УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ Российский патент 2017 года по МПК B64C29/00 

Изобретение относится к отрасли авиастроения. Заявленное устройство относится к средствам, создающим подъемную силу, и может применяться как в подъемных устройствах, так и в летательных аппаратах, которые тяжелее воздуха и используют мощность двигателя. Изобретение может быть использовано в летательных аппаратах с вертикальным взлетом и посадкой.

Из уровня техники известен способ создания подъемной силы, при котором используют круглую, неподвижную горизонтальную поверхность, являющуюся несущей плоскостью. Над ней с помощью струи газа от реактивного двигателя создают газовоздушный поток, который направляют равномерно от центра во все стороны таким образом, что он соприкасается с поверхностью только в ее периферийной части, создавая между поверхностью и струей газа замкнутое пространство, в котором за счет эжекции создается некоторое разрежение, которое из-за разности давления под плоскостью и над ней и создает подъемную силу (патент США №5031859).

Описанный способ реализуется устройством, содержащим корпус с несущей плоской горизонтальной поверхностью и средство для создания замкнутого объема с пониженным давлением над этой поверхностью, выполненное в виде реактивного двигателя, сопловой аппарат которого выполнен с кольцевой щелью, размещенной с уступом над средней частью этой поверхности, так что между ней и газовоздушной струей создается замкнутый объем с пониженным давлением (патент США №5031859).

Основным недостатком данного устройства являются то, что использование горячей газовоздушной смеси от реактивного двигателя в момент взлета и посадки потребует много горючего, так как подъемная сила крыльев исключена без поступательной горизонтальной скорости, а реактивные газы придется использовать не на высоте, как у реактивных самолетов, а над землей, на аэродроме или корабле.

Также известен способ создания подъемной силы путем понижения давления в замкнутом объеме над несущей поверхностью при наличии под ней атмосферного давления, за счет разности которых возникает подъемная сила. Замкнутый объем образуют путем перекрытия верхней открытой части камеры плоской струей жидкости. (RU 2260545, МПК B64C 21/02, B64C 29/00, 20.09.2005).

Известно устройство создания подъемной силы, содержащее, по меньшей мере, один корпус с несущей поверхностью и, по меньшей мере, одно средство для создания замкнутого объема с пониженным давлением над соответствующей поверхностью. Каждый корпус выполнен в виде камеры, открытой сверху, и с дном, образующим несущую поверхность, а каждое средство для создания замкнутого объема выполнено в виде щелевидного сопла, соединенного со средством подачи жидкости и размещенного в верхней части соответствующей камеры с возможностью создания плоской струи жидкости, перекрывающей верхнюю открытую часть камеры с образованием в ее полости замкнутого объема (RU 2260545, МПК B64C 21/02, В64С29/00, 20.09.2005).

Недостатком данного способа и устройства является то, что создание разрежения в камере с помощью плоской струи жидкости не обеспечивает разрежения в камере и требует для достижения этого применения откачивающих насосов, что усложняет устройство и увеличивает его вес, снижая его эффективность. Поскольку струя жидкости не покидает камеру, а циркулирует в ней, то она не создает подъемной силы. Чтобы разрежение воздуха в камере могло поднять летательный аппарат, камера должна быть в несколько раз больше самого летательного аппарата.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании такой конструкции устройства для создания подъемной силы, которая исключала бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в увеличении надежности и износостойкости, а также в увеличении коэффициента полезного действия.

Технический результат достигается в устройстве для создания подъемной силы, содержащем четное количество парно расположенных элементов. Каждый элемент включает ротор с лопатками и ось ротора с конической шестерней ротора. В каждой паре элементов установлен двигатель внутреннего сгорания с валом или электродвигатель с валом, на валу размещены конические шестерни вала, выполненные с возможностью передачи вращения вала двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя на вертикально размещенную ось ротора через конические шестерни ротора.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено устройство для создания подъемной силы, на фиг. 2 изображен ротор с лопатками.

Устройство для создания подъемной силы, содержащее четное количество парно расположенных элементов. Каждый элемент включает ротор 1 с лопатками 2 и ось 3 ротора 1 с конической шестерней 4 ротора 1. В каждой паре элементов установлен двигатель внутреннего сгорания 5 с валом 6 или электродвигатель 5 с валом 6, на валу 6 размещены конические шестерни 7 вала 6, выполненные с возможностью передачи вращения вала 6 двигателя внутреннего сгорания 5 или электродвигателя 5 на вертикально размещенную ось 3 ротора 1 через конические шестерни 4 ротора 1.

Пример выполнения

Ротор 1 с лопатками 2 установлен поверх корпуса летательного аппарата 8 таким образом, чтобы между нижним торцом ротора 1 и поверхностью корпуса летательного аппарата 8 был зазор, равный примерно 2% от диаметра ротора 1.

Ротор 1 с лопатками 2 может быть утоплен в углубления 9 корпуса летательного аппарата 8 таким образом, чтобы углубления в роторе 1 между лопатками 2 меньше поднимались над поверхностью корпуса летательного аппарата 8.

Если количество лопаток 2 в роторе 1 шесть и более, то лопатки 2 ротора 1 должны быть выполнены со смещением в противоположных направлениях, чтобы роторы 1 вращались встречно, и при этом вихревые потоки не тормозили друг друга.

Если в роторе 1 установлено четыре лопатки 2, то лопатки 2 необходимо разместить строго радиально.

Заявленное устройство для создания подъемной силы может быть применено для беспилотников, вес которых до 30 кг. Оси 3 роторов 1 с лопатками 2 и валы 6 двигателей внутреннего сгорания 5 или электродвигателей 5 могут быть выполнены из стали, конические шестерни 4 ротора 1 и конические шестерни 7 вала 6 изготовлены из композитов, устройство для создания подъемной силы и корпус летательного аппарата 8 изготовлены из алюминиевых сплавов или композитов.

Для пилотируемых аппаратов материалы необходимо выбирать по величине нагрузки, как при изготовлении самолетов и вертолетов.

Устройство работает следующим образом. Лопатки 2 при вращении ротора 1 выталкивают воздух из углублений между лопатками 2 наружу в плоскости вращения ротора 1, что обеспечивает высокую степень откачки воздуха, при этом атмосферное давление действует только на внутреннюю часть ротора 1 от оси 3 его вращения и на поверхность верхней кромки лопатки 2 в плоскости торца ротора 1. Нижняя часть корпуса летательного аппарата 8 или подъемного устройства будет выталкиваться вверх. В зависимости от скорости вращения ротора 1 его лопатки 2 будут выталкивать воздух в плоскости вращения ротора 1 и за его пределами, снижая атмосферное давление воздуха на верхнюю поверхность летательного аппарата или подъемного устройства, увеличивая подъемную силу. Но отдаляясь от ротора 1 вихревой поток будет ослабевать и все сильнее прижиматься под действием давления атмосферы к поверхности корпуса летательного аппарата 8 или подъемного устройства, где эффект подъемной силы будет снижаться. Нижняя часть корпуса летательного аппарата 8 или подъемного устройства будет выталкиваться вверх в полном объеме без изменения.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям движителей летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат содержит четное количество парно расположенных элементов. Каждый элемент включает ротор с лопатками и ось ротора с конической шестерней ротора. В каждой паре элементов установлен двигатель внутреннего сгорания с валом или электродвигатель с валом, на валу размещены конические шестерни вала, выполненные с возможностью передачи вращения вала двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя на вертикально размещенную ось ротора через конические шестерни ротора. Достигается повышение надежности и износостойкости устройства, увеличение коэффициента полезного действия. 2 ил.

Летательный аппарат, отличающийся тем, что содержит четное количество парно расположенных элементов, каждый элемент включает ротор с лопатками и ось ротора с конической шестерней ротора, в каждой паре элементов установлен двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель с валом, на валу размещены конические шестерни вала, выполненные с возможностью передачи вращения вала двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя на вертикально размещенную ось ротора через конические шестерни ротора, при этом роторы с лопатками установлены поверх корпуса летательного аппарата таким образом, чтобы между нижним торцом ротора и поверхностью корпуса летательного аппарата был зазор, равный 2% от диаметра ротора.