Энергоустановка с управляемой реактивной тягой Российский патент 2019 года по МПК F03H99/00 F03G7/08 

Изобретение относится к энергетике, в частности к универсальным энергоустановкам с управляемой реактивной тягой, которые могут найти применение при создании транспортных средств для перемещения различных, практически любых, объектов, которые необходимо переместить из одного места в другое, например данная энергетическая установка может найти применение как в наземной, так и воздушной или надводной транспортной технике.

Известна энергоустановка, содержащая лопастные ортогональные движители со струйным управлением обтекания лопастей набегающей на них средой, для чего в последних выполнены две полости для подачи управляющей среды в выполненные в лопастях вдоль последних струеобразующие выходные щелевые отверстия, лопасти движителей выполнены аэродинамического профиля, две полости с выходными щелевыми отверстиями образованы внутри лопастей посредством разделяющей внутреннее пространство лопастей перегородки, выходные щелевые отверстия выведены на соответствующую поверхность лопасти в зону за точкой максимальной толщины ее профиля, лопасти установлены на выполненном полым, установленном с возможностью вращения валу посредством полых траверс обтекаемого профиля, перпендикулярных валу, причем полости лопастей траверс и вала сообщены между собой, а внутри полого вала коаксиально ему с образованием кольцевого зазора установлен неподвижный полый газораспределительный трубопровод с выполненными в его стенке отверстиями, посредством которых полость газораспределительного трубопровода сообщена с полостями траверс, причем распределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи газообразной среды под давлением (см. патент RU №2327059, кл. F03G 7/08, 20.06.2008).

Данная установка позволяет создавать устройства, которые могут перемещаться на колесах по земле и по воздуху за счет взаимодействия лопастей вращающихся роторов с окружающей средой. Однако эффективность данной энергоустановки сравнительно невелика, поскольку требует больших затрат энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является энергоустановка с управляемой реактивной тягой, содержащая одну или более полую симметричного аэродинамического профиля лопасть, в которой выполнена по крайней мере одна полость с крайней мере одним струеобразующим выходным сопловым отверстием, выход которого выполнен на наружной поверхности лопасти за точкой максимальной толщины ее профиля в зону сдвинутую от максимальной толщины лопасти в сторону задней кромки лопасти (см. патент RU №2558716, кл. F03G 7/08, 10.08.2015).

Данная энергоустановка также позволяет создавать устройства, которые могут перемещаться на колесах по земле и по воздуху за счет взаимодействия лопастей вращающихся роторов с окружающей средой. Однако отсутствие средств, которые позволяют регулировать работу выходных сопловых отверстий в лопастях, не позволяет создавать максимальную движущую силу и приводит к увеличению расхода топлива на привод ортогонального движителя.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение указанных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить создаваемую движущую силу, что приводит к снижению расхода топлива на привод во вращение лопастей.

Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что энергоустановка с управляемой реактивной тягой содержит одну или более полую симметричного аэродинамического профиля лопасть, в которой выполнена по крайней мере одна полость с по крайней мере одним струеобразующим выходным сопловым отверстием, выход которого выполнен на наружной поверхности лопасти за точкой максимальной толщины ее профиля в зону сдвинутую от максимальной толщины лопасти в сторону задней кромки лопасти, каждая лопасть выполнена спиральной, установленной на двух полых полувалах или каждая лопасть выполнена в виде последовательно установленных вокруг полого вала на полых траверсах, на одинаковом радиальном расстоянии от полого вала и выполнена с прямыми параллельными передней и задней кромками лопастей, причем передняя и задняя кромка соседних лопастей соответственно смещены относительно друг друга по винтовой линии, полость или полости каждой лопасти разделены на одинаковые секции сплошными перегородками перпендикулярными оси вращения каждой лопасти и выступающими за наружную поверхность лопасти, при этом каждая лопасть установлена с возможностью вращения соответственно вокруг полых полувалов или полого вала за счет реактивной силы, создаваемой струями рабочей среды, истекающей по касательной вдоль наружной поверхности лопастей в направлении задней кромки лопасти, причем выходное сопловое отверстие выполнено с одной стороны каждой лопасти или выходные сопловые отверстия выполнены на обеих противоположных сторонах лопасти для создания крутящего момента и направленной подъемной силы, в каждой лопасти со стороны входа в каждое выходное сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого выходного соплового отверстия при помощи привода, подключенного к блоку управления, а каждая полость каждой лопасти подключена, соответственно, через полый полувал или полые полу валы или через полый вал и полые траверсы к источнику подачи рабочей среды с возможностью выборочной подачи последним под давлением рабочей среды в каждую секцию полости или полостей каждой лопасти.

Выходные сопловые отверстия, предпочтительно, выполнены щелевидными.

Каждая из лопастей может быть снабжена датчиками давления, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти ближе к передней кромке лопасти и симметрично относительно продольной оси лопасти, причем датчики давления подключены к блоку управления.

В источнике подачи рабочей среды в качестве последней может быть использована топливовоздушная смесь для подачи ее под давлением через обратные клапаны в секции полости или полостей каждой лопастей для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий потоков продуктов сгорания, образованных при сгорании топливовоздушной смеси в секциях полости или полостей каждой лопасти в момент открытия клапанов выходных сопловых отверстий лопастей, а в каждой полости каждой лопасти установлены свечи зажигания топливовоздушной смеси, подключенные к индукционным катушкам системы зажигания.

В источнике подачи рабочей среды в качестве последней может быть использована жидкая среда, например вода, для подачи ее под давлением через обратные клапаны в каждую секцию полости или полостей каждой лопасти для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий потоков жидкости, образованных в момент открытия клапанов выходных сопловых отверстий лопастей.

На фиг. 1 схематически представлена энергоустановка с управляемой реактивной тягой.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез лопасти энергоустановки с управляемой реактивной тягой для создания струи вдоль внешней и/или вдоль внутренней относительно полувала поверхности каждой лопасти.

На фиг. 3 представлена полая спиральная симметричного аэродинамического профиля лопасть, полость или полости которой разделены на одинаковые секции сплошными перегородками, перпендикулярными оси вращения каждой лопасти и слегка выступающими за наружную поверхность лопасти.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения полой спиральной симметричного аэродинамического профиля лопасти с выходным сопловым отверстием выполнены на одной стороне лопасти.

На фиг. 5 полой спиральной симметричного аэродинамического профиля лопасти с выходным сопловым отверстием, выполненным на обеих противоположных сторонах лопасти.

На фиг. 6 схематически представлен вариант выполнения энергоустановки с лопастями, передняя и задняя кромка которых выполнены прямыми и параллельными.

Энергоустановка с управляемой реактивной тягой содержит одну или более полую симметричного аэродинамического профиля лопасть 1, в которой выполнена по крайней мере одна полость 2 (на чертеже показана энергоустановка с одной лопастью, в которой выполнена одна полость с двумя выходными сопловыми отверстиями) с по крайней мере одним струеобразующим выходным сопловым отверстием 3, выход которого выполнен на наружной поверхности лопасти 1 за точкой максимальной толщины ее профиля в зону сдвинутую от максимальной толщины лопасти 1 в сторону задней кромки 7 лопасти 1.

Каждая лопасть 1 выполнена спиральной, установленной на двух полых полувалах 4 или каждая лопасть 1 выполнена в виде последовательно установленных вокруг полого вала 14 на полых траверсах 15, на одинаковом радиальном расстоянии от полого вала 14 и выполнена с прямыми параллельными передней 11 и задней 7 кромками лопастей 1, причем передняя 11 и задняя 7 кромки соседних лопастей 1 соответственно смещены относительно друг друга по винтовой линии.

Полость 2 или полости 2 каждой лопасти 1 разделены на одинаковые секции 5 сплошными перегородками 6 перпендикулярными оси вращения каждой лопасти 1 и выступающими за наружную поверхность лопасти 1.

Каждая лопасть 1 установлена с возможностью вращения соответственно вокруг полых полувалов 4 или полого вала 14 за счет реактивной силы, создаваемой струями рабочей среды истекающей по касательной вдоль наружной поверхности лопастей 1 в направлении задней кромки 7 лопасти 1, причем выходное сопловое отверстие 3 выполнено с одной стороны каждой лопасти 1 или выходные сопловые отверстия 3 выполнены на обеих противоположных сторонах лопасти 1 (см. фиг. 2) для создания крутящего момента и направленной подъемной силы.

В каждой лопасти 1 со стороны входа в каждое выходное сопловое отверстие 3 установлены клапаны 8 с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого выходного соплового отверстия 3 при помощи привода 13, подключенного к блоку управления (не показан на чертежах), причем последний может быть выполнен в виде компьютера, а каждая полость 2 каждой лопасти 1 подключена соответственно через полый полувал 4 или полые полувалы 4 или через полый вал 14 и полые траверсы 15 к источнику 9 подачи рабочей среды с возможностью выборочной подачи последним под давлением рабочей среды через обратные клапаны в каждую секцию 5 полости 2 или полостей 2 каждой лопасти 1.

Выходные сопловые отверстия 3, предпочтительно, выполнены щелевидными.

Каждая из лопастей 1 может быть снабжена датчиками давления 10, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти 1 ближе к передней кромке 11 лопасти 1 и симметрично относительно продольной оси лопасти 1, причем датчики давления 10 подключены к блоку управления.

В источнике 9 подачи рабочей среды в качестве последней может быть использована топливовоздушная смесь для подачи ее под давлением через обратные клапаны (не показаны) в секции 5 полости 2 или полостей 2 каждой лопасти 1 для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий 3 реактивных струй продуктов сгорания, образованных при сгорании топливовоздушной смеси в секциях 5 полости 2 или полостей 2 каждой лопасти 1 в момент открытия клапанов 8 выходных сопловых отверстий 3 лопастей 1, а в каждой полости 2 каждой лопасти 1 установлены свечи 12 зажигания топливовоздушной смеси, подключенные к индукционным катушкам (не показаны) системы зажигания.

В источнике 9 подачи рабочей среды в качестве последней может быть использована жидкая среда, например вода, для подачи ее под давлением через обратные клапаны в каждую секцию 5 полости 2 или полостей 2 каждой лопасти 1 для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий 3 реактивных струй жидкости, образованных в момент открытия клапанов 8 выходных сопловых отверстий 3 лопастей 1.

Для привода в движение транспортного средства в секции 5 полости 2 лопастей 1 подают через полувалы 4 топливовоздушную смесь, которую в полости 2 или полостях 2 лопастей 1 поджигают с помощью свечей зажигания 12.

В результате сжигания топливовоздушной смеси образуются продукты сгорания, которые, истекая через струеобразующие выходные щелевые отверстия 3, образуют реактивные струи, вращающие лопасти 1.

В другом варианте выполнения в полости 2 лопастей 1 подают жидкую среду, в частности воду с постоянным давлением от внешнего источника 9 подачи рабочей среды. Истекая через струеобразующие выходные щелевые отверстия 3, жидкая среда образует реактивные струи, вращающие лопасти 1.

Величина подъемной силы и скорость и направление движения регулируется частотой полувалов 4 и расходом подаваемой секции 5 лопастей 1 топливовоздушной среды или жидкой среды.

Подача струй с определенным импульсом и в определенный момент времени обеспечивает возникновение нестационарной циркуляции вокруг лопастей 1 и контролируемый рост подъемной силы, перпендикулярной хорде лопасти 1 и оси вращения лопастей 1 вокруг полуосей 4 в нужный момент в нужной точке трассы движения каждой лопасти 1.

Для создания максимального крутящего момента, обеспечивающего максимальное ускорение и максимальную скорость вращения лопастей 1, все свечи зажигания 12 во всех секциях 5 поджигаются одновременно.

Для создания максимальной тянущей силы определенного направления, требуемой для подъема (опускания) или разгона (торможения) транспортного средства свечи зажигания 12 в отдельных секциях 5 поджигаются в моменты, когда радиус-вектор положения выходного соплового отверстия 3 совпадает во всех секциях 5 с требуемым направлением.

Настоящее изобретение может быть использовано в автомобильной, строительной, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности, где необходимо транспортировать, поднимать или перемещать различные грузы.

Изобретение относится к энергетике, в частности к универсальным энергоустановкам с управляемым и контролируемым вектором тяги. Энергоустановка с управляемой реактивной тягой содержит одну или более полую симметричного аэродинамического профиля лопасть, в которой выполнена по крайней мере одна полость с по крайней мере одним струеобразующим выходным сопловым отверстием, выход которого выполнен на наружной поверхности лопасти за точкой максимальной толщины ее профиля в зону, сдвинутую от максимальной толщины лопасти в сторону задней кромки лопасти, каждая лопасть выполнена спиральной, установленной на двух полых полувалах, или каждая лопасть выполнена в виде последовательно установленных вокруг полого вала на полых траверсах, на одинаковом радиальном расстоянии от полого вала и выполнена с прямыми параллельными передней и задней кромками лопастей, причем передняя и задняя кромка соседних лопастей соответственно смещены относительно друг друга по винтовой линии, полость или полости каждой лопасти разделены на одинаковые секции сплошными перегородками, перпендикулярными оси вращения каждой лопасти и выступающими за наружную поверхность лопасти, при этом каждая лопасть установлена с возможностью вращения соответственно вокруг полых полувалов или полого вала за счет реактивной силы, создаваемой струями рабочей среды, истекающей по касательной вдоль наружной поверхности лопастей в направлении задней кромки лопасти, причем выходное сопловое отверстие выполнено с одной стороны каждой лопасти или выходные сопловые отверстия выполнены на обеих противоположных сторонах лопасти для создания крутящего момента и направленной подъемной силы, в каждой лопасти со стороны входа в каждое выходное сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого выходного соплового отверстия при помощи привода, подключенного к блоку управления, а каждая полость каждой лопасти подключена, соответственно, через полый полувал или полые полувалы или через полый вал и полые траверсы к источнику подачи рабочей среды с возможностью выборочной подачи последним под давлением рабочей среды в каждую секцию полости или полостей каждой лопасти. В результате достигается возможность увеличить создаваемую движущую силу, что приводит к снижению расхода топлива на привод ортогонального движителя. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Энергоустановка с управляемой реактивной тягой, содержащая одну или более полую симметричного аэродинамического профиля лопасть, в которой выполнена по крайней мере одна полость с по крайней мере одним струеобразующим выходным сопловым отверстием, выход которого выполнен на наружной поверхности лопасти за точкой максимальной толщины ее профиля в зону, сдвинутую от максимальной толщины лопасти в сторону задней кромки лопасти, отличающаяся тем, что каждая лопасть выполнена спиральной, установленной на двух полых полувалах или каждая лопасть выполнена в виде последовательно установленных вокруг полого вала на полых траверсах, на одинаковом радиальном расстоянии от полого вала и выполнена с прямыми параллельными передней и задней кромками лопастей, причем передняя и задняя кромка соседних лопастей соответственно смещены относительно друг друга по винтовой линии, полость или полости каждой лопасти разделены на одинаковые секции сплошными перегородками, перпендикулярными оси вращения каждой лопасти и выступающими за наружную поверхность лопасти, при этом каждая лопасть установлена с возможностью вращения соответственно вокруг полых полувалов или полого вала за счет реактивной силы, создаваемой струями рабочей среды, истекающей по касательной вдоль наружной поверхности лопастей в направлении задней кромки лопасти, причем выходное сопловое отверстие выполнено с одной стороны каждой лопасти или выходные сопловые отверстия выполнены на обеих противоположных сторонах лопасти для создания крутящего момента и направленной подъемной силы, в каждой лопасти со стороны входа в каждое выходное сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого выходного соплового отверстия при помощи привода, подключенного к блоку управления, а каждая полость каждой лопасти подключена, соответственно, через полый полувал или полые полувалы или через полый вал и полые траверсы к источнику подачи рабочей среды с возможностью выборочной подачи последним под давлением рабочей среды в каждую секцию полости или полостей каждой лопасти.

2. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что выходные сопловые отверстия выполнены щелевидными.

3. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из лопастей снабжена датчиками давления, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти ближе к передней кромке лопасти и симметрично относительно продольной оси лопасти, причем датчики давления подключены к блоку управления.

4. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что в источнике подачи рабочей среды в качестве последней использована топливовоздушная смесь для подачи ее под давлением через обратные клапаны в секции полости или полостей каждой лопастей для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий реактивных струй продуктов сгорания, образованных при сгорании топливовоздушной смеси в секциях полости или полостей каждой лопасти в момент открытия клапанов выходных сопловых отверстий лопастей, а в каждой полости каждой лопасти установлены свечи зажигания топливовоздушной смеси, подключенные к индукционным катушкам системы зажигания.

5. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что в источнике подачи рабочей среды в качестве последней использована жидкая среда, например вода, для подачи ее под давлением через обратные клапаны в каждую секцию полости или полостей каждой лопасти для формирования на выходе из выходных сопловых отверстий реактивных струй жидкости, образованных в момент открытия клапанов выходных сопловых отверстий лопастей.