RU202580U1

RU202580U1 - Lift device

Info

Publication number: RU202580U1
Application number: RU2020139495U
Authority: RU
Inventors: Игорь Сергеевич Ковалев
Original assignee: Игорь Сергеевич Ковалев
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Устройство для создания подъемной силы может быть использовано в летательных аппаратах гражданской и военной авиации, а также при создании безпропеллерных дронов.Устройство содержит двигатель с вертикальной осью вращения рабочего вала и закрепленным на валу колесом центробежного вентилятора, которое размещено внутри кольцевого полипланового крыла, снабженного радиальными прегородками, а разделенные перегородками части крыла выполнены в виде сторон многогранника.В устройстве реализованы свойства решетчатого крыла: работоспособность при углах атаки 45-50 град., компактность, высокая прочность и КПД.The device for creating a lifting force can be used in aircraft of civil and military aviation, as well as in the creation of propeller-free drones. The device contains an engine with a vertical axis of rotation of the working shaft and a centrifugal fan wheel fixed to the shaft, which is located inside an annular polyplane wing equipped with radial partitions , and the wing parts separated by partitions are made in the form of polyhedron sides. The device implements the properties of a lattice wing: operability at angles of attack of 45-50 degrees, compactness, high strength and efficiency.

Description

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована в летательных аппаратах гражданской и военной авиации или, например, при создании беспилотных летательных аппаратов - безпропеллерных дронов.The utility model relates to aviation technology and can be used in civil and military aircraft or, for example, in the creation of unmanned aerial vehicles - propeller-less drones.

Известно и широко распространено в многолетней практике крыло с аэродинамическим профилем, создающее подъемную силу в набегающем потоке воздуха при движении летательного аппарата (Г.П. Свищев Большая Российская Энциклопедия, Авиация, М., 1994 год). Недостатком крыла является непостоянство создаваемой крылом подъемной силы, величина которой резко снижается при падении скорости движения крыла, а так же при изменении характера обтекания крыла воздухом (срыв потока).Known and widespread in long-term practice is a wing with an aerodynamic profile, which creates a lift in the incoming air flow when the aircraft moves (G.P. Svishchev Great Russian Encyclopedia, Aviation, Moscow, 1994). The disadvantage of the wing is the inconstancy of the lift created by the wing, the value of which sharply decreases with a decrease in the speed of the wing, as well as with a change in the nature of the air flow around the wing (stall).

Известно принятое в качестве прототипа устройство по патенту RU №238281, опубликовано 28.01.2010 г. в Бюлл. №3, класса МПК В64С 29/00, содержащее двигатель с вертикальной осью вращения рабочего вала, на котором закреплено колесо центробежного вентилятора и размещенное напротив лопаток вентилятора кольцевое крыло. Недостатком данного устройства является низкая эффективность преобразования в подъемную силу устройства мощности двигателя, вследствие отклонения создаваемого центробежным вентилятором потока воздуха от радиального направления при обтекании им аэродинамического профиля кольцевого крыла и соответствующее снижение КПД устройства для создания подъемной силы.Known adopted as a prototype device according to the patent RU No. 238281, published on January 28, 2010 in Bull. No. 3, class IPC В64С 29/00, containing a motor with a vertical axis of rotation of the working shaft, on which a centrifugal fan wheel is fixed and an annular wing located opposite the fan blades. The disadvantage of this device is the low efficiency of conversion into the lifting force of the engine power device, due to the deviation of the air flow created by the centrifugal fan from the radial direction when it flows around the aerodynamic profile of the annular wing and the corresponding decrease in the efficiency of the device to create lift.

Целью предложенной полезной модели является повышение КПД устройства для создания подъемной силы и повышение надежности его работы.The purpose of the proposed utility model is to increase the efficiency of the device for creating a lifting force and to increase the reliability of its operation.

Поставленная цель достигается в устройстве для создания подъемной силы, содержащем двигатель с вертикальной осью вращения рабочего вала, на котором закреплено колесо центробежного вентилятора, и размещенное напротив лопаток последнего кольцевое крыло, тем, что кольцевое крыло выполнено полиплановым и снабжено радиальными прегородками, которые вместе с планами образуют решетку, а разделенные радиальными перегородками части кольцевого крыла выполнены в виде сторон многогранника.This goal is achieved in a device for creating a lifting force, containing an engine with a vertical axis of rotation of the working shaft, on which a centrifugal fan wheel is fixed, and an annular wing located opposite the blades of the latter, in that the annular wing is polyplanar and equipped with radial partitions, which, together with the plans form a lattice, and parts of the annular wing separated by radial partitions are made in the form of polyhedron sides.

Предложенная полезная модель поясняется схематическими чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для создания подъемной силы в плане, на фиг. 2 представлен разрез А - А по фиг. 1 и на фиг. 3 представлен вид В по фиг. 1.The proposed utility model is illustrated by schematic drawings, where FIG. 1 shows a device for creating a lifting force in plan, FIG. 2 shows a section A - A according to FIG. 1 and FIG. 3 is a view B of FIG. one.

Устройство для создания подъемной силы состоит из двигателя 1 с вертикальным рабочим валом 2, на котором закреплено колесо 3 центробежного вентилятора, размещенное внутри кольцевого крыла 4, разделенного радиальными перегородками 5 на равные части, а само кольцевое крыло 4 образовано параллельными друг другу планами 6.The device for creating a lifting force consists of an engine 1 with a vertical working shaft 2, on which a centrifugal fan wheel 3 is fixed, located inside an annular wing 4, divided by radial partitions 5 into equal parts, and the annular wing 4 itself is formed by plans 6 parallel to each other.

Устройство работает следующим образом. Закрепленное на рабочем валу 2 двигателя 1 колесо 3 центробежного вентилятора создает при своем вращении поток воздуха, обтекающий аэродинамические профили планов 6 кольцевого крыла 4. Отогнутые назад лопатки колеса 3 центробежного вентилятора обеспечивают максимальный переход механической энергии рабочего вала 2 в кинетическую энергию радиального потока воздуха. Оптимальный угол атаки планов 6, обеспечивает максимальную величину подъемной силы на суммарной площади наружной поверхности планов 6. При этом радиальность потока воздуха, обтекающего планы 6, обеспечивается действием радиальных перегородок 5 и оптимальным расстоянием между соседними планами 6 (фиг 2 и 3).The device works as follows. Fixed on the working shaft 2 of the engine 1, the wheel 3 of the centrifugal fan, during its rotation, creates an air flow that flows around the aerodynamic profiles of the plans 6 of the annular wing 4. The backward-bent blades of the wheel 3 of the centrifugal fan ensure the maximum transfer of the mechanical energy of the working shaft 2 into the kinetic energy of the radial air flow. The optimal angle of attack of plans 6 provides the maximum amount of lift on the total area of the outer surface of the plans 6. At the same time, the radiality of the air flow around the plans 6 is ensured by the action of radial partitions 5 and the optimal distance between adjacent plans 6 (Figs. 2 and 3).

Решетчатая конструкция, образуемая планами 6 и радиальными прегородками 5 сообщает предложенной полезной модели ряд положительных свойств решетчатого крыла: работоспособность и отсутствие срыва потока воздуха на больших углах атаки 45-50 град., большая площадь несущей поверхности в малом объеме (компактность), высокая прочность конструкции (С.М. Белоцерковский и др. Решетчатые крылья, М., Машиностроение, 1985 год). Выполнение частей кольцевого крыла 4 расположенных между радиальными перегородками 5 в виде сторон многогранника позволяет использовать для их изготовления обычные и принятые в практике технологии изготовления крыльев с прямыми и параллельными образующими аэродинамического профиля и избежать необходимости использования сложной технологии изготовления крылового аэродинамического профиля с криволинейными образующими переменного радиуса. В предложенной конструкции устройства для создания подъемной силы нет необходимости преодолевать лобовое сопротивление и тратить на это энергию двигателя, что повышает КПД устройства. При использовании предложенного устройства в конструкции беспилотных летательных аппаратов (дронов) можно значительно повысить надежность их работы, заменив наиболее подверженные повреждениям пропеллеры предложенным устройством, а также увеличить время работы дронов в полете за счет более высокого КПД.The lattice structure formed by plans 6 and radial partitions 5 gives the proposed utility model a number of positive properties of the lattice wing: operability and absence of air flow disruption at high angles of attack of 45-50 degrees, large bearing surface area in a small volume (compactness), high structural strength (SM Belotserkovsky et al. Lattice wings, M., Mechanical Engineering, 1985). The implementation of the parts of the annular wing 4 located between the radial partitions 5 in the form of polyhedron sides allows the use of conventional and accepted in practice technologies for manufacturing wings with straight and parallel generatrices of the aerodynamic profile and avoiding the need to use a complex technology for manufacturing the wing airfoil with curvilinear generators of variable radius. In the proposed design of the device for creating a lifting force, there is no need to overcome the drag and spend the energy of the engine on this, which increases the efficiency of the device. When using the proposed device in the design of unmanned aerial vehicles (drones), it is possible to significantly increase the reliability of their operation by replacing the propellers most susceptible to damage with the proposed device, as well as to increase the operating time of the drones in flight due to the higher efficiency.

Claims

A device for creating a lifting force, comprising a motor with a vertical axis of rotation of the working shaft, on which a centrifugal fan wheel is fixed, and an annular wing located opposite the blades of the latter, characterized in that the annular wing is polyplanar and equipped with radial partitions, which together with the plans form a lattice, and the parts of the annular wing separated by partitions are made in the form of the sides of a polyhedron.