RU2147545C1 - Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) - Google Patents
Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2147545C1 RU2147545C1 RU98112228A RU98112228A RU2147545C1 RU 2147545 C1 RU2147545 C1 RU 2147545C1 RU 98112228 A RU98112228 A RU 98112228A RU 98112228 A RU98112228 A RU 98112228A RU 2147545 C1 RU2147545 C1 RU 2147545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- rotation
- angular
- blade
- around
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано в авиации, в частности для создания компактных маневренных летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, а также в ветрогидроэнергетике и судовой технике. The invention can be used in aviation, in particular for the creation of compact maneuverable aircraft with vertical take-off and landing, as well as in wind power and marine engineering.
В описании рассматривается применение изобретения в авиации, и система отсчета связана с летательным аппаратом. The description describes the application of the invention in aviation, and the reference system is associated with an aircraft.
В процессе машущего полета движение крыла (несущей поверхности) в упрощенном виде представляет собой комбинацию двух совмещенных во времени, периодически повторяемых простых движений: "махового" - оказывающего основное ударное воздействие на среду и "углового" - изменяющего угол атаки несущей поверхности. In the process of flapping flight, the movement of the wing (bearing surface) in a simplified form is a combination of two combined in time, periodically repeated simple movements: “fly” - having the main impact on the medium and “angular” - changing the angle of attack of the bearing surface.
В большинстве конструкций махолетов "маховые" и "угловые" перемещения несущей поверхности выполняются в поступательно-возвратном режиме, что влечет за собой инерционные нагрузки и потери, ограничения в скорости, сложность и ненадежность конструкции. In most designs of flywheels, “flywheel” and “angular” movements of the bearing surface are carried out in a translational-return mode, which entails inertial loads and losses, speed limits, complexity and unreliability of the structure.
Существует ряд конструкций летательных аппаратов, в которых эффективность "махового" (ударного, с большими углами атаки) воздействия несущей поверхности на среду сочетается с преимуществами вращательного движения. There are a number of aircraft designs in which the effectiveness of the “fly-by” (shock, with large angles of attack) impact of the bearing surface on the medium is combined with the advantages of rotational motion.
Например, в летательном аппарате (патент РФ 2033944 B 64 C 39/00. Бюл. N 12 30.04.95) использован способ движения несущей поверхности, при котором "маховое" движение - равномерное вращательное, а "угловое" положение несущей поверхности изменяется в поступательно-возвратном режиме таким образом, что в течение полуоборота "махового" движения несущая поверхность принимает горизонтальное положение (взмах вниз - рабочий ход), а в последующие пол-оборота - вертикальное положение (взмах вверх - холостой ход). См. фиг. 1. То есть, "угловое" движение несущей поверхности происходит в поступательно-возвратном режиме и ему присущи те же недостатки, связанные с инерцией. For example, in an aircraft (RF patent 2033944 B 64 C 39/00. Bull. N 12 04/30/95), a method of moving the bearing surface is used, in which the "swing" movement is uniform rotational, and the "angular" position of the bearing surface changes progressively -Return mode in such a way that during the half-turn of the “fly-by” movement the bearing surface takes a horizontal position (swing down - working stroke), and in the next half-turn - vertical position (swing up - idle). See FIG. 1. That is, the "angular" movement of the bearing surface occurs in the translational-return mode and it has the same disadvantages associated with inertia.
В летательном аппарате (патент РФ 2005658 B 64 C 27/32, B 64 D 27/02ю Бюл. N 1 15.01.94) "маховое" движение несущей поверхности также равномерное вращательное, а "угловое" положение несущей поверхности меняется следующим образом: при движении вниз несущая поверхность принимает горизонтальное положение (как и в предыдущем варианте), а при движении вверх - по касательной круга "махового" движения (с нулевым углом атаки). См. фиг. 2. При этом устраняется один из недостатков предыдущего варианта (несущая поверхность не испытывает тормозящего сопротивления воздуха при движении вверх). In an aircraft (RF patent 2005658 B 64 C 27/32, B 64 D 27/02, Bull. No. 1 01/15/94), the "fly" movement of the bearing surface is also uniformly rotational, and the "angular" position of the bearing surface changes as follows: moving down the bearing surface takes a horizontal position (as in the previous version), and when moving up - along the tangent circle of the "fly" movement (with a zero angle of attack). See FIG. 2. This eliminates one of the drawbacks of the previous version (the bearing surface does not experience braking air resistance when moving up).
Этот способ движения рассматривается в качестве прототипа предлагаемого изобретения. This method of movement is considered as a prototype of the invention.
Прототип имеет следующие недостатки:
- "угловое" движение несущей поверхности в пределах цикла происходит с меняющейся скоростью и остановками, что влечет за собой инерционные нагрузки и потери, а следовательно, ограничение в скорости;
- низкая тяга по сравнению с возможной из-за того, что половина цикла "махового" движения несущей поверхности - холостой ход, а во время рабочего хода углы атаки несущей поверхности не обеспечивают максимального значения тяги;
- сложность конструктивного воплощения.The prototype has the following disadvantages:
- the "angular" movement of the bearing surface within the cycle occurs with changing speed and stops, which entails inertial loads and losses, and therefore a speed limit;
- low thrust compared to the possible one due to the fact that half of the cycle of "fly-by-turn" movement of the bearing surface is idle, and during the working stroke the angles of attack of the bearing surface do not provide the maximum thrust value;
- the complexity of the constructive embodiment.
Цель изобретения состоит в том, чтобы предположить способ движения несущей поверхности, сочетающей в себе преимущества машущего полета и равномерного вращательного движения, свободный от недостатков прототипа. The purpose of the invention is to suggest a method of moving the bearing surface, combining the advantages of flapping and uniform rotational motion, free from the disadvantages of the prototype.
Предлагаемый способ движения несущей поверхности в текучей среде отличается тем, что и "маховое", и "угловое" движения несущей поверхности осуществляются на протяжении всего цикла в режиме равномерного вращательного движения следующим образом: несущая поверхность с постоянной по численной величине угловой скоростью вращается вокруг собственной оси (оси "углового" вращения), а ось "углового" вращения поворачивается с постоянной угловой скоростью вокруг другой неподвижной оси (оси "махового" вращения), причем отношение численных значений угловых скоростей "углового" и "махового" вращения равно 1:2, а угол между их векторами α = 90 - 180o. См. фиг. 4 (1 - ось "углового" вращения, 2 - ось "махового" вращения).The proposed method for the motion of a bearing surface in a fluid is characterized in that both the "flywheel" and "angular" movements of the bearing surface are carried out throughout the cycle in the uniform rotational motion mode as follows: the bearing surface rotates around its own axis with a constant numerical value of the angular velocity (axis of "angular" rotation), and the axis of "angular" rotation rotates at a constant angular velocity around another fixed axis (axis of "fly" rotation), and the ratio of numerical values Glov velocity "corner" and "flapping" the rotation is 1: 2, and the angle between their vectors α = 90 - 180 o. See FIG. 4 (1 - axis of "angular" rotation, 2 - axis of "fly" rotation).
При таком способе движения несущей поверхности суммарный вектор тяги за цикл имеет определенное направление. В варианте при α = 180o (оси "углового" и "махового" вращения параллельны) составляющая вектора тяги основного направления имеет значение, близкое к максимально возможному на протяжении всего цикла. См.фиг. 3.With this method of movement of the bearing surface, the total thrust vector per cycle has a certain direction. In the embodiment, when α = 180 o (the axes of the "angular" and "fly" rotation are parallel), the component of the thrust vector of the main direction has a value close to the maximum possible throughout the cycle. See. 3.
Предлагаемый способ движения принципиально реализуется посредством планетарных механизмов, где ось вращения колеса-сателлита вращается вокруг основной оси. Варианты устройств различаются между собой значением угла между осями вращения и типом передачи (зубчатой, фрикционной, винтовой и др. ). The proposed method of movement is fundamentally implemented through planetary mechanisms, where the axis of rotation of the satellite wheel rotates around the main axis. Variants of devices differ among themselves by the value of the angle between the axes of rotation and the type of transmission (gear, friction, screw, etc.).
Вариант устройства α = 180o (см. фиг.5) представляет собой планетарный механизм с параллельными осями вращения и фрикционной передачей и содержит несколько (по количеству лопастей) колес-сателлитов 1, связанных кинематически зубчатыми ремнями 2 с неподвижным центральным колесом 3. Водило 4 жестко связано с валом 5 устройства. На оси каждого из сателлитов жестко установлена лопасть 6. Отношение диаметра колеса-сателлита и диаметра центрального колеса равно 2:1.A variant of the device α = 180 o (see Fig. 5) is a planetary mechanism with parallel axes of rotation and friction gear and contains several (by the number of blades)
При вращении вала водило приходит в движение и ось каждой из лопастей вращается вместе с ним вокруг основной оси (на фиг.5 - против часовой стрелки), совершая "маховое" вращение. При этом лопасть вращается вокруг собственной оси с вдвое меньшей угловой скоростью (на фиг.5 - по часовой стрелке), совершая "угловое" вращение. When the shaft rotates, the carrier comes into motion and the axis of each of the blades rotates with it around the main axis (in figure 5 - counterclockwise), making a “fly” rotation. In this case, the blade rotates around its own axis with half the angular velocity (in Fig.5 - clockwise), making an "angular" rotation.
Вариант устройства α = 90o (см. фиг.6) представляет собой планетарный механизм с перпендикулярными осями вращения и винтовой передачей и содержит несколько (по количеству лопастей) звеньев-сателлитов 1, каждое из которых установлено с возможностью свободного вращения в водиле 2 и образует с неподвижным центральным звеном 3 винтовую кинематическую пару с передаточным отношением 2:1.A variant of the device α = 90 o (see Fig.6) is a planetary mechanism with perpendicular axes of rotation and a helical gear and contains several (by the number of blades)
Водило 2 жестко связано с валом 4 устройства. На оси каждого из звеньев-сателлитов жестко установлена лопасть 5. Drove 2 is rigidly connected to the
При вращении вала водило приходит в движение и ось каждой из лопастей вращается вместе с ним, совершая "маховое" вращение. При этом лопасть вращается вокруг собственной оси с вдвое меньшей угловой скоростью, совершая "угловое" вращение. When the shaft rotates, the carrier moves and the axis of each of the blades rotates with it, making a “fly” rotation. In this case, the blade rotates around its own axis with half the angular velocity, making an "angular" rotation.
В обоих устройствах лопасти установлены таким образом, что если произвольно взятое положение оси одной из них принять за исходное, то каждая из лопастей в исходном положении имеет ту же ориентацию. In both devices, the blades are installed in such a way that if the arbitrarily taken position of the axis of one of them is taken as the initial one, then each of the blades in the initial position has the same orientation.
В обоих устройствах, поворачивая центральное звено планетарного механизма вокруг основной оси, можно изменять направление вектора тяги. In both devices, turning the central link of the planetary mechanism around the main axis, you can change the direction of the thrust vector.
Оба устройства могут быть использованы как в качестве движителей, так и в качестве двигателей - при определенной ориентации к потоку текучей среды. Both devices can be used both as propulsors and as engines - with a certain orientation to the fluid flow.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:
- изменение положения несущей поверхности в течение цикла движения с указанием векторов тяги для аналога - фиг. 1, прототипа - фиг. 2 и варианта изобретения α = 180o, фиг.3;
- движение несущей поверхности в пространстве (вариант 90o < α < 180o) c указанием угла между векторами угловых скоростей - фиг. 4;
- движитель (двигатель) "Муха" - фиг. 5;
- движитель (двигатель) "Веер" - фиг.6.The invention is illustrated by drawings, which show:
- a change in the position of the bearing surface during the cycle of motion, indicating the thrust vectors for the analogue - FIG. 1, prototype - FIG. 2 and an embodiment of the invention α = 180 ° , FIG. 3;
- motion of the bearing surface in space (option 90 o <α <180 o ) with an indication of the angle between the angular velocity vectors - FIG. 4;
- mover (engine) "Fly" - Fig. 5;
- mover (engine) "Fan" - Fig.6.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98112228A RU2147545C1 (en) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98112228A RU2147545C1 (en) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98112228A RU98112228A (en) | 2000-04-10 |
RU2147545C1 true RU2147545C1 (en) | 2000-04-20 |
Family
ID=20207728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98112228A RU2147545C1 (en) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2147545C1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102887225A (en) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 王志成 | Flapping wing lift force generator with wing frames unidirectionally rotating |
RU2481497C2 (en) * | 2010-02-26 | 2013-05-10 | ЧЕМПИОН Инжиниринг Текнолоджи Компани, Лтд. | Planetary gear of sail plant |
RU2482010C2 (en) * | 2010-11-01 | 2013-05-20 | Владимир Михайлович Палецких | Method of producing flapping motion and flapping screw to this end |
CN103569359A (en) * | 2013-10-24 | 2014-02-12 | 王金海 | Multi-wing-arm multi-feature-membrane spiral arm control fly type wing arm internal-transmission helicopter |
CN104443385A (en) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 佛山市神风航空科技有限公司 | Plate flapping wing lift device with stepper motors |
RU2635010C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Wind power plant |
WO2019004807A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Ергалий ТАСБУЛАТОВ | Dual-rotation rotor for a cycloidal propeller |
WO2019237252A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 深圳瀚飞科技开发有限公司 | Novel vertical take-off and landing aircraft system |
CN113653653A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-16 | 安徽工业大学 | Half-rotating cross flow fan impeller |
-
1998
- 1998-06-25 RU RU98112228A patent/RU2147545C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481497C2 (en) * | 2010-02-26 | 2013-05-10 | ЧЕМПИОН Инжиниринг Текнолоджи Компани, Лтд. | Planetary gear of sail plant |
RU2482010C2 (en) * | 2010-11-01 | 2013-05-20 | Владимир Михайлович Палецких | Method of producing flapping motion and flapping screw to this end |
CN102887225A (en) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 王志成 | Flapping wing lift force generator with wing frames unidirectionally rotating |
CN102887225B (en) * | 2012-10-11 | 2014-10-08 | 佛山市神风航空科技有限公司 | Flapping wing lift force generator with wing frames unidirectionally rotating |
CN103569359A (en) * | 2013-10-24 | 2014-02-12 | 王金海 | Multi-wing-arm multi-feature-membrane spiral arm control fly type wing arm internal-transmission helicopter |
CN103569359B (en) * | 2013-10-24 | 2016-08-31 | 王金海 | Transmission helicopter in multi-feature-membrane spiral arm control boomerang wing trunk arm |
CN104443385A (en) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 佛山市神风航空科技有限公司 | Plate flapping wing lift device with stepper motors |
RU2635010C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Wind power plant |
WO2019004807A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Ергалий ТАСБУЛАТОВ | Dual-rotation rotor for a cycloidal propeller |
WO2019237252A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 深圳瀚飞科技开发有限公司 | Novel vertical take-off and landing aircraft system |
CN113653653A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-16 | 安徽工业大学 | Half-rotating cross flow fan impeller |
CN113653653B (en) * | 2021-09-27 | 2024-05-07 | 安徽工业大学 | Half-turn cross flow fan impeller |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2232105C2 (en) | Aerodynamic lifting tractor propeller | |
US20080121752A1 (en) | Asymmetrically changing rotating blade shape (ACRBS) propeller and its airplane and wind turbine applications | |
US4247251A (en) | Cycloidal fluid flow engine | |
US3555915A (en) | Directional force generator | |
RU2147545C1 (en) | Method of motion of lifting surface in fluid medium and device for realization of this method ("fly" and "fan" versions) | |
US5156058A (en) | Method and apparatus for converting rotary motion to lineal motion | |
US20080121071A1 (en) | Stardrive propulsion system | |
US7090164B2 (en) | Method for producing a lift and a horizontal thrust | |
CN100534858C (en) | Double-vane propeller | |
US5673872A (en) | Apparatus for energy transformation and conservation | |
RU2482010C2 (en) | Method of producing flapping motion and flapping screw to this end | |
US3450208A (en) | Dual drive mechanism | |
RU98112228A (en) | METHOD FOR MOVING A CARRYING SURFACE IN A FLUID MEDIA AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) | |
US3904313A (en) | Higher harmonics hub valve | |
US20050109138A1 (en) | Inertial propulsion drive | |
US20110041630A1 (en) | Propulsion mechanism employing conversion of rotary motion into a unidirectional linear force | |
US20080060460A1 (en) | Propulsion device employing conversion of rotary motion into a unidirectional linear force | |
US6352458B2 (en) | Propulsion system and method | |
WO2019139559A1 (en) | Cycloidal rotor having an elliptical blade trajectory and method of controlling an aircraft using a cycloidal rotor | |
US20160363112A1 (en) | Propulsion System | |
US20060070488A1 (en) | Propellantless propulsion engine | |
RU2682998C1 (en) | Helicopter | |
WO2019004807A1 (en) | Dual-rotation rotor for a cycloidal propeller | |
RU1790708C (en) | Mechanism | |
KR101873854B1 (en) | Thrust generating device with adjustable thrust direction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090626 |