BR102020005410A2

BR102020005410A2 - heliothermic plane equipped with turboprop for propulsion

Info

Publication number: BR102020005410A2
Application number: BR102020005410-4A
Authority: BR
Inventors: Daunar Mazzoni Campos
Original assignee: Daunar Mazzoni Campos
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-08-04

Abstract

“AVIÃO HELIOTÉRMICO EQUIPADO COM TURBO-HÉLICE PARA PROPULSÃO” A presente patente de Invenção diz respeito a Avião Heliotérmico Equipado com Turbo-hélice Para Propulsão,, foi desenvolvido para substituir, em aviões tradicionais, aviação comercial de passageiros, de carga e de uso em atividades diversas tais como vigilância, semeadura e outras, com a finalidade de reduzir os índices de poluição devido a utilização de Turbina Tesla, a qual utiliza a energia térmica para o enriquecimento energético do sistema, sendo o mesmo caracterizado por dispor de reservatório de ar o qual refere-se a um cilindro de alumínio revestido com aço carbono, o que lhe confere uma capacidade de armazenamento de ar comprimido de 300 BAR, sistema de aquecimento primário, sistema de aquecimento secundário, conjunto de espelhos Fresnel, tubo de concentração solar, tubo a vácuo, rede de dutos de ar aquecido, registro de aceleração e painéis solares térmicos.“HELIOTHERMAL AIRPLANE EQUIPPED WITH TURBO-PROPELLER FOR PROPULSION” The present invention patent concerns Heliotérmal Airplane Equipped with Turbo-propeller For Propulsion, was developed to replace, in traditional airplanes, commercial passenger aviation, cargo and use in diverse activities such as surveillance, sowing and others, with the purpose of reducing the pollution indexes due to the use of Tesla Turbine, which uses thermal energy for the energetic enrichment of the system, the same being characterized by having an air reservoir which refers to an aluminum cylinder coated with carbon steel, which gives it a compressed air storage capacity of 300 BAR, primary heating system, secondary heating system, Fresnel mirror set, solar concentration tube, tube vacuum, heated air ducts network, acceleration register and solar thermal panels.

Description

INTRODUCTION

001 O presente relatório descritivo de Patente de Invenção diz respeito à Avião Heliotérmico Equipado com Turbo-hélice Para Propulsão, de agora em diante denominado de Avião Heliotérmico, o qual foi desenvolvido para substituir, em aviões tradicionais, o motor a combustão usado por motor turbo-hélice Tesla.001 The present invention specification describes the Heliotérmic Airplane Equipped with Turboprop for Propulsion, hereinafter referred to as Heliotérmico Airplane, which was developed to replace, in traditional airplanes, the combustion engine used by a turbo engine - Tesla propeller.

002 Desta forma e para atender as finalidades previstas, o Avião Heliotérmico dispõe de reservatório de ar, sistema de aquecimento primário, sistema de aquecimento secundário, conjunto de espelhos Fresnel, tubo de concentração solar, tubo a vácuo, rede de dutos de ar aquecido, registro de aceleração e painéis solares térmicos.002 In this way and to meet the intended purposes, the Heliotérmico Airplane has an air reservoir, primary heating system, secondary heating system, Fresnel mirror set, solar concentration tube, vacuum tube, heated air duct network, acceleration record and thermal solar panels.

APPLICATION FIELD

003 O campo de aplicação deste Avião Heliotérmico é o campo da aviação comercial de passageiros, carga e de uso em atividades diversas tais como vigilância, semeadura e outras.003 The field of application of this Heliotérmico Airplane is the field of commercial aviation of passengers, cargo and of use in diverse activities such as surveillance, sowing and others.

PURPOSES

004 A principal finalidade deste Avião Heliotérmico é reduzir os índices de poluição devido a utilização de Turbina Tesla que utiliza a energia térmica para o enriquecimento energético do sistema.004 The main purpose of this Heliotérmico Airplane is to reduce pollution levels due to the use of Tesla Turbine that uses thermal energy to enrich the system's energy.

PROBLEM TO BE SOLVED

005 Conforme é de conhecimento geral entre engenheiros e técnicos em aeronáutica, um dos maiores problemas enfrentados pelo mundo refere-se a poluição produzida pela queima de combustíveis fósseis, one a modo de exemplo podemos citar que um voo de cruzeiro, ou seja quando o avião alcança a velocidade e altura ideais, o consume de QAV, Querosene de Aviação, é de aproximadamente 2200 kg/hora, pouco mais de 2800 1/hora.005 As it is common knowledge among engineers and technicians in aeronautics, one of the biggest problems faced by the world refers to the pollution produced by the burning of fossil fuels, one as an example we can mention that a cruise flight, ie when the airplane reaches the ideal speed and height, the consumption of QAV, Aviation Kerosene, is approximately 2200 kg / hour, just over 2800 1 / hour.

006 Um avião Boeing 747 consume 15.000 litros a cada 60 minutos de voo e um avião Airbus A380 com configuração para até 500 passageiros pode carregar até 320.000 litros de combustível para uma autonomia de 15 mil quilômetros.006 A Boeing 747 aircraft consumes 15,000 liters every 60 minutes of flight and an Airbus A380 aircraft with a configuration for up to 500 passengers can load up to 320,000 liters of fuel for a range of 15,000 kilometers.

007 Do enorme gasto de combustível por parte dos aviões, conforme acima mostrado, importante é ressaltar estudo feito pela Anac, Agência Nacional da Aviação Civil, revelou que um avião polui dez vezes mais que um carro. Neste estudo realizado no ano de 2009, constatou-se que o referido aeroporto foi responsável pela emissão de mais de 14 milhões de toneladas de gases poluentes.007 Of the enormous fuel consumption by the airplanes, as shown above, it is important to highlight a study by Anac, the National Civil Aviation Agency, revealed that an airplane pollutes ten times more than a car. In this study carried out in 2009, it was found that the referred airport was responsible for the emission of more than 14 million tons of polluting gases.

TECHNICAL STATUS

008 Da análise dos problemas relatados e visando a colocação no mercado de um produto desenvolvido com características próprias de desenvolvimento, pesquisas de anterioridades foram realizadas junto ao Banco de Dados do INPI e foram encontrados os seguintes documentos: - PI 0917143-6 depositada em 28/10/2009 e publicada em 29/05/2018 sob o título de “AVIÃO EQUIPADO COMO MOTORES TURBO RETAOR COM FLUXO DUPLO”. Documento Ainda não publicado no INPI. - BR 10 2016 021222-7 depositado em 14/09/2016 e publicado em 28/03/2017 sob o título de “SISTEMA DE PROPULSÃO PARA UMA AERONAVE, Trata-se de um sistema de propulsão para uma aeronave (10) que tem um motor traseiro configurado para ser montado na aeronave (10) em uma extremidade traseira da aeronave (10). O motor traseiro inclui uma ventoinha (304) giratória em tomo de um eixo geométrico central do motor traseiro que tem uma pluralidade de pás de ventoinha (310). O motor traseiro também inclui uma nacela (306) que circunda a pluralidade de pás de ventoinha (310) com um ou mais membros estruturais (308) que se estendem entre a nacela (306) e a linha intermediária (15) da aeronave (10) em uma localização à frente da pluralidade de pás de ventoinha (310) quando o motor traseiro é montado na aeronave (10). O motor traseiro pode aumentar um empuxo líquido da aeronave (10) quando montada na aeronave (10)”. - BR 10 2016 021636-2, depositada em 21/09/2016 e publicada em 28/03/2017 sob o título de “AERONAVE E MOTOR”, Trata-se de uma aeronave (10) que inclui uma fuselagem (20) e um motor traseiro (200). A fuselagem (20) se estende a partir de uma extremidade dianteira (14) da aeronave (10) em direção a uma extremidade traseira (16) da aeronave (10). O motor traseiro (200) é montado na fuselagem (20) próximo à extremidade traseira (16) da aeronave (10). O motor traseiro (200) inclui um ventilador (222) giratório ao redor de um eixo geométrico central (220) do motor traseiro (200), sendo que o ventilador (222) inclui uma pluralidade de pás de ventilador (228). O motor traseiro (200) também inclui uma nacela (224) que circunda a pluralidade de pás de ventilador (228) e que define uma entrada (244). A entrada (244) define um formato não axissimétrico em relação ao eixo geométrico central (220) do motor traseiro (200) para, por exemplo, permitir uma quantidade máxima de fluxo de ar no motor traseiro (200). - BR 10 2016 021634-6, depositado em 21/09/2016 e publicado em 28/03/2017 sob o título de “MOTOR TRASEIRO E AERONAVE”, Trata-se de uma aeronave (10) que inclui uma fuselagem (20) e um motor traseiro (200). A fuselagem (20) se estende a partir de uma extremidade dianteira (14) da aeronave (10) em direção a uma extremidade traseira (16) da aeronave (10). O motor traseiro (200) é montado na fuselagem (20) próximo à extremidade traseira (16) da aeronave (10) e inclui um ventilador (222) e uma nacela (224). O ventilador (222) é giratório ao redor de um eixo geométrico central (220) do motor traseiro (200) e inclui uma pluralidade de pás de ventilador (228). A nacela (224) do motor traseiro (200) circunda a pluralidade de pás de ventilador (228) e define uma porção inferior (248) que tem uma extremidade dianteira (14). Adicionalmente, a nacela (224) define uma superfície curvada na extremidade dianteira (14) da porção inferior (248), sendo que a superfície curvada inclui um ponto de referência em que a superfície curvada define o menor raio de curvatura (266). A nacela (224) define adicionalmente uma linha de referência perpendicular (268) que se estende perpendicularmente a partir do ponto de referência. A linha de referência perpendicular (268) define um ângulo com o eixo geométrico central (220) do motor traseiro (200) maior do que zero, por exemplo, para permitir uma quantidade máxima de fluxo de ar no motor traseiro (200).008 From the analysis of the reported problems and with a view to placing on the market a product developed with its own development characteristics, previous research was carried out with the INPI Database and the following documents were found: - PI 0917143-6 deposited on 28 / 10/2009 and published on 05/29/2018 under the title “AIRPLANE EQUIPPED AS TURBO RETAOR ENGINES WITH DOUBLE FLOW”. Document Not yet published in the INPI. - BR 10 2016 021222-7 deposited on 09/14/2016 and published on 03/28/2017 under the title “PROPULSION SYSTEM FOR AN AIRCRAFT, It is a propulsion system for an aircraft (10) that has a rear engine configured to be mounted on the aircraft (10) at one rear end of the aircraft (10). The rear motor includes a rotating fan (304) around a central geometric axis of the rear motor which has a plurality of fan blades (310). The rear engine also includes a nacelle (306) that surrounds the plurality of fan blades (310) with one or more structural members (308) that extend between the nacelle (306) and the intermediate line (15) of the aircraft (10 ) at a location in front of the plurality of fan blades (310) when the rear engine is mounted on the aircraft (10). The rear engine can increase the net thrust of the aircraft (10) when mounted on the aircraft (10) ”. - BR 10 2016 021636-2, deposited on 9/21/2016 and published on 3/28/2017 under the title “AIRCRAFT AND MOTOR”, It is an aircraft (10) that includes a fuselage (20) and a rear engine (200). The fuselage (20) extends from a front end (14) of the aircraft (10) towards a rear end (16) of the aircraft (10). The rear engine (200) is mounted on the fuselage (20) near the rear end (16) of the aircraft (10). The rear motor (200) includes a rotating fan (222) around a central geometric axis (220) of the rear motor (200), the fan (222) including a plurality of fan blades (228). The rear motor (200) also includes a nacelle (224) which surrounds the plurality of fan blades (228) and which defines an inlet (244). The inlet (244) defines a non-axisymmetric shape in relation to the central geometric axis (220) of the rear motor (200) to, for example, allow a maximum amount of air flow in the rear motor (200). - BR 10 2016 021634-6, deposited on 9/21/2016 and published on 3/28/2017 under the title “REAR ENGINE AND AIRCRAFT”, It is an aircraft (10) that includes a fuselage (20) and a rear engine (200). The fuselage (20) extends from a front end (14) of the aircraft (10) towards a rear end (16) of the aircraft (10). The rear engine (200) is mounted on the fuselage (20) near the rear end (16) of the aircraft (10) and includes a fan (222) and a nacelle (224). The fan (222) is rotatable about a central geometric axis (220) of the rear motor (200) and includes a plurality of fan blades (228). The nacelle (224) of the rear motor (200) surrounds the plurality of fan blades (228) and defines a lower portion (248) that has a front end (14). Additionally, the nacelle (224) defines a curved surface at the front end (14) of the lower portion (248), the curved surface including a reference point at which the curved surface defines the smallest radius of curvature (266). The nacelle (224) further defines a perpendicular reference line (268) that extends perpendicularly from the reference point. The perpendicular reference line (268) defines an angle with the central geometric axis (220) of the rear motor (200) greater than zero, for example, to allow a maximum amount of air flow in the rear motor (200).

TECHNOLOGICAL PROGRESS

009 O avanço tecnológico apresentado pelo Avião Heliotérmico é a redução considerável dos índices de poluição emitidos com o uso de motores a combustão acionados por combustível fóssil, sendo desenvolvido sistema que utilização Turbina Tesla em combinação com outros componentes que permitem a utilização da energia térmica para o enriquecimento energético do sistema de propulsão.009 The technological advance presented by the Heliotérmico Airplane is the considerable reduction of the pollution indexes emitted with the use of combustion engines powered by fossil fuel, being developed a system that uses Tesla Turbine in combination with other components that allow the use of thermal energy for the energetic enrichment of the propulsion system.

DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

010 Para obter uma total e completa visualização de como é constituído o Avião Heliotérmico ora em questão e objeto da presente Patente de Modelo de Utilidade, acompanham os desenhos ilustrativos anexos, aos quais se faz referências conforme segue: Figura 1: Representa vista lateral em perspectiva de um Avião Heliotérmico equipado com os componentes mencionados. Figura 2: Corresponde a vista em perspectiva posterior do Avião Heliotérmico mostrado na vista anterior. Figura 3: Mostra vista em perspectiva frontal do Avião Heliotérmico.010 To obtain a total and complete visualization of how the Heliotérmico Airplane is constituted in question and object of the present Utility Model Patent, the accompanying illustrative drawings are attached, to which references are made as follows: Figure 1: Represents side view in perspective of a Heliothermic Airplane equipped with the mentioned components. Figure 2: Corresponds to the rear perspective view of the Heliotérmic Airplane shown in the previous view. Figure 3: Shows a front perspective view of the Heliotérmico Airplane.

MODEL DESCRIPTION

011 Conforme se infere dos desenhos que acompanham e fazem parte integrante deste relatório, o Avião Heliotérmico (1) foi desenvolvido para substituir, em aviões tradicionais, aviação comercial de passageiros, carga e de uso em atividades diversas tais como vigilância, semeadura e outras, com a finalidade de reduzir os índices de poluição devido a utilização de Turbina Tesla, a qual utiliza a energia térmica para o enriquecimento energético do sistema.011 As can be inferred from the drawings that accompany and form an integral part of this report, the Heliotérmico Airplane (1) was developed to replace, in traditional airplanes, commercial passenger aviation, cargo and use in various activities such as surveillance, sowing and others, in order to reduce pollution levels due to the use of Tesla Turbine, which uses thermal energy to enrich the system.

012 De acordo com o seu projeto e desenvolvimento, o Avião Heliotérmico (1) dispõe de reservatório de ar, sistema de aquecimento primário, sistema de aquecimento secundário, conjunto de espelhos Fresnel, tubo de concentração solar, tubo a vácuo, rede de dutos de ar aquecido, registro de aceleração e painéis solares térmicos.012 According to its design and development, the Heliotérmico Airplane (1) has an air tank, primary heating system, secondary heating system, Fresnel mirror set, solar concentration tube, vacuum tube, duct network. heated air, acceleration register and solar thermal panels.

013 O reservatório de ar comprimido refere-se a um cilindro de alumínio revestido com aço carbono o que lhe confere leveza e uma capacidade de armazenamento de ar comprimido de 300 BAR, portanto onde podemos armazenar energeticamente devido a compressibilidade do ar 1,28 Mj/L de ar a 300 BAR.013 The compressed air tank refers to an aluminum cylinder coated with carbon steel which gives it light weight and a compressed air storage capacity of 300 BAR, so where we can store energetically due to air compressibility 1.28 Mj / L of air at 300 BAR.

Description of Primary and Secondary Heating

014 Em se tratando de um sistema de propulsão a ar comprimido há de ser também necessário o aquecimento do ar para maior rendimento a ser usado no motor turbo-helice Tesla; Heliotérmico ou solarTérmico o ar será aquecido em painéis solares térmicos simples atingindo a temperatura de 90° C. Esses painéis estarão localizados na fuselagem (corpo), leme e profundores da aeronave conforme maquete, ocorrendo então o aquecimento primário.014 In the case of a compressed air propulsion system, it is also necessary to heat the air for greater efficiency to be used in the Tesla turboprop engine; Heliotérmico or solarTérmico the air will be heated in simple thermal solar panels reaching a temperature of 90 ° C. These panels will be located in the fuselage (body), rudder and elevators of the aircraft according to the model, then the primary heating will occur.

015 O aquecimento secundário também heliotérmico acontecerá dentro de um tubo metálico inserido dentro de um tubo de vidro contendo vácuo entre eles para o melhor isolamento térmico.015 Secondary heating also heliothermic will take place inside a metal tube inserted into a glass tube containing a vacuum between them for the best thermal insulation.

016 O Tubo de concentração solar, refere-se ao tubo metálico inserido dentro do tubo de vidro longitudinalmente acima da asa as aeronaves receberá os raios solares refletidos por espelhos Fresnel; Também dispostos linear e longitudinalmente dentro da asa da aeronave conforme maquete.016 The Solar Concentration Tube, refers to the metallic tube inserted into the glass tube longitudinally above the wing the aircraft will receive the sun's rays reflected by Fresnel mirrors; Also arranged linearly and longitudinally inside the aircraft's wing according to model.

017 O aquecimento do ar que ocorrera no tubo metálico será o aquecimento secundário fazendo com que o ar atinja a temperatura de 450° C. Portanto o ar recebendo essa potência com essa temperatura sofrera um aumento de volume de aproximadamente 2,8 vezes antes de ser utilizado na turbina Tesla (motor turbo hélice Tesla)017 The heating of the air that occurred in the metallic tube will be the secondary heating causing the air to reach a temperature of 450 ° C. Therefore, the air receiving this power at that temperature will have increased in volume by approximately 2.8 times before being used in the Tesla turbine (Tesla turboprop engine)

018 Registro de aceleração: Refere-se a uma torneira reguladora de fluxo de ar da saída do reservatório manipulada pelo piloto, regulando o fluxo de ar comprimido conforme a necessidade de potência da turbina Tesla.018 Acceleration register: Refers to an air flow regulating tap at the reservoir outlet, manipulated by the pilot, regulating the compressed air flow according to the Tesla turbine power requirement.

CONCLUSION

019 Verifica-se por tudo aquilo que foi descrito e ilustrado que se trata de Avião Heliotérmico Equipado com Turbo-hélice Para Propulsão, (1), o qual se enquadra perfeitamente dentro das normas que regem o Patente de Invenção devendo preencher importante lacuna existente no mercado, merecendo pelo que foi exposto e como conseqüência, o respectivo privilégio.019 It is verified by everything that has been described and illustrated that it is a Heliotérmic Airplane Equipped with Turboprop for Propulsion, (1), which fits perfectly within the rules that govern the Patent of Invention and must fill an important gap existing in the market, deserving for what was exposed and as a consequence, the respective privilege.

Claims

1) “HELIOTHERMAL AIRPLANE EQUIPPED WITH TURBO-PROPELLER FOR PROPULSION”, was developed to replace, in traditional airplanes, commercial passenger, cargo and use aviation in various activities such as surveillance, sowing and others, with the purpose of reducing pollution rates due to the use of Tesla Turbine, which uses thermal energy for the energy enrichment of the system, the same being characterized by having an air reservoir which refers to an aluminum cylinder coated with carbon steel, which gives it a compressed air storage capacity of 300 BAR, primary heating system, secondary heating system, Fresnel mirror set, solar concentration tube, vacuum tube, heated air duct network, acceleration register and solar panels thermal.