МАХОЛЕТ Российский патент 2005 года по МПК B64C33/00 

Изобретение относится к машущим летательным аппаратам.

Известен моторный орнитоптер а.с. №119075, В 64 С 33/00, 1958 г., который снабжен крыльями, уменьшающими свою площадь при взмахе вверх и увеличивающими при махе вниз за счет упругих элементов, которые в процессе маха вверх сдвигаются, а при махе вниз раздвигаются.

Недостаток: практически, при такой конструкции крыла полет осуществить крайне затруднительно, т.к. при циклических изгибах и нагрузках при махах гибкие элементы крыла могут разрушиться.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является "Летающая машина", патент США №1550829, В 64 С 33/02, от 1925 г., которая снабжена двумя крыльями с клапанами, приоткрывающимися при взмахе вверх и закрывающимися при махе вниз, платформой, на внешних концах которой параллельно и шарнирно установлены оси колебания крыльев, а оси колебания клапанов, в свою очередь, параллельны осям колебания крыльев. Тела клапанов направлены от оси колебания клапанов в сторону оси колебания каждого из крыльев, т.е. к внешним концам платформы. Для придания крыльям колебательных движений на платформе установлены по двигателю для каждого крыла с кривошипно-шатунным устройством, шарнирно соединенным с каждым крылом в отдельности.

Кинематическая схема такова, что внешние концы крыльев шарнирно соединены с внешними краями платформы, а машущие концы крыльев находятся над платформой.

Недостаток: компоновка "Летающей машины" не практична, т.к. крылья расположены над платформой (корпусом аппарата), с которой они шарнирно соединены; колебания крыльев от двух двигателей (по двигателю на каждое крыло) недопустимо, т.к. колебания крыльев с разными частотами (а это может произойти при двух двигателях, к тому же автор это допускает) аппарат может опрокинуться. Самый существенный недостаток конструкции заключается в том, что "Летающая машина" летать не может, лишь вертикальный подъем ей по силам, а горизонтальный полет ей не осуществить, ввиду того, что оси колебания клапанов каждого крыла расположены параллельно осям колебания крыльев, а оси колебания крыльев параллельны оси симметрии аппарата. В результате чего горизонтальные составляющие реактивных сил при махе вверх каждого крыла в отдельности направлены навстречу друг другу (что приводит к взаимной компенсации этих сил) и ортогональны оси симметрии аппарата.

Получилась замкнутая система-платформа, два крыла с горизонтальными составляющими реактивных сил, действующих по одной линии, но противоположными по направлению.

Сам автор "Летающей машины" признал, что она предназначена для подъема и зависания, а для горизонтального полета нужен дополнительный тяговый воздушный винт.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в создании такого устройства крыла, которое обеспечит махолету (аппарату) перемещение в пространстве как по вертикали, так и по горизонтали.

Для достижения технического результата в махолете, содержащем корпус, два крыла и двигатель, каждое крыло выполнено с клапанами, установленными на осях с возможностью колебаний, и соединено с корпусом посредством шарнира, ось которого расположена параллельно горизонтальной оси симметрии махолета, а так как колебающиеся клапаны при махах обоих крыльев ориентированы в одном направлении, то оси колебаний клапанов расположены ортогонально оси шарнира соответствующего крыла для придания махолету горизонтальной скорости.

При движении крыла вниз при махе клапаны закрыты, в результате чего возникает подъемная сила, которая в прототипе предусмотрена.

Для осуществления горизонтального полета оси колебаний клапанов в крыльях расположены ортогонально горизонтальной оси симметрии махолета и осям колебаний крыльев. Такое расположение осей колебаний клапанов необходимо для получения горизонтальной тяги при махе крыла вверх, в процессе которого клапаны под напором воздушной массы открыты и воздух, проходя через полуоткрытые окна клапанов и ударяясь о наклонно стоящее тело клапана, отбрасывается в направлении, параллельном горизонтальной оси симметрии аппарата, в результате чего возникает суммарная реактивная сила всех клапанов крыльев, равная по величине отбрасываемой клапанами массе воздуха, но обратная по направлению.

Таким образом, каждое крыло создает горизонтальную тягу, параллельную горизонтальной оси симметрии аппарата и направленную в одном направлении, т.е. создаются условия для горизонтального перемещения аппарата в пространстве.

Признаки, отличающие предлагаемый "Махолет" от наиболее близкого к нему прототипа, это расположение крыльев с боков тела аппарата, один двигатель и оси колебания клапанов в крыльях расположены ортогонально горизонтальной оси симметрии аппарата, что обеспечивает необходимые условия для горизонтального полета.

На фиг.1 изображен "Махолет" с крыльями, поднятыми вверх, штрих-пунктирными линиями обозначены пределы колебания крыльев.

На фиг.2 изображен "Махолет" в плане.

На фиг.3 и фиг.4 изображен частичный разрез крыла, где показано положение клапанов при махе крыла вниз и при махе крыла вверх.

"Махолет" согласно схематическому изображению содержит двигатель 1, установленный в корпусе 2 с промежуточным валом 3, кинематически соединенным с основным валом 4, на концах которого расположены маховики 5, которые шарнирно и эксцентрично соединены посредством шатунов 6 с крыльями 7, а крылья 7, посредством шарниров 8 соединены с корпусом 2.

На фиг.2 изображен "Махолет" в плане, где видно, что каркас крыла состоит из двух несущих лонжеронов 9, жестко соединенных между собой нервюрами 10, через которые проходят проволочные стяжки 11, верхний ряд коих является осями клапанов 12, в то же время шарнирная часть клапанов 12 является упорами предыдущих клапанов 12 при махе крыла вниз, а нижний ряд стяжек 11 является упорами для открытых клапанов 12 при махе крыла вверх (фиг.3 и 4), а для придания крылу необходимой жесткости при махах крыло 7 снабжено двумя парами растяжек 13 (фиг.1), расположенными сверху и снизу крыла.

На фиг.3 изображена часть крыла 7 в разрезе и большой стрелкой показано направление движения крыла и положение клапанов 12, которые в данном положении закрыты, т.е. крыло движется вниз.

На фиг.4 изображена часть крыла 7 в разрезе и большой стрелкой справа показано направление движения крыла 7, т.е. вверх, и положение клапанов 12, которые открыты на определенный угол, обусловленный установкой упоров 11, являющихся и стяжками. Малыми стрелками показано как воздух, проходя через открытые окна клапанов 12, изменяет направление своего движения.

В статике клапаны крыльев открыты, так как они не подпружинены.

Изобретение относится к области авиации. Махолет содержит корпус 2, два крыла 7 и двигатель 1, каждое крыло 7 выполнено с клапанами, установленными на осях с возможностью колебаний, и соединено с корпусом 2 посредством шарнира 8, ось которого расположена параллельно горизонтальной оси симметрии махолета. Колеблющиеся клапаны при махах обоих крыльев 7 ориентированы в одном направлении, а оси колебаний клапанов расположены ортогонально оси шарнира 8 соответствующего крыла для придания корпусу 2 горизонтальной скорости. Технический результат - повышение КПД. 4 ил.

Махолет, содержащий корпус, два крыла и двигатель, каждое крыло выполнено с клапанами, установленными на осях с возможностью колебаний, и соединено с корпусом посредством шарнира, ось которого расположена параллельно горизонтальной оси симметрии махолета, отличающийся тем, что колеблющиеся клапаны при махах обоих крыльев ориентированы в одном направлении, а оси колебаний клапанов расположены ортогонально оси шарнира соответствующего крыла для придания корпусу горизонтальной скорости.