початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2282561
АТМОСФЕРНЕ рушія

English

Ім'я заявника: Якименко Анатолій Якович (RU)
Ім'я винахідника: Якименко Анатолій Якович (RU)
Ім'я патентовласника: Якименко Анатолій Якович (RU)
Адреса для листування: 214031, Смоленськ, пр-кт Будівельників, 1/42, кв.173, А.Я. Якименко
Дата початку дії патенту: 2005.02.24

Атмосферне рушій відноситься до галузі транспорту. Атмосферне рушій складається з плоского кільцевого підстави 1 з нерухомо закріпленим на ньому по центру підшипником 2, в який встановлений стикуються з трансмісією від двигуна транспортного засобу вал 4 з фіксуючою розпірною втулкою 5 і нерухомо насадженим на нього на відстані від поверхні підстави робочим колесом, що складається з кільцевого диска 6 з радіально встановленими лопатками 7, які виступають за периметр диска 6. По периметру плоского кільцевого підстави 1, виконаного з отворами, нерухомо закріплений вінець 3. При обертанні робочого колеса на поверхні плоского кільцевого підстави 1 формується повітряний вихор. При цьому додатковий приплив повітря засмоктується через щілину між підставою 1 і робочим колесом, а вінець 3 забезпечує ущільнення і сход повітряного потоку. Повітряний вихор обумовлює падіння статичного тиску на внутрішній поверхні основи 1 на величину швидкісного напору вихору, а різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхнях підстави 1 створює силу тяги рушія. Винахід забезпечує потрібну силу тяги для наземних, надводних і повітряних транспортних засобів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Атмосферне рушій відноситься до галузі транспорту і може бути застосований до основних видів наземного, надводного і повітряного транспорту. В даний час для цих видів в основному застосовують такі поширені рушії, як колесо, повітряний і гребний гвинти, при цьому слід зазначити, що гребний гвинт за принципом дії аналогічний повітряному гвинті.

Основними недоліками колеса, як рушія, є:

• втрата частини потужності двигуна на опір тертя в складних механізмах силових передач від двигуна до ведучих коліс;
• залежність коефіцієнта зчеплення між колесом і дорогою від характеру її покриття, забруднення, вологи, конструкції шин і ряду інших факторів (Чудаков Е.А. «Автомобілі» Вибрані праці. 1961 г.). Будь-повітряний гвинт конструктивно складається з набору лопатей, закріплених на втулці, а елемент лопаті будь-якого реального гвинта являє собою маленьке крило, яке працює в потоці повітря, як звичайне крило літака. Повітряний гвинт створює силу тяги за рахунок відкидання повітря лопатями і підсмоктуватиметься сил на їх поверхні. Практика показує, що в оптимальному режимі польоту їх співвідношення розподіляється в наступній пропорції: 30% за рахунок відкидання повітря і 70% за рахунок підсмоктуватиметься сил, тобто основна складова розвивається сили тяги - це підсмоктуватиметься сили. У цій частині повітряного гвинта, як рушія, притаманні суттєві недоліки. Підсмоктуватиметься сили залежать від величини розрядження повітря на верхній поверхні лопаті по відношенню до тиску в атмосфері, а за статистикою ця величина не перевищує 1,5-3%, і щоб отримати достатню силу тяги необхідно збільшувати робочу поверхню повітряного гвинта, в основному за рахунок збільшення кількості лопатей і діаметра гвинта. Але збільшення кількості лопатей обмежується коефіцієнтом заповнення ними захоплюваної площі гвинта, який через падіння сили тяги гвинта не перевищує величини 0,07-0,08. У зв'язку з чим для збільшення сили тяги йдуть по шляху збільшення діаметрів повітряних гвинтів, розміри яких для літаків коливаються від 3 до 5 м, а вертольотів - понад 10 м. Робота великих повітряних гвинтів у відкритому потоці повітря викликає підвищені рівні шуму, а для вертольотів сприяє виникненню великої кількості різних коливань, як окремих частин, так і вертольота в цілому, що негативно позначається на їх технічні характеристики.

(Байдуков В.Б. «Аеродинаміка і динаміка польоту літальних апаратів». 1979 г.)

(Ромасевич В.Ф. Самойлов Г.А. «Практична аеродинаміка вертольотів». 1980 г.)

Метою даного винаходу є створення для наземних, надводних і повітряних транспортних засобів єдиного за принципом дії і конструктивним виконанням рушія, що дозволяє забезпечити потрібну силу тяги для конкретного транспортного засобу. Середовищем, яка дозволяє досягти поставленої мети, є навколишнє нас повітряне середовище з її атмосферним тиском, яке в нормальних умовах на поверхні Землі становить 1 кг / см ^2.

Винахід базується на рівнянні енергії повітря, зокрема на рівнянні Бернуллі, яке встановлює зв'язок між швидкістю руху повітря і його тиском в струмені для нестисливого газу в діапазоні до-звукових швидкостей і має вигляд:

де: Р _1, Р ₂ і - Тиск і масова щільність повітря у відповідних перетинах;

V ₁ і V ₂ - швидкість руху повітря у відповідних перетинах. Тобто, де в струмені швидкість руху частинок повітря більше, тиск зменшується, а де менше, тиск збільшується. Цей закон, як було зазначено вище, знайшов широке застосування в аеродинаміці, він пояснює виникнення підсмоктуватиметься сил як на крилі літака, так і на лопатях повітряних гвинтів. Однак пропонований атмосферне рушій в конструктивному виконанні є принципово новим технічним рішенням і не може розглядатися як прототип повітряного гвинта.

Новизна технічного рішення полягає в тому, що на внутрішній кільцевої поверхні плоского підстави рушія за допомогою обертового робочого колеса з радіально закріпленими лопатками формується повітряний вихор з регульованою в певному діапазоні швидкістю його повітряного потоку, що дозволяє забезпечувати істотне падіння атмосферного тиску на цій поверхні і за рахунок різниці атмосферного тиску на зовнішній і внутрішній поверхнях підстави рушія отримувати необхідну і достатню силу тяги для конкретного транспортного засобу.

На фіг.1 зображений пропонований атмосферне рушій, розріз по А-А на фіг.2

На фіг.2 - то ж, вид зверху

На внутрішній поверхні плоского кільцевого підстави 1 з втулкою і підшипником 2 в центрі закріплений нерухомо по периметру вінець 3. У підшипник 2 встановлений вал 4 з распорной втулкою 5. На вал 4 до упору з распорной втулкою 5 запрессовано робоче колесо, що складається з кільцевого диска 6 і лопаток 7, нерухомо закріплених радіально на внутрішній поверхні кільцевого диска. Рушій своїм підставою кріпиться безпосередньо до двигуна або корпусу транспортного засобу в залежності від прийнятої конструктивної схеми 8 (показана умовно), а вал 4 робочого колеса стикується з трансмісією від двигуна транспортного засобу. Атмосферне рушій розвиває силу тяги в такий спосіб. При включенні трансмісії і надання робочого колеса рушія обертального руху від двигуна, повітря, що надходить з внутрішньої порожнини отвору робочого колеса, захоплюється лопатками 7 і приводиться в обертальний рух, переміщаючись в порожнині лопаток 7 по траєкторії розкручування спіралі. При виході з порожнини робочого колеса повітря з окружною лінійної швидкістю кінця лопаток, розходиться в площині обертання веерно по дотичним до кола робочого колеса в навколишній простір.

При цьому робоче колесо в своєму розпорядженні два характерними особливостями:

• внутрішня площа засмоктування повітря в порожнину лопаток менше площі виходу повітря по зовнішньому периметру лопаток 7;
• лінійна швидкість лопаток 7, а відповідно, і переміщуваного ними повітря від центру до периферії збільшується пропорційно збільшенню радіуса колеса.

Плавне збільшення площі, яку охоплює лопатками 7, і їх лінійної швидкості від центру до периферії, відповідно до закону безперервності (тобто сплошности) повітряного потоку, вимагає необхідності додаткового припливу повітря в розширюється периферійну зону робочого колеса. Потрібних додатковий обсяг повітря засмоктується через кільцеву щілину a з внутрішніх отворів кільцевого підстави 1, переміщаючись як в порожнину робочого колеса, так і в простір між підставою 1 і робочим колесом, одночасно розкручуючись і утворюючи на внутрішній поверхні підстави 1 повітряний вихор, що рухається по такій же траєкторії, як і повітряний потік в порожнині робочого колеса. Величина швидкості повітряного потоку в вихорі знаходиться в прямій залежності від лінійної швидкості лопаток 7 робочого колеса. Вона плавно зростає від початку засмоктування повітря до зовнішнього периметра робочого колеса, за межами якого починає спадати, розходячись веерно по всій площі периметра кільцевого підстави 1, потім підходячи до вінця 3 ущільнюється, притискаючись до його сферичної поверхні, і сходить під деяким кутом в бік зовнішньої поверхні підстави 1. Для посилення повітряного вихору за межами робочого колеса передбачається додаткове надходження повітря за рахунок кінцевих частин лопаток 7, які виступають за межі периметра кільцевого диска 6, на деяку величину b, завдяки чому додатковий обсяг повітря підсмоктується зверху, посилюючи повітряний потік вихору. Швидкість повітряного потоку вихору як через наявність сил тертя, так і ряду інших факторів, дещо відстає від лінійної швидкості лопаток 7 робочого колеса. Однак передбачаючи конструктивне виконання двигуна з трансмісією такими, що дозволяють в широкому розрахунковому діапазоні регулювати число обертів робочого колеса рушія, а відповідно і збільшувати швидкість повітряного потоку вихору до необхідних величин в діапазоні дозвукових швидкостей. Освіта повітряного вихору зумовлює падіння статичного тиску на внутрішній поверхні основи 1 на величину швидкісного напору вихору, рівну , Де V _вих - усереднена швидкість повітряного потоку вихору.

Різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхнях підстави 1 створює силу тяги рушія, спрямовану в бік меншого тиску.

Для кількісної оцінки величин сили тяги атмосферних рушіїв, які вони можуть розвивати в діапазоні дозвукових швидкостей, візьмемо послідовно такі усереднені швидкості повітряного потоку вихору: 100 м / сек; 200 м / сек і 250 м / сек.

Розрахунок величини швидкісного напору показує, що сила тяги для даних величин відповідно складе: 64,5 Г / см ^2; 258 Г / см ^2; 403,1 Г / см ^2. У відсотковому відношенні від величини атмосферного тиску це складе,%: 6.45; 25.8; 40.3.

Виходячи з вище наведених даних видно, що атмосферне рушій за своїми показниками, як мінімум, на порядок перевершує повітряні гвинти, і за своїм технічним рівнем значно вище всіх широко поширених в даний час рушіїв, тому що усуває всі властиві їм характерні недоліки.

Деякі орієнтовні конструктивні вимоги до окремих елементів рушія:

• довжина лопаток 7 становить не більше 35% від радіуса робочого колеса;
• величина розміру b коливається в інтервалі 8-37% від довжини лопатки, зростає зі збільшенням окружної лінійної швидкості;
• довжина лопатки 7 по внутрішньому діаметру кільця робочого колеса більше, ніж довжина її по зовнішньому периметру в 1,8-2 рази;
• кількість лопаток 7 на робочому колесі визначається за відповідністю розміру середньої ширини лопатки розміром між кінцями двох суміжних лопаток по зовнішньому периметру;
• радіус підстави 1 більше радіусу робочого колеса приблизно на розмір довжини лопатки 7;
• внутрішній діаметр кільця підстави 1 більше внутрішнього діаметра кільця диска 6 орієнтовно на 5-10%;
• величина розміру з повинна забезпечувати вільний доступ повітря у внутрішні отвори підстави 1;
• величина розміру а визначається за максимальною тязі рушія при максимально розрахункової швидкості робочого колеса;
• деталі робочого колеса повинні виготовлятися з легких і міцних металів і мати мінімальну вагу.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Атмосферне рушій, що складається з плоского кільцевого підстави з нерухомо закріпленим на ньому по центру підшипником, в який встановлений стикуються з трансмісією від двигуна транспортного засобу вал з фіксуючою розпірною втулкою і нерухомо насадженим на нього на відстані від поверхні підстави робочим колесом з радіально встановленими лопатками, що відрізняється тим, що він забезпечений кільцевим диском, на внутрішній поверхні якого нерухомо закріплені зазначені лопатки, виступаючі за периметр диска, причому по периметру плоского кільцевого підстави, виконаного з отворами для засмоктування повітря через щілину між підставою і робочим колесом, нерухомо закріплений вінець, що забезпечує ущільнення і сход повітряного потоку.

Версія для друку
Дата публікації 30.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів