CZ237998A3

CZ237998A3 - Otočné křídlo s radiálními turbínami

Info

Publication number: CZ237998A3
Application number: CZ19982379A
Authority: CZ
Inventors: Jan Kvapil
Original assignee: Jan Kvapil
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-16

Abstract

Otočné křídlo s radiálními turbínami má v přiměřené vzdálenosti nad horní nosnou plochou /8/ otočně upraveného křídla na společném hnacím hřídeli /2/ umístěny řady radiálních turbin /3/, které jsou opatřeny obloukovými ssacími hrdly /4/ s osou kolmo k výtlakovým hrdlům /5/ zakončených Lavalovou hyskou /6/.

Description

OTOČNÉ KŘÍDLO S RADIÁLNÍMI TURBÍNAMI

Vynález otočného křídla s radiálními turbínami, nebo jinými leteckými motory jako jsou proudové a raketové motory, řaší využívání výfukových plynů k vyvolání atmosférického vztlaku, na horních nosných plochách ototčných křídel a plochého trupu, k docílení, akamžitého, bezrozjezdového, vertikálního startu a vertikálního přistávání letounu, nebo přistávání kosmické lodě.

Dosavadní oblažt techniky.

Létadla těžší vzduchu potřebují ke vzletu poměrně dlouhou několikakilometrovou rozjezdovou dráhu. Vznesou se do výšky, až po dosažení určité rychlosti, potřebné k vyvolání atmosférického vztlaku. Stávající raketoplány, kosmické rakety a raketová technika, nevyužívají mohutné síly výfukových plynů raketových motorů, pro vytvoření vztlaku, usnadnění startu a pro úspory paliva. Nevyužívání vztlaku atmosféry při startech raket, je příčinou obrovské spotřeby paliva současné raketové techniky. Neúnosně veláá spotřeba paliva, se promítá do nepříznivého poměru paliva k celkové hmotnosti, což znemožňuje přímé, jednostupňové, meziplanetární lety.

Podstata vynálezu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vynález ototčného křídla s leteckými motory, který .lze využívat y letectví i astronautice. předmětu vynálezu v letectví, mimo radiálních turbín, lze použít běžné proudové motory, v astronautice raketovými motory tím, že motory jsou umístěny a propojeny vřadách, vedle sebe, nad horními, nosnými plochami otočných křídel a nosnou plochou plochého trupu letounu.

Umístění motorů nad plochým trupem stroje má výhodu, že celá tato plocha se využívá pro získání atmosférického vztlaku.

·· ···· · · · · • · · · ·· · ···· • · · · · · ····

2· ··· · · · · · ··· · · • ···· ··· ······ ·· · ·· ··

Využíváním celé plochy trupu na získání vztlaku se podstatně zme nšuje velikost rozpětí letounu.

Podstata a výhoda vynálezu spočívá, že spojené proudy od jednotlivých motorů, svojí silou a vysokou rychlostí se ženou po horních, nosných plochách otočných křídel a plochého trupu, kde v souhlase s Bernoulliho rovnicí, vytvářejí silný vztlak, pro docílení vertikálního startu, podle Bernoulliho rovnice vyvolaný vztlak, okamžitě, bez rozjezdu, zvedá a žene letoun, nebo kosmic kou lo3, strmě do výšky. Pochopitelně velikost vztlaku závisí na mohutnosti a rychlosti motorových spalin.

Předmětné radiální turbíny podle vynálezu, jsou upravené, známé radiální ventilátory, tedy bez difuzorů tak, aby se pohybová energie proudu neměnila na tlakovou, přičemž vzduch je nasáván obloukovým sacím hrdlem s osou kolmo k výtlakovým hrdlům zakončených do šířky zploštělou Lavalovou tryskou. Oproti vrtulovým motorům jsou výhodné tím, že dávají vzduchu vysokou pohybovou energii, mají nad 80% vysokou účinnost a bez vytváření podkovovitého víru nalopatkách, jsou minimálně hlučné.

Využívání mohutné' síly výfukových proudů od raketových motorů k získání vztlaku a rychlosti při startu, dává obrovskou výhodu, že kosmické lodě, raketoplány, nosné rakety atd. mohou startovat podle vynálezu v přirozené horizontální poloze, na obvyklé letištní dráze, bez odpalovací rampy a startovací věže. Kosmonautika využíváním startovního atmosférického vztlaku, podl. vynálezu, může ušetřit obrovská množství paliva.

Zcela odpadají nebezpečné, pomocné startovací rakety na pevná paliva, které tvoří dvě třetiny celkové spotřeby paliva raketoplánů a kosmických raket. Velikost ušetřeného paliva, můžé^základ, pro výpočet spotřeby paliva, k dosažení druné kosmické rychlosti, pro přímé, jednostupňové, meziplanetární lety.

Jak nebezpečné jsou pomocné startovací rakety na pevná paliva, které po zapálení nelze již zastavit, svědčí katastrofa raketoplánu Challeger. Naopak s otočnými křídly a ovladatelnými raketovými motory natočenými do protisměru, lze kdykoliv snížit rychlost, kdykoliv přerušit let a bezpečně ve vertikále přistát.

Natáčením křídel z horizontální do vertikální polohy a naopak, lze určovat výšku letu a letovou hladinu, takže mohou odpadnout výšková kormidla, se všemi systémy výškových a přistávacích Klapek. Směrová kormidla a trysky pro řízení směru letu, lze • · • 4

4 4 4 • · · ·

4 4 4 směr doplňovat zvýšením, nebo snížením výkonu motorů levé, nebo opačné straně letounu, kosmické lodě.

Výpočet vztlakové síly, podle Bernoulliho rovnice na při rychlosti vzduchu 1000 km/hod.

Έ) v2

Plocha P= 100 m2 Bernouliho rovnice ~ . ·

O c.

plochu 100 ®2

V¹ - , ,··»...............-......-.............-a»	Síla = S
mmmmmmmmmmmmmmmr	immmmmmmm
V² = 0

V¹ - 1000 km/h = 277,78 . 2 V = 0 uvažuje se V = největší konst. « ^: P atm

S m/s

0, kdy je S

Výpočet pro 15°€ a p atm « 101 337 Pa / bývalé 1,033 měrná hustota vzduchu S = 1,23 kg/rnp¹ « p atm- S Vl² = 101 §37 - 1,23 277,78² = 53 882

Síla S = P / p²- P¹/ = 100/101 337 - 53 882/ = 4 745 To je tolik, kolik je váha hmoty asi půl miliónů kg.

kg/cm²/ :

Pa

500 N.

Chůzi astronautů v beztížném stavu, umožňuje mírně magneticky upravená obuv a podlahy. Rovněž tak mohou být magneticky upnavené pracovní desky stolů a náčiní, aby předměty na nich zůstávaly ležet a nevznášely se prostorem.

Objasněni výkresů.

Na připojených výkresích obr.1 znázorňuje částečný nárysný pohled otočného křídla s radiální turbínou, obr. 2 půdorys, obr. 3 bokorys, obr. 4 perspektivu letounu s radiálními turbínami. Obr. 5 znázorňuje čelný, nárysný pohled kosmické lodě s otočnými křídly s raketovými motory, obr. 6 půdorys, obr. 7 bokorys a obr. 8 perspektivu ideového návrhu kosmické lodě.

Popis provedeni vynálezu.

V přiměřené vzdálenosti nad horní nosnou plochou 8 otočně upraveného křídla 1 a horní plochou 8 trupu, je na společném hnacím hřídeli 2., v horizontální rovině umístěna řada radiálních turbín 3. opatřených obloukovými sacími hrdly 4, s osou kolmo k výtlakovým hrdlům £ zakončených do šířky zploštělou Lavalovou tryskou 6. Obdobné provedení mají otočná křídla 1 a nosná plocha 8 trupu, avšak místo radiálních turbín 3,, opatřených proudovými, nebo raketovými motory £. Funkce je taková, že spojené proudy od jednotlivých motorů, jsou hnány vysokou rychlostí a silou po nosných plochách 8 křídel a 8 trupu, kde svou silou v souhlase s rovnicí • φ • φφφφ φφφ φφφφφφ φ · · ·· ··

Bernoulliho vytvářejí mocný vztlak, který okamžitě, bez rozjezdu, strmě zvedá a žene letadlo, nebo kosmickou loň do výšky.

Natáčení křídla 1 s radiálními turbínami 2» nebo, raketovými motory 2, je pohybově ovládané ozubeným soukolím £, hydraulikou, nebo jiným způsebem. Hnací motory radiálních turbín případně čerpadla paliva raketových motorů £ jsou výhodně umístěny a zpřístupněny uvnitř trupu.

vynálezu a porovnání

Přiklad provedeni

Space Shuttle.

Ideový návrh Kosmoplánu

1. Rozměry:

délka, rozpětí, výška 40

2. Suchá hmotnost 70-80 000

3. Užitkový prostor 38 x 15

4. Vztlaková plocha 1120 m2

5. Užitečný náklad 220 000 kg,

6. Startovací hmotnost 7,800 000 kg včetně 7,500 000 kg paliva x 22 x 7® kg x 3 m parametrů s raketoplánem

SPACE SHUTTLE

37.2 x 23,8 x 5 m 68 200 kg

18.3 x 0 4,5 m

- 20 000 kg 2,040 000 kg včetně 1,912 172 kg paliva

Výhody Kosmoplánu

1. Start a přistání se děje vždy v horizontální poloze na obvyklé letištní dráze, bez odpalovací rampy, startovní věže a dalších podpůrných zařízení.

2. Velké startovní bezpečnost, srovnatelná se starty velkolétadel. pomocné startovací rakety na pevná paliva jsou vyloučena, takže nemůže nikdy dojít k podobné katastrofě, jako v případě raketoplánu Challenger.

3. Úsporou paliva, dosaženého využitím vztlaku ovzduší při startu, docílí se výhodného poměru paliva ke startovní hmotnosti, což umožní dosažení druhé kosmické rychlosti, bez pomoci orbitálzvětšoyat nich stanic, umožní, téměř ne ome žene· velikost a obsah kosmické lodě a vytvořit exkluzivní prostory a podmínky, pro dlouhodobý pobyt astronautů v meziplanetárním prostoru. Dovoluje přibrat dostatek paliva pro návrat a na zpomalení rychlosti pro bezpečné přistání ve spirále a vertikále, z tohoto titulu odpadá také lepení 30 000 kusů keramických destiček tepelného štítu a o 9 tun zvýšení užitečné zátěže.

• · · • ·· · · · · • ·

3£3 ,

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Otočné křídlo s radiálními turbínami vyznačené tím, že v přiměřené vzdálenosti nad horní nosnou plochou /8/ otočně upraveného křídla /1/ a nad horní nosnou plochou /8/ trupu, jsou na společném hnacím hřídeli /2/ umístěny řady radiálních turbín /3/,opatřených obloukovými sacími hrdly /4/ s osou kolmo k výtlakovám hrdlům /5/ zakončených do šířky sploštělou Lavalovou tryskou /6/.
2. Otočné křídlo s radiálními turbínami podle bodu 1. vyznačené tím, že nad nosnou plochou /8/ otočně upřveného křídla /1/, a nad nosnou plochou /8/ trupu letounu,'jsou umístěny řady proudových, nebo raketových motorů /9/·
3. Otočné křídlo s radiálními turbínami podle bodu 1. a 2. vyznačené tím, že obuv astronautů a podlahy kosmické lodě, jsou mírně magneticky upravené, rovněž tak pracovní desky a předměty áenní potřeby.

co

PS í£j c

r~l

InU cc cr.

Z

C I γ-, I fH 1· ·' 3

IPs =3 « 1 · κ CC ffi CD ο O