RU226944U1 - Роторный парус - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области аэромеханики и может быть использована при создании и модернизации надводных плавучих и наземных транспортных средств. Технико-экономическим результатом предлагаемого устройства является исключение необходимости выработки энергии для приведения во вращение роторного паруса. Достигается это тем, что на оси ротора размещена крыльчатка с плоскими лопастями, прикрепленная к ротору и с одной стороны окруженная дугообразным экраном, образующим в своем горизонтальном сечении полуокружность, который может менять свое положение на 180°. 6 ил.

Description

Полезная модель относится к области аэромеханики и может быть использована при создании и модернизации надводных плавучих и наземных транспортных средств.

Известен турбопарус, представляющий собой вертикальную металлическую трубу сечения, близкого к яйцевидному, и действующую по тому же принципу, что и крыло самолёта. Труба-крыло имеет подвижный щиток, улучшающий аэродинамическое разделение внешней и внутренней поверхностей. В боковые поверхности трубы вмонтированы по всей высоте две перфорированные стенки, через одну из которых (в зависимости от необходимости движения вперед или назад) производится отсос воздуха вентилятором, приводимым в движение электродвигателем (Т. Скоренко, «То ли мачта, то ли парус», журнал «Популярная механика», 2011, № 3, с. 80-84).

Недостатком такого турбопаруса является то, что при его использовании возникает необходимость выработки дополнительной энергии, требующейся для приведения вентилятора в действие.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является роторный парус А. Флеттнера, принятый в качестве прототипа, представляющий собой ротор цилиндрической формы, установленный вертикально и вращаемый вокруг своей оси с помощью электрического двигателя или двигателя внутреннего сгорания (Л. Прандтль, “Эффект Магнуса и ветряной корабль”, журнал «Успехи физических наук», 1925, том 5, № 1, с. 1- 27; Т. Скоренко, «То ли мачта, то ли парус», Журнал «Популярная механика», 2011, № 3, с. 80-84; https://doi.org/10.3367/UFNr.0005.192501a.0001 , дата обращения 22.11.2023 г.).

Недостатком роторного паруса А. Флеттнера является, то, что при его использовании возникает необходимость, во-первых, изменения направления вращения ротора при изменении направления бокового ветра (с правого борта на левый и наоборот), а во-вторых, - необходимость выработки дополнительной энергии, требующейся для приведения ротора во вращение.

Задачей полезной модели является разработка конструкции роторного паруса, для вращения которого не требуется выработка дополнительной энергии, и автоматически изменяющего направление вращения при изменении направления бокового ветра (с правого борта на левый и наоборот).

Достигается это тем, что на оси ротора размещена крыльчатка с плоскими лопастями, прикрепленная к ротору и с одной стороны окруженная дугообразным экраном, образующим в своем горизонтальном сечении полуокружность, который может менять свое положение на 180°.

При изготовлении деталей, из которых состоит роторный парус, могут быть использованы, например, различные виды пластмасс или другие твердые материалы, металлы и сплавы.

Изложенная сущность поясняется графически.

На фиг. 1 схематично показаны виды с левого борта и сверху на плавучее надводное транспортное средство с установленным на нем роторным парусом, а также механизм возникновения силы Магнуса для случая, когда транспортное средство движется вперед под действием ветра, дующего с левого борта, где 1 - дугообразный экран, 2 - кормовая часть транспортного средства, 3 - транспортное средство, 4 - крыльчатка, 5 - цилиндрический ротор, 6 - направление вращения крыльчатки и цилиндрического ротора, 7 - основание роторного паруса, 8 - направление ветропотока, 9 - направление силы Магнуса (т.е. так называемая в гидроаэромеханике «подъемная» сила, обусловленная эффектом Магнуса; В.Г. Гейер, В.С. Дулин, А.Н. Заря, «Гидравлика и гидропривод», М.: Недра, 1991, 331 с.), 10 - носовая часть транспортного средства.

На фиг. 2 схематично показан механизм возникновения силы Магнуса для случая, когда транспортное средство, на котором установлен роторный парус, движется вперед под действием ветра, дующего с правого борта.

На фиг. 3 и 4 схематично показан механизм возникновения силы Магнуса для случая, когда транспортное средство, на котором установлен роторный парус, движется назад под действием ветра, дующего с левого (Фиг. 3) и правого (Фиг. 4) борта.

На фиг. 5 в двух ракурсах показана трехмерная модель роторного паруса.

На фиг. 6 показана трехмерная модель цилиндрического ротора с крыльчаткой.

Роторный парус работает следующим образом.

Если дугообразный экран 1 установлен позади роторного паруса, ближе к кормовой части 2 транспортного средства 3 и ветер дует с левого борта транспортного средства 3 (фиг. 1), то крыльчатка 4 вместе с цилиндрическим ротором 5 вращается в направлении 6, совпадающим с направлением по часовой стрелке (если смотреть на транспортное средство 3 сверху) вокруг оси, закрепленной в основании 7 роторного паруса с возможностью свободного вращения в обоих направлениях. При этом цилиндрический ротор 5 омывается спереди и сзади ветропотоком 8, и возникает сила Магнуса 9, действующая на роторный парус и транспортное средство 3 в целом и направленная вперед. Если боковой ветер переменит свое направление на противоположное (фиг. 2), то изменится и направление вращения крыльчатки 4 вместе с цилиндрическим ротором 5. При этом направление силы Магнуса не изменится.

Если изменить положение дугообразного экрана 1 на противоположное и установить его впереди роторного паруса, ближе к носовой части 10 транспортного средства 3 и ветер будет дуть с левого борта (фиг. 3), то крыльчатка 4 вместе с цилиндрическим ротором 5 будет вращаться в направлении 6 против часовой стрелки (если смотреть на транспортное средство 3 сверху). При этом цилиндрический ротор 6 омывается спереди и сзади ветропотоком 8 и возникает сила Магнуса 9, действующая на роторный парус и транспортное средство 3 в целом и направленная назад. Если боковой ветер переменит свое направление на противоположное (фиг. 4), то изменится и направление вращения крыльчатки 4 вместе с цилиндрическим ротором 5. При этом направление силы Магнуса не изменится.

Таким образом, изменение на 180° положения дугообразного экрана 1 позволяет изменять направление движения транспортного средства 3 (вперед или назад).

При встречном и попутном ветре крыльчатка 4 и цилиндрический ротор 5 вращаться не будут, а, следовательно, сила Магнуса в этих случаях не возникнет.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в исключении необходимости выработки энергии для приведения во вращение роторного паруса.

Claims (1)

1. Роторный парус, содержащий в своем составе ротор цилиндрической формы, размещенный на оси с возможностью свободного вращения в обе стороны, отличающийся тем, что на части длины ротора размещена крыльчатка с плоскими лопастями, и с одной стороны часть ротора с крыльчаткой окружена дугообразным экраном, образующим в своем горизонтальном сечении полуокружность, выполненным с возможностью изменения положения на 180°, между носовой и кормовой частями транспортного средства.