СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТЯГИ АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B63H1/36 

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано на погруженных и полупогруженных судах, а также на летательных аппаратах.

Известен способ создания тяги аппарата, заключающийся в придании поступательных и угловых перемещений крылу.

Известно также устройство для создания тяги, содержащее по крайней мере одно крыло, шарнирно соединенное со стойкой, и привод для его перемещения.

Недостатком данных способа и устройства являются синусоидального вида траектория движения крыла, которая имеет значительные участки траектории с малым углом наклона, на которых проекция гидродинамических сил на ось движения устройства мала по величине, а около амплитудных значений отрицательна. Реализуемые углы атаки могут быть наивыгоднейшими только в одной точке траектории за полпериода колебания.

Наличие указанных недостатков не позволяет получить высоких пропульсивных коэффициентов.

Целью изобретения является повышение пропульсивного коэффициента путем использования оптимальной траектории движения крыла и обеспечение наивыгоднейших углов атаки на траектории.

Поставленная цель достигается тем, что крыло перемещают с ускорением до скорости , равной
· и одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определенного выражением
η продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки крыла, на участке замедления изменяют угол установки крыла до нуля, затем перемещают крыло в обратном направлении до той же скорости перемещения и величины угла установки, но с обратным знаком, после чего продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки, на участке торможения изменяют угол установки крыла до нуля, а затем цикл вышеуказанных операций повторяют, где скорость перемещения крыла приводом;
горизонтальная скорость крыла;
К качество крыла;
Ψ угол наклона траектории движения крыла к горизонту;
η мгновенное значение КПД перемещения крыла.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство снабжено серворулем и механизмом его управления, при этом серворуль посредством кронштейна шарнирно соединен с указанным крылом и механизмом управления серворуля.

На фиг.1 представлена схема устройства для создания тяги; на фиг.2 иллюстрация траектории движения крыла при реализации предлагаемого способа создания тяги.

Устройство (фиг. 1) для создания тяги содержит привод 1, закрепленный в корпусе аппарата, по крайней мере одно крыло 2, соединенное с помощью шарнира 3 со стойкой 4. На крыле 2 установлен серворуль 5, соединенный с помощью шарнира 6 и кронштейна 7 с крылом. Серворуль имеет механизм 8 управления.

Способ создания тяги аппарата состоит из следующих действий.

Крыло 2 перемещают на участке 9 (фиг.2) с ускорением до скорости
·
Одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определяемого выражением
η где скорость перемещения крыла;
К качество крыла;
горизонтальная скорость крыла;
η мгновенное значение КПД перемещения крыла;
Ψ угол наклона траектории движения крыла к горизонту.

Крыло 2 перемещают на участке 10 с достигнутыми величинами скорости и угла установки до участка 11 замедления. Затем перемещают крыло 2 на участке 11, замедляя скорость до нуля и изменяя угол установки до нуля.

После этого крыло 2 перемещают в обратном направлении на участке 12 до скорости:
· и одновременно изменяют угол установки крыла до его значения, которое определено выше из условия максимума мгновенного КПД крыла 2. Далее крыло 2 перемещают на участке 13 с достигнутыми величинами скорости и угла установки до участка 14, перемещают крыло на участке 14 торможения, замедляя скорость до нуля и изменяя угол установки до нуля.

Затем цикл вышеуказанных операций повторяют.

Устройство работает следующим образом.

Привод 1 перемещает крыло 2, например, из крайнего нижнего положения до скорости
· одновременно механизм управления серворулем 8 перекладывает серворуль 5 из нулевого положения на угол, равный углу максимального качества крыла, при этом возникает вращающий момент относительно оси шарнира крыла 3, и крыло поворачивается. Если центр давления на крыле совпадает с осью шарнира крыла, то узел крыло серворуль будет устанавливаться так, что серворуль расположится по потоку, а крыло установится к потоку под углом, равным углу отклонения серворуля относительно крыла, и на нем возникнет гидродинамическая сила, пропорциональная углу атаки. При несовпадении центра давления крыла с осью шарнира узел крыло серворуль установится в потоке так, что момент от крыла уравновесится моментом от серворуля. В этом случае вводится поправка на угол отклонения серворуля для получения требуемых углов атаки крыла. Затем крыло перемещается приводом с постоянной скоростью и углом, в это время реализуется основной рабочий режим. Перед вторым крайним положением перемещение крыла замедляется, и одновременно серворуль перекладывается в нулевое положение. Затем все повторяется в обратном направлении, и цикл завершается. Потом следует повторение цикла.

Экспериментально показано, что на крыле, движущемся с постоянной горизонтальной скоростью и совершающего только угловые колебания вокруг поперечной оси, возникает тянущая сила, при этом КПД достигает 25% Для крыла, движущегося с горизонтальной скоростью и совершающего вертикальное перемещение, тяга обусловлена проекцией гидродинамической силы на направление движения.

Максимальное значение КПД при К=20-50 составляет 90-96%
Так, если участки разгона и торможения крыла, на которых осуществляется поворот его вокруг поперечной оси, будут составлять 10% периода полного колебания крыла, то суммарное значение КПД за период 88-95%

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано на погруженных и полупогруженных судах, а также на летательных аппаратах. Сущность: способ создания тяги аппарата состоит из следующих действий: крыло перемещают с ускорением скорости по уравнению, приведенному в тексте описания и одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определенного выражением, приведенным в тексте описания. Затем продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости и угла установки, на участке замедления изменяют угол установки крыла до нуля, а затем перемещают крыло в обратном направлении с теми же значениями величин скорости и угла установки, но с обратным знаком, затем цикл повторяют. Устройство для создания тяги состоит из по крайней мере одного крыла, шарнирно соединенного со стойкой, и привода для его перемещения, серворуля и механизма для его управления, при этом серворуль посредством кронштейна шарнирно соединен с указанным крылом и механизмом управления серворулем. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания тяги аппарата, заключающийся в придании поступательных и угловых перемещений крылу, отличающийся тем, что крыло перемещают с ускорением до скорости

и одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определенного выражением

где скорость перемещения крыла;
K качество крыла;
горизонтальная скорость крыла;
η мгновенное значение КПД перемещения крыла;
j угол наклона траектории движения крыла к горизонту,
и продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки крыла, на участке замедления изменяют угол установки крыла до нуля, затем перемещают крыло в обратном направлении до той же скорости перемещения и величины угла установки, но с обратным знаком, после чего продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки, на участке торможения изменяют угол установки крыла до нуля, а затем цикл указанных операций повторяют. 2. Устройство для создания тяги аппарата, содержащее по крайней мере одно крыло, шарнирно соединенное со стойкой, и привод для его перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено серворулем и механизмом его управления, при этом упомянутый серворуль посредством кронштейна шарнирно соединен с указанным крылом и механизмом управления серворуля.