RU2160208C2

RU2160208C2 - Jet propeller

Info

Publication number: RU2160208C2
Application number: RU99104725A
Authority: RU
Inventors: Б.П. Таланов
Original assignee: Таланов Борис Петрович
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: shipbuilding and aviation; jet propellers working on combustion products. SUBSTANCE: jet propeller has housing with fixed blades and rotor which is movable in angular direction and is provided with blades. Blades form compression chamber in front extremity, turbine chamber in rear extremity and combustion chamber located between first two chambers. Combustion chamber is connected with power carrier supply main. Jet propeller is provided with nozzle for discharge of combustion products into surrounding medium. Shaft of rotor is hollow; it is supported by pipe for angular motion. Holder with adjustable spring is mounted on pipe after turbine; it is axially movable. Pipe has ports between turbine and holder which are closed by holder when propeller is inoperative. EFFECT: extended range of use of propeller in air and water. 2 dwg

Description

Техническое решение относится к устройству реактивных движителей, имеющих универсальное применение как в воздушной среде, так и в качестве погружных движителей для судов различного типа, например для подводных лодок. Преимущественным использованием движителя является его установка на объектах, которые обладают свойствами летательного аппарата и подводной лодки. Именно такой движитель позволяет создать такой объект для универсального использования при повышенной скорости движения в водной среде в погруженном положении. The technical solution relates to the device of jet propulsion devices having universal application both in the air and as submersible propulsion devices for ships of various types, for example, for submarines. The predominant use of the propulsion device is its installation on objects that have the properties of an aircraft and a submarine. It is such a mover that allows you to create such an object for universal use at an increased speed in the aquatic environment in a submerged position.

Широко известны движители, которые непосредственно воздействуют на водную среду, создавая необходимую тягу движения судна в водной среде. К таким судам относятся подводные лодки, которые снабжены реактором, соединенным с турбиной паровой для преобразования энергии пара в кинетическую энергию вращения гребного винта. Так устроены все атомные ледоколы типа "Арктика", "Ленин" (см. БСЭ, том 24-1, стр. 287-288). Movers are widely known that directly affect the aquatic environment, creating the necessary traction of the vessel in the aquatic environment. Such ships include submarines that are equipped with a reactor connected to a steam turbine to convert the energy of the steam into the kinetic energy of rotation of the propeller. This is the structure of all atomic icebreakers of the Arctic and Lenin type (see TSB, vol. 24-1, p. 287-288).

Недостатками такого технического решения можно считать:
- низкое КПД, т.к. пар после турбины охлаждают для подвода его насосом опять в зону разогрева,
- невозможность использования сложного и с большой массой оборудования для летательных аппаратов.The disadvantages of this technical solution can be considered:
- low efficiency, because the steam after the turbine is cooled to supply it with the pump again to the heating zone,
- the inability to use complex and with a large mass of equipment for aircraft.

Известно техническое решение реактивного двигателя, который включает в себя корпус с неподвижными лопатками и подвижный в угловом направлении ротор с лопатками, соединенную с окислителем камеру компрессора, камеру сгорания, соединенную с вводом энергоносителя, камеру турбины, соединенную с соплом выходным газовых продуктов сгорания, причем все лопатки установлены на валу ротора (см. Ландсберг, "Элементарный учебник физики", стр. 646-647). A technical solution is known for a jet engine, which includes a housing with fixed blades and an angularly movable rotor with blades, a compressor chamber connected to the oxidizer, a combustion chamber connected to the input of the energy carrier, a turbine chamber connected to the nozzle of the exhaust gas combustion products, all the blades are mounted on the rotor shaft (see Landsberg, "Elementary Physics Textbook", pp. 646-647).

Недостатками описанного турбореактивного двигателя можно считать:
- невозможность использования в погружном положении в водной среде, т.к. вся внутренняя полость корпуса будет сразу же заполнена водной средой и вращение ротора станет невозможным из-за повышенного гидравлического сопротивления,
- перегрев оснований крепления лопаток ротора, т.к. теплоотвод несоизмерим с теплоотводом оснований лопаток, неподвижных на корпусе.The disadvantages of the described turbojet engine can be considered:
- the inability to use in a submersible position in the aquatic environment, because the entire internal cavity of the housing will be immediately filled with aqueous medium and rotation of the rotor will become impossible due to increased hydraulic resistance,
- overheating of the bases for fixing the rotor blades, because the heat sink is incommensurable with the heat sink of the base of the blades fixed on the housing.

Целью технического решения является устранение указанных недостатков, а именно: возможность использования движителя как в воздушной, так и водной среде при повышении стойкости лопаток на вращающемся роторе. The purpose of the technical solution is to eliminate these drawbacks, namely: the possibility of using a propulsion device in both air and water, while increasing the resistance of the blades on a rotating rotor.

Технический результат достигается тем, что вал ротора выполнен полым и опирающимся на трубу подвижно, которая снабжена окнами перед соплом, при этом на оконечности трубы установлена подпружиненная подвижная обойма, способная перекрывать окна при неработающем движителе, а труба оснащена упорами, которые ограничивают движение обоймы после перекрытия окон, причем камера подачи окислителя соединена с источником его. The technical result is achieved by the fact that the rotor shaft is hollow and supported on the pipe movably, which is equipped with windows in front of the nozzle, while a spring-loaded movable holder is installed at the end of the pipe, which can block the windows when the mover is idle, and the pipe is equipped with stops that limit the movement of the holder after overlapping windows, and the oxidizer feed chamber is connected to its source.

На чертежах представлено устройство объекта, который способен перемещаться под водой, на поверхности воды и в воздушной среде. The drawings show the device of an object that is capable of moving under water, on the surface of the water and in the air.

На фиг. 1 представлен вид сбоку на указанное устройство при его размещении на аэродроме, причем условно показаны шасси в виде лыж, которые используются для взлета с поверхности воды и для посадки; на фиг. 2 представлен движитель в разрезе по его оси. Чертежи выполнены упрощенно в виде конструктивных схем и на них не отражены элементы, которые широко известны и используются в технике, а также не являются предметом технического решения. In FIG. 1 shows a side view of the specified device when it is placed at the aerodrome, and the chassis in the form of skis, which are used for take-off from the surface of the water and for landing; in FIG. 2 shows a mover in a section along its axis. The drawings are simplified in the form of structural schemes and they do not reflect elements that are widely known and used in technology, and also are not the subject of a technical solution.

Объект содержит фюзеляж 1 с крыльями и хвостовым оперением 2, 3, которые способны управлять объектом в пространстве. В фюзеляже размещены помещения для экипажа, аппаратура, грузовой отсек различного назначения. Фюзеляж 1 имеет выдвижные шасси с лыжами 4 и в виде колес 5. При движении в любой среде шасси убираются, вся внутренняя полость фюзеляжа 1 выполняется герметичной. The object contains the fuselage 1 with wings and tail unit 2, 3, which are able to control the object in space. The fuselage houses crew rooms, equipment, and a cargo compartment for various purposes. The fuselage 1 has a retractable landing gear with skis 4 and in the form of wheels 5. When moving in any environment, the landing gear is retracted, the entire internal cavity of the fuselage 1 is airtight.

На крыльях 2 закреплены движители 6, которые содержат корпус 7 с магистралями подачи окислителя 8 и подачи энергоносителя 9 в камеру сгорания 9-1. Корпус 7 имеет сквозную трубу по оси 10, на которую опирается ротор 11 через подшипники 12. На роторе 11 закреплены лопатки 13, а труба 10 имеет окна 14 и на ней подвижно установлена обойма 15 с регулируемой пружиной 16 от втулки 17 и винтов 18. На корпусе 7 закреплены неподвижные лопатки 19. Motors 6 are mounted on the wings 2, which comprise a housing 7 with the supply lines of the oxidizing agent 8 and the supply of energy 9 to the combustion chamber 9-1. The housing 7 has a through pipe along the axis 10, on which the rotor 11 is supported through the bearings 12. The blades 13 are mounted on the rotor 11, and the pipe 10 has windows 14 and a clip 15 is movably mounted on it with an adjustable spring 16 from the sleeve 17 and screws 18. On the housing 7 fixed fixed blades 19.

Действует объект следующим образом. The object operates as follows.

Если он находится на аэродроме, выпускаются шасси с колесами 5. Открывается магистраль 8 и соединяет с воздушной средой, которая содержит окислитель в виде кислорода. По магистрали 1 производят впрыск энергоносителя и ротор 11 приводят во вращение принудительно от стороннего источника питания и дополнительно пускового двигателя. В камере сгорания повышается давление за счет вращения турбины за указанной камерой. Одновременно происходит засасывание воздушной массы через магистраль 8, т.к. на ее выходе создается разрежение. Происходит повышение давления после турбины и обойма 15 перемещается назад, преодолевая сопротивление пружины 16. Далее движитель работает как турбинный реактивный с выходом продуктов сгорания через окна 14, разница только в том, что воздушная масса проходит через полую трубу 10 и будут наблюдаться процессы охлаждения крепления подвижных лопаток 13, а также процесс "засасывания" воздушной среды через трубу 10. If it is located at the airport, a landing gear with wheels 5 is available. The highway 8 opens and connects to the air, which contains the oxidizing agent in the form of oxygen. The energy carrier is injected along the highway 1 and the rotor 11 is forced into rotation from an external power source and additionally a starting engine. The pressure in the combustion chamber increases due to the rotation of the turbine behind the specified chamber. At the same time, the air mass is sucked through line 8, because a vacuum is created at its output. There is an increase in pressure after the turbine and the cage 15 moves backward, overcoming the resistance of the spring 16. Next, the propeller acts as a turbine jet with the release of combustion products through the windows 14, the only difference is that the air mass passes through the hollow pipe 10 and cooling processes of the movable fastening will be observed blades 13, as well as the process of "suction" of the air through the pipe 10.

Если подача окислителя осуществляется от своего источника (баллон с газом под давлением), то такой объект может совершать полет на значительных высотах при разрежении. If the oxidizing agent is supplied from its source (gas cylinder under pressure), then such an object can fly at considerable altitudes during rarefaction.

При посадке на аэродром выводят шасси с колесами 5 и приземление осуществляют, как на обычном летательном аппарате. When landing on the airfield, the landing gear with wheels 5 is brought out and landing is carried out, as on a conventional aircraft.

Для посадки на водную поверхность выводят лыжи 4 и дальше посадку осуществляют, как на гидроплане. Можно продолжать и двигаться по поверхности воды. Чтобы погрузиться, магистраль 8 соединяют либо с источником газа под давлением, либо выводят патрубок для захвата воздушной массы выше поверхности воды, но тогда погружение ограничено по глубине. Во всех случаях шасси убирается и управление осуществляют закрылками крыльев 2 и хвостовым оперением 3. Глубина погружения определяется только прочностью фюзеляжа 1. For landing on a water surface, skis 4 are brought out and further landing is carried out, as on a hydroplane. You can continue and move on the surface of the water. To dive, the line 8 is connected either to a gas source under pressure, or a pipe is removed to capture the air mass above the surface of the water, but then the immersion is limited in depth. In all cases, the landing gear is retracted and wing flaps 2 and tail unit 3 are controlled. The immersion depth is determined only by the strength of the fuselage 1.

В погруженном положении давление внутри корпуса будет выше, чем в воздушной среде, но процессы будут те же с реактивной тягой и засасыванием водной массы через полую трубу 10. При выходе из строя движителя давление в корпусе 7 упадет и обойма 15 перекроет окна 14, что предохранит внутреннюю полость от заполнения водой. Сам объект должен иметь положительную плавучесть, чтобы всплыть при аварии, глубину погружения нужно выдерживать за счет скорости и управления закрылками, чтобы получить вертикальную составляющую, которая будет направлена вниз для погружения. Корпус 7 может иметь сливные магистрали для попавшей внутрь воды, но можно перекрывать корпус герметично, чтобы вода не заполняла воздушное пространство, а при запуске движителя вода испарится и будет вытолкнута через окна в сопло, роль которого играет труба 10 сквозная. Взлет с поверхности воды точно такой же, что и у гидросамолета. In the submerged position, the pressure inside the case will be higher than in air, but the processes will be the same with jet propulsion and suction of the water mass through the hollow pipe 10. If the mover fails, the pressure in the case 7 will drop and the holder 15 will block the windows 14, which will protect internal cavity from filling with water. The object itself must have positive buoyancy in order to emerge in an accident, the immersion depth must be maintained at the expense of speed and flap control in order to obtain a vertical component that will be directed downward for immersion. The housing 7 may have drain lines for water that has got inside, but it is possible to close the housing hermetically so that the water does not fill the air space, and when the mover starts, the water will evaporate and be pushed through the windows into the nozzle, the role of which is the through pipe 10. Take-off from the surface of the water is exactly the same as that of a seaplane.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые были сформулированы выше. Thus, all the goals set forth above are achieved.

Claims

A jet propulsion device including a housing with fixed blades and an angularly movable rotor with blades on it, the blades forming compression chambers at the front end, a turbine chamber at the rear end and a combustion chamber between these chambers, which is connected to the energy supply line, and a nozzle for discharging combustion products into the environment, characterized in that the rotor shaft is hollow and resting on the through pipe movably in an angle, while after the turbine the pipe is mounted movably in B brace with adjustable spring, and between the turbine and the cage windows are made in the pipe which are covered with the cage stopped mover.