РОТОР АВТОЖИРА И ВЕТРЯНОГО ДВИГАТЕЛЯ Н.П. ДЯДЧЕНКО Российский патент 2009 года по МПК B64C27/02 B64C11/00 F03D1/06 F03D3/06 

Изобретение относится к свободно вращающимся роторам.

Известен автожир Джея Картера /см. Инженер, 2008, №4, стр.26-29/ с тянущим винтом, связанным с двигателем, и свободно вращающимся ротором несущего винта, выполняющего роль крыла. Ротор несущего винта имеет двух- или четырехлопастное исполнение со специальным устройством изменения угла атаки лопастей. Автожир снабжен также дополнительным крылом, выполненным по классической самолетной схеме.

Наиболее близким аналогом заявленному изобретению является ротор, включающий в себя диск с лопатками (US 4195800А, опубл. 01.04.1980).

При существенных достоинствах вышеупомянутых роторов они осложнены конструктивно и имеют также недостаток, состоящий в разнице между воздушными скоростями идущих впереди лопастей и противоположных - отступающих. В итоге подъемная сила наступающих лопастей увеличивается, а отступающих - падает, что приводит к ассиметрии общей подъемной силы, частичную компенсацию которой проводят изменением угла атаки лопастей.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции ротора автожира и расширение сферы его применения, в частности в ветряных двигателях.

Указанная цель достигается тем, что роторный винт выполнен в виде диска, который может быть радиально облопаченным в секторных частях диска или упругим с увеличивающейся упругостью от оси вращения к периферии осциллирующим-закрепленным неперпендикулярно к оси вала, которая может быть ориентирована вертикально или горизонтально. При этом каждая из двух соседних радиальных лопаток на цельном диске ротора имеет в диаметрально противоположном секторе диска равновеликую противоположно ориентированную углом атаки лопатку.

На фиг.1 изображен шестилопастной (для примера) ротор автожира или ветряного двигателя, общий вид; на фиг.2 - вариант выполнения ветряного двигателя с двухвинтовыми соосными роторами противоположного вращения вертикальной ориентации (ось вращения винтов горизонтальная).

Ротор автожира или ветряного двигателя с вертикальной осью вращения винта представляет собой (см. фиг.1) винт, выполненный в виде диска 1, имеющего в секторных частях диска 1 радиальные лопатки 2. При этом каждая из двух соседних радиальных лопаток имеет в диаметрально противоположном секторе 1 равновеликую противоположно ориентированную углом атаки α лопатку 2 (см. вид А фиг.1). При этом радиальные лопатки 2 могут быть результатом выреза и отбортовки секторной части диска 1. При этом радиальные лопатки 2 в концентрических сечениях винта могут быть - и/или - образными по исполнению, увеличивающимися по мере удаления сечения от оси вращения с примыканием или без примыкания к диску 1 части лопатки 2, удаленной от начала угла атаки α - дальней от атакующей кромки лопатки 2.

При этом роторы автожира или ветряного двигателя могут быть одновинтовыми (см. фиг.1) или друхвинтовыми соосными (см. фиг.2). При этом поверхности роторных лопаток 2, обращенные к набегающему потоку воздуха, выполнены шероховатыми, а поверхности роторных лопаток 2, идущие встречно потоку воздуха, выполнены гладкими.

Работа ротора автожира или ветряного двигателя происходит за счет разности аэросопротивления роторных лопаток 2, обращенных к набегающему потоку воздуха, и роторных лопаток 2, идущих встречно потоку воздуха.

Под воздействием набегающего на лопатки 2 несущего винта автожира потока воздуха он способен на различных режимах полета поддерживать необходимую частоту своего вращения, в том числе и на безроторном планирующем спуске.

Ротор может быть также упругим с увеличивающейся упругостью от оси вращения к периферии осциллирующим - закрепленным неперпендикулярно к оси вала, которая может быть ориентирована вертикально или горизонтально.

Сопротивление упругого осциллирующего роторного винтокрыла, свободно колеблющегося в воздушном потоке, существенно меньше, чем закрепленного жесткого.

Упругий осциллирующий роторный винтокрыл имеет повышенную несущую способность при его нестационарном взаимодействии с потоком воздуха и особенно эффективен на взлете и при висении на месте автожира с ротором предлагаемой конструкции.

Ротор с вертикальной осью вращения винтов (см. фиг.1) выполняет дополнительно роль крыла. Ротор с горизонтальной осью вращения винтов (см. фиг.2) выполняет дополнительно роль флюгера, ориентирующего ротор по направлению набегающего воздушного потока.

При этом предлагаемая простая конструкция ротора автожира или ветряного двигателя обладает большим коэффициентом использования энергии набегающего потока и отличается большим моментом трогания (в том числе, и в режиме саморотации винта) в сравнении с малолопастным ротором прототипа того же диаметра при практически нулевой ассиметрии общей подъемной силы из-за минимальных потерь скорости воздушного потока в плоскости роторов предлагаемой конструкции.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по мнению заявителя является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к свободно вращающимся роторам несущего винта. Ротор включает в себя диск с лопатками. Винт выполнен в виде диска, который может быть радиально облопаченным в секторных частях диска или упругим с увеличивающейся упругостью от оси вращения к периферии осциллирующим-закрепленным неперпендикулярно к оси вала, которая может быть ориентирована вертикально или горизонтально. Технический результат направлен на упрощение конструкции ротора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор автожира или ветряного двигателя, включающий в себя диск с лопатками, отличающийся тем, что винт выполнен в виде диска, который может быть радиально облопаченым в секторных частях диска или упругим с увеличивающейся упругостью от оси вращения к периферии осциллирующим - закрепленным неперпендикулярно к оси вала, которая может быть ориентирована вертикально или горизонтально.

2. Ротор автожира или ветряного двигателя по п.1, отличающийся тем, что каждая из двух соседних радиальных лопаток на цельном диске ротора имеет в диаметрально противоположном секторе диска равновеликую противоположно ориентированную углом атаки лопатку.

3. Ротор автожира или ветряного двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальные лопатки могут быть результатом выреза и отбортовки секторной части диска и диаметрально противоположных секторов цельного диска с равновеликими, но противоположно ориентированными углами атаки отбортовок.

4. Ротор автожира или ветряного двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что роторы автожира и ветряного двигателя могут быть одновинтовыми или двухвинтовыми соосными.

5. Ротор автожира или ветряного двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что поверхность роторной лопатки, обращенная к набегающему потоку воздуха, выполнена шероховатой, а поверхность роторной лопатки, идущая встречно потоку воздуха, выполнена гладкой.