RU1781970C - Роторный движитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к роторным движителям, основанным на эффекте Магнуса. Цель изобретения расширение функциональных возможностей, получение усилия тяги в среде без течений. Сущность изобретения: приводные поворотные роторы 2 объединены в единую систему роторов с центральной осью 3 вращения. Вращающемуся вокруг своей продольной оси 1 поворотному ротору 2 придают второе вращение вокруг центральной оси 3, расположенной перпендикулярно оси 1. Все роторы вращают в одном направлении таким образом, что одна половина ротора обтекается потоком, образующимся в результате вращения системы роторов вокруг центральной оси, а другая половина каждого ротора движется навстречу этому потоку, т.е. в результате участия поворотных роторов 2 в двух вращениях сразу происходит следующее: вращающийся вокруг своей продольной оси 1 поворотный ротор 2 набегает на среду, которая возникает в результате вращения всех поворотных роторов 2 вокруг центральной оси 3. Под каждым ротором возникает зона повышенного давления, обеспечивающая подъемную силу. В результате этого появляется ориентированное тяговое усилие с использованием эфекта Магнуса. При этом направление тяги коллинеарно центральной оси 3 вращения системы роторов. 5 ил.

Description

Изобретение относится к движителям, основанным на эффекте Магнуса.

Известен роторный движитель, содержащий приводные поворотные роторы, продольные оси вращения которых расположены в одной плоскости.

Недостатком известного роторного движителя является то, что в безветрие движитель не создает усилия тяги.

Цель изобретения получение усилия тяги в среде без течений и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 схематично представлена система роторов; на фиг. 2 представлен общий вид роторного движителя с зацеплением по малому радиусу обращения (внутреннее зацепление); на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 представлен общий вид роторного движителя с зацеплением по большему радиусу обращения (внешнее зацепление); на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 4.

Роторный движитель содержит продольные оси 1 приводных поворотных роторов 2, объединенные в единую систему роторов с центральной осью 3 вращения. Продольные оси 1 вращения роторов связаны одним концом кинематически с центральной осью 3. Кинематическая связь продольных осей 1 вращения роторов с центральной осью 3 осуществлена через малое колесо зацепления 4, закрепленное на стойке 5 корпуса. Неподвижная стойка 5 проходит внутри полого вала 6 движителя (на чертеже не показан). На одном из торцов поворотных роторов 2 установлены колеса зацепления роторов, находящиеся в зацеплении с малым колесом зацепления 4, а другие торцы снабжены торцовыми шайбами 8. Колеса зацепления могут быть как зубчатыми, так и фрикционными. Поворотные роторы 2 имеют возможность вращения на оси 1. При принудительном вращении полого вала 6 в любую сторону возникает тяговое усилие, направленное вверх. Направление тягового усилия определяется не направлением вращения центральной оси 3, а типом зацепления; усилие тяги всегда направлено в ту же сторону, с какой расположено зацепление.

Другим вариантом роторного движителя является устройство, в котором кинематическая связь продольных осей 1 вращения роторов 2 осуществляется по большому радиусу вращения (обращения) системы роторов. Роторный движитель в таком варианте содержит большое колесо зацепления 10, могущее быть как зубчатым, так и фрикционным. Большое колесо зацепления 10 закреплено на корпусе аппарата (не показано). Колеса зацепления 11, скрепленные с поворотными роторами 2 подшипниковыми опорами 9, допускающих (как и в первом варианте) возможность вращения поворотных роторов 2 вокруг своих продольных осей 1 вала 13. При принудительном вращении вала 13 возникает тяговое усилие. Направление тягового усилия, как и в первом варианте, определено ориентацией зацепления.

На приведенных чертежах в описываемом роторном движителе колеса зацепления роторов расположены под малым (или большим) колесом зацепления.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Роторный движитель ориентирован так, что каждый ротор 2 занимает горизонтальное положение, а центральная ось 3 вращения системы роторов вертикальное. Зацепление каждого ротора 2 с колесом зацепления 4 или 10 осуществлено над осями 1 роторов 2. Двигатель расположен под системой роторов и связан с ними через колеса зацепления 4, 10. При включении двигателя система роторов начинает вращаться. Каждый ротор системы вращается только вокруг центральной оси. Подъемной силы не возникает. Но каждый ротор 2, находясь в зацеплении с колесами зацепления 4 или 10 принудительно вращается еще и вокруг своей оси 1, причем так, что его верхняя половина обтекается направленным встречным потоком, образовавшимся в первом вращении, и вместе с ним. Нижняя половина ротора движется против этого же потока. Возникает разность скоростей движения потоков, образуемых вращением роторов. Часть потока, обегающая верхнюю половину ротора, движется без сопротивления, а часть потока, обегающая нижнюю часть ротора создает двойное сопротивление движению ротора. Вследствие этого возникает разность давлений потока на ротор, что имеет следствием разность в действии, почему и проявляется эффект Магнуса о возникновением силы тяги, в рассматриваемом случае, направленной вверх. При изменении направления вращения системы роторов, направления вращения системы роторов, направление действия силы тяги не изменится. По мере наращивания оборотов сила тяги растет и когда ее величина превышает вес конструкции, конструкция взлетает. В этом случае возникает дополнительный встречный поток, перпендикулярный плоскости вращения системы роторов. По ранее рассмотренной схеме, этот второй поток также взаимодействует с каждым ротором системы и сдвигает турбулентную зону (зону повышенного давления), находящуюся под каждым ротором, вперед по направлению вращения системы роторов, тем самым повышая ее КПД.

Описываемое устройство может быть широко использовано в качестве несущего винта вертолета. Ожидаемый эффект выразится в том, что при уменьшении диаметра винта в 10 раз, тяга не изменится. В некоторых случаях, например, при применении устройства в качестве гребного винта, может быть оптимальным применение роторов переменного сечения.

Ввиду высокой удельной эффективности тяги становится оправданным применение тяговых электродвигателей с питанием от аккумуляторов или от сети (при исполнении реализации эффекта Магнуса в устройствах, предназначенных для работы на "привязи"), например, с обращенным статором, линейным электродвигателем и т.п.

Описываемое изобретение может быть широко использовано в строительстве, например, в качестве вентилятора для подачи пара в пропарочные камеры, в качестве бетононасоса, смесителя, экструдера и т.п.

Кроме того, это изобретение может быть использовано с применением реактивных двигателей. При этом целесообразно применение Сегнерова колеса для закручивания роторов вокруг их продольных осей. В этом случае каждый реактивный двигатель при работе находится в потоке наиболее высокой скорости, что увеличивает КПД двигателя. Кроме того, применение реактивных двигателей открывает возможность разнесения роторов от центра вращения с целью использования освободившегося пространства для грузовой кабины, например, в случае транспортного средства. Эта компоновка позволяет использовать также и парашютные системы при авариях, что невозможно в вертолетах современных конструкций.

Claims (3)

1. РОТОРНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ, содержащий приводные поворотные роторы, продольные оси вращения которых расположены в одной плоскости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, вышеуказанные роторы с их продольными осями установлены с возможностью их вращения в упомянутой плоскости вокруг единой центральной оси, расположенной перпендикулярно этой плоскости.

2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что продольные оси вращения роторов кинематически связаны с центральной осью одними концами, при этом центральная ось снабжена приводом ее вращения.

3. Движитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он выполнен с периферийным кольцом зацепления, с которым связаны другие концы продольных осей вращения роторов.

Images