RU2161271C2

RU2161271C2 - Wave fan

Info

Publication number: RU2161271C2
Application number: RU98105836A
Authority: RU
Inventors: В.И. Краснов
Original assignee: Краснов Владимир Иванович
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: aerohydrodynamics; fans. SUBSTANCE: wave fan converting mechanical energy of engine to kinetic energy of planar jet by wave-shaped oscillations includes swivel plane located inside box; edges of this plane are connected with engine by means of twin crank mechanism; cranks are located at angle not exceeding 180 deg. relative to each other. Wave fan may be used as power plant for flying vehicles for vertical take-off and landing of flying vehicles. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области аэрогидродинамики, в частности к вентиляторам. The invention relates to the field of aerohydrodynamics, in particular to fans.

Известно устройство (Европейский патент 0043877 A1 F 04 D 33/00 20.01.82) для вытеснения текучих сред. В устройстве отсутствует механизм управления движением штоков. Лопатка движется с остановками кромок. Для предотвращения обратного перетекания в проходной канал встроены перегородки и клапаны. A device is known (European patent 0043877 A1 F 04 D 33/00 01.20.82) for displacing fluids. The device lacks a mechanism for controlling the movement of rods. The blade moves with edge stops. To prevent backflow into the passage channel, partitions and valves are integrated.

В заявляемом изобретении лишние перегородки и клапаны в проходном канале отсутствуют, а лопасть движется плавно без остановок. In the claimed invention, the extra partitions and valves in the passage channel are absent, and the blade moves smoothly without stopping.

Также известен насос (авт. св. СССР N 1822469 A3 F 04 D 33/00 35/00 15.06.93), в котором рабочая пластина совершает волнообразные колебания под действием кривошипа и шатуна, жестко закрепленного в середине пластины. Also known is a pump (ed. St. USSR N 1822469 A3 F 04 D 33/00 35/00 06/15/93), in which the working plate performs wave-like vibrations under the action of a crank and connecting rod, rigidly fixed in the middle of the plate.

Недостатком насоса является: пластина движется еще и по окружной траектории и крепление пластины к шатуну только в одной точке значительно снижает надежность устройства. The disadvantage of the pump is: the plate also moves along a circumferential path and fixing the plate to the connecting rod only at one point significantly reduces the reliability of the device.

В заявляемом изобретении пластина колеблется поперек хода струи и под воздействием двух шатунов: возникновению побочных колебаний препятствует шарнирная тяга 7. In the claimed invention, the plate oscillates across the course of the jet and under the influence of two connecting rods: articulated rod 7 prevents the occurrence of side vibrations.

Известен ветродвигатель (авт. св. N1240949), применяемый для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию двигателя. Но ветродвигатель применяется по другому назначению и имеет низкий КПД, т.к. поворотная плоскость колеблется в ничем не ограниченном окружающем пространстве. Для повышения КПД волнообразно колеблющаяся поворотная плоскость (1) помещена в короб (8), что и является существенным отличием от ветродвигателя. Known wind turbine (ed. St. N1240949), used to convert kinetic wind energy into mechanical energy of the engine. But the wind turbine is used for another purpose and has a low efficiency, because the turning plane oscillates in an unrestricted surrounding space. To increase the efficiency, the wave-like oscillating rotary plane (1) is placed in the box (8), which is a significant difference from the wind turbine.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является вентилятор для лесосушильных камер (а.с. СССР N 234232, Мкл. F 04 D 25/08). Этот вентилятор имеет недостатки, а именно кривошипно-шатунная передача воздействует только на одну кромку лопастей и оптимальный КПД получается только на резонансной частоте колебания лопастей, причем частота устанавливается вручную. The closest device selected as a prototype is a fan for forestry chambers (a.s. of the USSR N 234232, Mkl. F 04 D 25/08). This fan has drawbacks, namely, the crank gear affects only one edge of the blades and the optimal efficiency is obtained only at the resonant frequency of the oscillation of the blades, and the frequency is set manually.

Заявляемый вентилятор имеет вместо колебательного контура вторую кривошипно-шатунную передачу, соединенную с другой кромкой поворотной плоскости так, что между кривошипами имеется угол φ не более 180^o, а КПД имеет постоянную величину в широком диапазоне частот колебаний поворотной плоскости.The inventive fan has, instead of an oscillating circuit, a second crank gear connected to the other edge of the rotary plane so that between the cranks there is an angle φ of not more than 180 ^o , and the efficiency is constant in a wide range of oscillation frequencies of the rotary plane.

На фиг. 1 изображен вентилятор, общий вид. In FIG. 1 shows a fan, a general view.

На фиг. 2 - то же, вид сверху. In FIG. 2 - the same, top view.

Вентилятор содержит поворотную плоскость 1 и связанную с ней и валом 2 двигателя кривошипно-шатунную передачу 3, 5. Волновой вентилятор также дополнительно содержит вторую кривошипно-шатунную передачу 4, 6, и кривошипы 3 и 4 обеих передач расположены друг к другу под углом φ, не превышающим 180^o, а шатуны 5 и 6 соединены с краями поворотной плоскости 1. Шарнирная тяга 7 соединена с кромкой поворотной плоскости 1. Поворотная плоскость 1 размещена внутри короба 8 с открытыми противоположными окнами прямоугольной формы.The fan comprises a rotary plane 1 and a crank gear 3, 5 connected with it and the motor shaft 2. The wave fan also further comprises a second crank gear 4, 6, and the cranks 3 and 4 of both gears are located at an angle φ to each other, not exceeding 180 ^o , and the connecting rods 5 and 6 are connected to the edges of the pivot plane 1. The hinge rod 7 is connected to the edge of the pivot plane 1. The pivot plane 1 is placed inside the box 8 with open opposite rectangular windows.

Вращение вала двигателя 2 через кривошипно-шатунные передачи 3, 5 и 4, 6 заставляет поворотную плоскость 1 совершать волнообразные колебательные движения между стенками короба. Одной стороной плоскость нагнетает, а другой всасывает воздух. В момент изменения направления движения плоскости воздух движется по инерции. Движение воздуха в вентиляторе не меняет направления и направлено вдоль оси потока поперек колебаниям поворотной плоскости. The rotation of the shaft of the engine 2 through the crank gear 3, 5 and 4, 6 causes the rotary plane 1 to make wave-like oscillatory movements between the walls of the box. On one side the plane pumps and the other draws in air. At the moment the direction of the plane changes, the air moves by inertia. The air movement in the fan does not change direction and is directed along the flow axis across the vibrations of the rotary plane.

Волнообразные колебания создают прямоточную плоскую струю, а помещение поворотной плоскости внутри короба значительно повышает КПД вентилятора. Wave-like oscillations create a direct-flow flat jet, and the placement of a rotary plane inside the duct significantly increases the efficiency of the fan.

В результате вышеперечисленного заявляемый нагнетатель претендует на особый тип и может быть назван волновым. As a result of the above, the claimed supercharger claims a special type and can be called wave.

Волновой вентилятор может применяться в авиационной технике в качестве силовой установки летательного аппарата, а также в других областях техники, где требуется плоская струя вместо круглой. The wave fan can be used in aircraft as a power plant for an aircraft, as well as in other areas of technology where a flat jet is required instead of a round one.

Расчет основных технических характеристик волнового вентилятора без учета КПД ведется по формулам:
1. Скорость струи - V = 2 • b • n (м/с);
2. Скоростной напор струи - P = ( ρ • V²)/2 (кг/м²);
3. Перекачиваемый объем - L = a • l • V (м³/с);
4. Требуемая мощность двигателя - N = ( ρ • V³ • a• 1)/150 (л.с.),
где b - хорда поворотной плоскости (м);
n - частота колебаний поворотной плоскости (Гц);
ρ- массовая плотность воздуха (кг • с²/м⁴);
a - толщина струи (м);
l - длина поворотной плоскости (м).The calculation of the main technical characteristics of the wave fan without taking into account the efficiency is carried out according to the formulas:
1. The speed of the jet - V = 2 • b • n (m / s);
2. The velocity head of the jet - P = (ρ • V ² ) / 2 (kg / m ² );
3. Pumped volume - L = a • l • V (m ³ / s);
4. The required engine power - N = (ρ • V ³ • a • 1) / 150 (hp),
where b is the chord of the rotary plane (m);
n is the oscillation frequency of the rotary plane (Hz);
ρ - mass density of air (kg • s ² / m ⁴ );
a is the jet thickness (m);
l is the length of the rotary plane (m).

Claims

A wave fan containing a rotary plane connected to the engine shaft by a crank gear, characterized in that the fan further comprises a second crank gear, the cranks of both gears being located to each other at an angle φ not exceeding 180 ^o , and the rotary plane is placed inside the box with windows in its opposite walls to form a flat stream of air.