих разворот потока рабочей среды на 180, и трубообразной перегородки. В устройстве содержатся, например, два крыла и соответственно другие элементы устройства. Все три варианта устройства содержат корпус 1, основные нагнетатели 2, периферийные нагнетатели 3, приводной двигатель 4, приводной вал (силовая передача) 5, направляющие аппараты 6, крылья 7,снабженные регулирующими узлами 8 (в составе которых имеются специальные приводные двигатели),узел для связи с внешней средой 9 (для тепло- и массообмена), систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды 10, разделительные трубообразные элементы 11, дополнительные разделительные трубообразные элементы 12. В случае устройства по второму варианту оно дополнительно имеет центральный распределительный узел для изменения траекторий периферийного и центрального потоков 13. В случае устройства по третьему варианту оно дополнительно снабжено торцевыми элементами 14,имеющими изнутри спрофилированные поверхности для обеспечения разворота потока рабочей среды на 180, спрофилированными таким образом, что дают возможность снизить возникновение нестационарных аэродинамических процессов из-за турбулентности потока и соответственно снизить энергетические потери. Кроме того, третий вариант устройства дополнительно содержит трубообразную перегородку 15, жестко связанную с корпусом и которая совместно с торцевыми элементами, обеспечивающими разворот потока рабочей среды на 180, служит для создания замкнутой траектории движения среды. Основные нагнетатели 2, периферийные нагнетатели 3, приводной двигатель 4, приводной вал 5,направляющие аппараты 6, крылья 7, регулирующие узлы 8, узел для связи с внешней средой 9, система для поддержания необходимой рабочей температуры среды 10, разделительные трубообразные элементы 11, дополнительные разделительные трубообразные элементы 12, центральный распределительный узел для изменения траекторий периферийного и центрального потоков 13, торцевые элементы 14, трубообразная перегородка 15 жестко связаны с корпусом 1 устройства или напрямую, или через ряд конструктивных элементов для связи 16. Устройство для создания подъемной силы работает следующим образом. В процессе обтекания потоком среды крыла 7, имеющего в сечении аэродинамический профиль,ориентированного передней кромкой в сторону выхода среды из основного нагнетателя 2, на нем возникает подъемная сила. Так как крыло 7 через регулирующий узел 8 связано с корпусом 1, то результирующая подъемная сила крыльев передается на корпус 1. Выравнивают поле скоростей профиля центрального потока с помощью направляющего аппарата 6,установленного перед передней кромкой крыла. Корпус 1 обеспечивает движение рабочей среды по замкнутой траектории. Основной нагнетатель 2 с приводным двигателем 4 является побудителем движения потока и сообщает потоку дополнительную энергию. Приводной двигатель 4 связан с основными нагнетателями 2 посредством приводного вала 5. Для создания управляемого движения путем изменения вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, крылья 7 устанавливают с возможностью занимать любое положение внутри корпуса устройства с помощью регулирующих узлов 8. Такой фактор упрощает управление движением, дает возможность управлять им без дополнительных средств. Кроме того, этот фактор повышает эффективность управления движением устройства, повышает устойчивость движения устройства к возмущениям внешней среды ввиду возможности крыльев свободно ориентироваться в системе координат, связанной с устройством. При движении среды из-за трения происходит нагрев рабочей среды. Для оптимального поддержания рабочих температур среды предусмотрено совместное использование системы для поддержания необходимой рабочей температуры среды (например, теплообменник) 10 и узла для связи с внешней средой 9. Посредством узла для связи с внешней средой 9 в устройство поступает воздух из атмосферы, который служит рабочей средой, а также охлаждающим агентом. В случае устройства по второму варианту для организации движений периферийного и центрального потоков среды по замкнутой траектории, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории, используется центральный распределительный узел 13. В случае устройства по третьему варианту для организации движений периферийного и центрального потоков среды по замкнутой траектории используются торцевые элементы 14 и трубообразная перегородка 15. Разделительные трубообразные элементы 11 разделяют для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части. Основные нагнетатели центрального потока 2 служат для обеспечения устойчивого движения рабочей среды в разделительных трубообразных элементах 11 с требуемой скоростью (Vc), а периферийные нагнетатели периферийного потока 3 служат для обеспечения движения части рабочей среды с повышенной скоростью (Vp) - по сравнению со скоростью потока в центральной части (Vc) - в объеме пространства, ограниченного корпусом 1 и разделительными трубообразными элементами 11 для первого и второго варианта устройства, или в объеме пространства, ограниченного корпусом 1 и трубообразной перегородкой 15 для третьего варианта устройства, за счет чего значительно уменьшается отрицательное влияние возникающих распределенных аэродинамических сил на поверхности проходного канала, возникающих как "наведенные" (или "индуктивные") аэродинамические силы, и отрицательное влияние возмущенного нестационарного (турбулентного) потока у поверхности проходного канала на условие обтекания крыла и создания подъемной силы. Наличие указанных периферийных нагнетателей 3, с помощью которых обеспечивается движение периферийного потока с повышенной скоростью - по сравнению со скоростью потока в центральной части устройства - является одним из главных существенных отличий изобретения и способствует его единству. Для оптимизации некоторых конструктивных характеристик с целью устранения недостатков сравниваемых известных аналогов с помощью стандартных расчетно-теоретических методов и модельных испытаний, принятых в гидроаэромеханике (Физический энциклопедический словарь/Главный редакторA.M. Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1983, 928 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. I. Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла. Учебник для ВТУЗов. - М., Высшая школа, 1976, 384 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. II. Методы аэродинамического расчета. Учебник для студентов ВТУЗов.- 3-е издание, переработанное и дополненное - М., Высшая школа, 1980, 416 с.), установлено следующее. При прочих равных условиях выбор диапазона для соотношения S1/S2 в пределах не меньше 0,3 и не больше 3,6 позволяет оптимально уменьшить отрицательное влияние возмущенного нестационарного потока, формирующегося у стенки разделительного трубообразного элемента на условия обтекания потоком крыла и создания подъемной силы (расходы энергии потока на преодоление нестационарных процессов, связанных с турбулентностью, снижаются как минимум на 8%). При S1/S2 меньше 0,3 отрицательное влияние возмущенного нестационарного потока, формирующегося у стенки разделительного трубообразного элемента, на условия обтекания крыла потоком среды и создания подъемной силы значительно усиливается. При S1/S2 больше 3,6 отрицательное влияние возмущенного нестационарного потока, формирующегося у стенки разделительного трубообразного элемента, на условия обтекания крыла потоком среды и создания подъемной силы уменьшается уже незначительно, при этом увеличивается материалоемкость устройства, что нецелесообразно. При прочих равных условиях выбор величины L1 в пределах не меньше 0,8b и не больше 2,5b по сравнению с другими значениями L1 выделяет зону оптимальных значений, которые учитывают влияние сил трения и сил инерции, а также сжимаемости потока. Оптимальный выбор L1 позволяет уменьшить отрицательное влияние возмущенного нестационарного потока, формирующегося у стенки разделительного трубообразного элемента, на характер обтекания крыла и условия создания подъемной силы на крыле (при этом расходы энергии потока на преодоление нестационарных процессов, связанных с турбулентностью, снижаются как минимум на 7%). При L1 больше 2,5b в потоке происходит увеличение нестабильности скоростного поля потока среды за счет действия сил трения, приводящих к возникновению и разрастанию центров вихревого движения, вызванного недостаточным сглаживанием потока на направляющем аппарате. При L1 меньше 0,8b вследствие эффекта торможения потока перед передней кромкой крыла происходит искажение равномерного поля скоростей в зоне между направляющим аппаратом и передней кромкой, что ухудшает условия работы направляющего аппарата и приводит к возрастанию вихревого потенциала в потоке. При прочих равных условиях выбор величины L2 в пределах не меньше 0,7b и не больше 3b по сравнению с другими значениями L2 выделяет зону оптимальных значений, которые учитывают влияние сил трения и сил инерции в потоке среды, а также сжимаемости потока. Оптимальный выбор L2 позволяет уменьшить отрицательное влияние возмущенного нестационарного потока у задней кромки крыла на условия обтекания потоком крыла и создания подъемной силы (расходы энергии потока на преодоление нестационарных процессов, связанных с турбулентностью, снижаются как минимум на 6%). При L2 больше 3b после обтекания крыла в потоке среды увеличивается нестабильность поля скоростей, вызванная действием вихрей, индуцированных срывом потока с задней кромки крыла, также при этом увеличивается материалоемкость устройства. При L2 меньше 0,7b не выполняется условие неразрывности линий тока, которое является основополагающим требованием в процессе возникновения аэродинамических сил на крыле, также в этом случае велико влияние возмущений, вызванных разделением потоков на разделительном трубообразном элементе за крылом. Условие, согласно которому устройство снабжено более чем одним крылом, обусловлено тем, что при одном крыле устройство не устойчиво, управление в нем возникающими силами не эффективно. Выбор числа крыльев, при которых эффективно работает предлагаемое устройство, связан с поставленной технической задачей, зависит от весовых, геометрических, гидроаэромеханических параметров элементов устройства и эти числа могут быть установлены путем стандартных расчетно-теоретических методов и модельных испытаний, принятых в гидроаэромеханике (Физический энциклопедический словарь/Главный редактор A.M. Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1983, 928 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. I. Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла. Учебник для ВТУЗов. - М., Высшая школа, 1976, 384 с.; Краснов Н.Ф. Аэродинамика, ч. II. Методы аэродинамического расчета. Учебник для студентов ВТУЗов. 3-е издание, переработанное и дополненное. - М., Высшая школа, 1980, 416 с.). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в виде тора, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла,систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой,отличающееся тем, что оно снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3S1/S23,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8bL12,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину,находящуюся в пределах 0,7bL23b, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель. 2. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус в форме замкнутой объемной петли, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории прохождения рабочей среды, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, отличающееся тем, что оно снабжено более чем одним крылом,внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3S1/S23,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, на участках поворотов потока установлены дополнительные разделительные трубообразные элементы, снабженные внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8bL12,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах 0,7bL23b, устройство в центре дополнительно снабжено центральным распределительным узлом для изменения траекторий периферийного и центрального потоков, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с корпусом, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель. 3. Устройство для создания подъемной силы, содержащее трубообразный корпус, нагнетатели с приводными двигателями, крылья, имеющие в сечении аэродинамический профиль, ориентированные передней кромкой в сторону выхода рабочей среды из нагнетателя, регулирующие узлы для крыла, направляющие аппараты, каждый из которых установлен перед передней кромкой каждого крыла, систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды, узел для связи с внешней средой, отличающееся тем, что трубообразный корпус имеет цилиндрообразную форму с торцевыми элементами, имеющими изнутри спрофилированные поверхности для обеспечения разворота потока рабочей среды на 180, устройство снабжено более чем одним крылом, внутри корпуса перед передней кромкой каждого крыла согласно методу "труба в трубе" установлены жестко связанные с корпусом разделительные трубообразные элементы, разделяющие для рабочей среды проходное пространство на периферийные и центральные части, при этом площадь сечения центральной части проходного пространства внутри разделительного трубообразного элемента S1 связана с площадью крыла S2 условием 0,3S1/S23,6 и наибольшая площадь поперечного сечения крыла плоскостью, проходящей через наибольшую высоту профиля крыла, вписывается в сечение центральной части проходного пространства, направляющие аппараты установлены внутри каждого разделительного трубообразного элемента в его выходной для потока части и жестко связаны с этими элементами, по ходу потока после последнего крыла на участке поворота потока установлен дополнительный разделительный трубообразный элемент, снабженный внутри входной части системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды, расстояние L1 от места выхода потока из разделительного трубообразного элемента до передней кромки крыла связано с хордой крыла b условием 0,8bL12,5b, а расстояние L2 от задней кромки крыла до места входа потока в разделительный трубообразный элемент или в дополнительный разделительный трубообразный элемент составляет величину, находящуюся в пределах 0,7bL23b, в объеме пространства, ограниченного корпусом и разделительными трубообразными элементами, согласно методу "труба в трубе" установлена трубообразная перегородка, жестко связанная с корпусом и которая совместно с торцевыми элементами служит для создания замкнутой траектории движения среды, основные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены перед направляющими аппаратами внутри разделительных трубообразных элементов в центре и жестко связаны с этими элементами, при этом каждому крылу соответствует один основной нагнетатель, а периферийные нагнетатели, ориентированные выходом рабочей среды из нагнетателя в сторону передней кромки крыла, установлены в объеме пространства, ограниченного трубообразной перегородкой и разделительными трубообразными элементами, и жестко связаны с указанной перегородкой, при этом каждому крылу соответствует один периферийный нагнетатель.
МПК / Метки
МПК: B64C 29/00, B64C 27/20
Метки: устройство, силы, варианты, подъемной, создания
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-19321-ustrojjstvo-dlya-sozdaniya-podemnojj-sily-varianty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для создания подъемной силы (варианты)</a>
Предыдущий патент: Новые полиморфные формы дигидрофосфата 6-(1-метил-1h-пиразол-4-ил)-2-{3-[5-(2-морфолин-4-илэтокси)пиримидин-2-ил]бензил}-2h-пиридазин-3-она и способы их получения
Следующий патент: Производные пиридазинона
Случайный патент: Способ определения жесткости бумажного листа и устройство для его осуществления