RU2281883C1

RU2281883C1 - Air braking unit

Info

Publication number: RU2281883C1
Application number: RU2004137430/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Соловьев (RU); Александр Петрович Соловьев; Борис Иванович Турышев (RU); Борис Иванович Турышев; к Галина Ивановна Поздн (RU); Галина Ивановна Поздняк
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-08-20
Also published as: RU2004137430A

Abstract

FIELD: power plants working on gas flows.

SUBSTANCE: proposed unit is provided with vertical accelerator for flow of air admitted upward; this accelerator consists of two convergent nozzles located on one axis and tightly interconnected. Each nozzle is rigidly (or for axial motion) is introduced into other nozzle in way of air motion, thus forming cavities between nozzles where intake valves and air energy exciting units are mounted on its wall. Pressure sensors are mounted in all cavities. Air flow escaping from accelerator is branched-off in upper part of casing and is directed to outlet vertical nozzles located at angle of 180° relative to vertical and to horizontal nozzles via air ducts. Provision is made for sensors showing rate of motion of device in three directions and sensors showing velocity of flow at outlets of all nozzles. Device is also provided with actuating mechanisms of door drives in air ducts and control unit.

EFFECT: extended field of application.

2 dwg

Description

Изобретение относится к авиации, а именно к средствам спасения пассажиров и летательных аппаратов. Может быть использовано при создании перспективных самолетов и вертолетов с повышенной безопасностью.The invention relates to aviation, and in particular to means of saving passengers and aircraft. It can be used to create promising aircraft and helicopters with enhanced security.

Известна аварийно-спасательная система самолета, состоящая из обитаемых модулей - составных частей фюзеляжа, снабженных парашютными подсистемами [1].Known emergency rescue system of the aircraft, consisting of habitable modules - components of the fuselage, equipped with parachute subsystems [1].

Известен летательный аппарат с пассажирскими аварийно-спасательными модулями, размещенными по бортам фюзеляжа, имеющими посадочное устройство, парашютную систему и автономную систему энергоснабжения [2].Known aircraft with passenger rescue modules placed along the sides of the fuselage, having a landing device, parachute system and autonomous power supply system [2].

Известен пассажирский самолет повышенной комфортности с катапультируемыми аварийно-спасательными модулями и парашютной системой [3].Known passenger aircraft of increased comfort with ejected rescue modules and a parachute system [3].

Недостатки у всех перечисленных выше аналогов общие - отсутствие возможности движения модуля в горизонтальной плоскости, чтобы избежать приземления в опасных местах, а также трудности управления скоростью спуска модуля, особенно вблизи земли. Кроме того, парашютная система не обеспечивает возможность, при необходимости (например, опасности), хотя бы кратковременного подъема модуля вверх на некоторую небольшую высоту.The disadvantages of all the above analogues are common - the lack of the ability to move the module in a horizontal plane to avoid landing in dangerous places, as well as the difficulty of controlling the speed of descent of the module, especially near the ground. In addition, the parachute system does not provide the possibility, if necessary (for example, danger), at least a short-term lifting of the module up to a certain small height.

Известен способ спасения вертолета, состоящий в отделении несущего винта от фюзеляжа, выводе парашюта и посадке вертолета [4].A known method of rescuing a helicopter, consisting in the separation of the rotor from the fuselage, the output of the parachute and landing of the helicopter [4].

Недостатки - те же, но они касаются вертолета в целом.The disadvantages are the same, but they relate to the helicopter as a whole.

Известно воздушное устройство для создания силы тяги, содержащее компрессор с приводом и ресивер с соплами [5]. Принято за прототип.Known air device for creating traction, containing a compressor with a drive and a receiver with nozzles [5]. Taken as a prototype.

Недостатки - необходимость использования компрессора с приводом и топлива для их работы, что усложняет конструкцию устройства.Disadvantages - the need to use a compressor with a drive and fuel for their work, which complicates the design of the device.

Технический результат изобретения - обеспечение движения спускаемого объекта (аварийно-спасательного модуля и/или самого летательного аппарата, груза) по горизонтали, управление спуском - подъемом объекта и более безопасным приземлением.The technical result of the invention is the horizontal movement of the descent object (emergency rescue module and / or the aircraft itself, cargo), the descent control - lifting of the object and a safer landing.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем сопла и технические средства для получения воздуха с заданными параметрами, дополнительно установлено средство энерговозбуждения газа (воздуха), в корпусе устройства размещается по вертикали ускоритель потока воздуха, поступающего снизу вверх, состоящий из не менее двух сужающихся сопел на одной оси, герметично соединенных между собой. Каждое сопло жестко или с возможностью осевого перемещения введено коаксиально в следующее по ходу движения воздуха сопло с образованием между соплами полости (полостей). По крайней мере, в одной полости размещены впускные клапаны на ее стенке и средства энерговозбуждения воздуха. Во всех полостях размещены датчики давления. Струя воздуха с выходного отверстия ускорителя в верхней части корпуса устройства разветвляется и направляется по воздуховодам к двум или более выходным вертикальным соплам, расположенным под углом 180° к вертикали, а также к одному или нескольким горизонтальным соплам. Для управления распределением потоков воздуха из ускорителя предусмотрены датчики скорости движения самого устройства, а также потоков воздуха на выходе из всех сопел. Кроме этого, имеются исполнительные механизмы привода створок в воздуховодах и блок управления работой устройства.The technical result is achieved by the fact that in the known device containing nozzles and technical means for producing air with predetermined parameters, an additional means of energy excitation of gas (air) is additionally installed, an accelerator of air flow coming from bottom to top, consisting of at least two, is placed vertically in the device’s body tapering nozzles on one axis, tightly interconnected. Each nozzle is rigidly or axially movable introduced coaxially into the next nozzle along the air flow with the formation of cavities (cavities) between the nozzles. At least one cavity contains inlet valves on its wall and means for energizing the air. All cavities are equipped with pressure sensors. An air stream from the outlet of the accelerator in the upper part of the device branch branches and is directed through the air ducts to two or more output vertical nozzles located at an angle of 180 ° to the vertical, as well as to one or more horizontal nozzles. To control the distribution of air flows from the accelerator, sensors are provided for the speed of movement of the device itself, as well as air flows at the exit of all nozzles. In addition, there are actuating mechanisms for the drive of the valves in the ducts and a control unit for the operation of the device.

Схематически предлагаемое изобретение изображено на фиг.1 и 2. Тормозное воздушное устройство (ТВУ) (фиг.1) содержит корпус 1, ускоритель воздушного потока 2 с входным 3 и выходным 4 отверстиями, воздуховоды вертикальные с выходными соплами 5, воздуховоды горизонтальные с выходными соплами 6 и клапан 7. Ускоритель воздушного потока содержит размещенные соосно сужающиеся сопло 8 с входным сечением 3 и критическим сечением 9, сопло 10 с критическим сечением 11 и полость 12 между этими соплами. В полости 12 помещены средства энерговозбуждения воздуха 13 и клапаны 15 на стенке 14 полости. Далее по ходу движения воздуха следуют сужающееся сопло 16 с критическим сечением 17 и сужающееся сопло 18 с критическим сечением 19 и выходным сужающимся соплом 20. Между соплами 10 и 16 имеется полость 21, между соплами 16 и 18 - полость 22. При этом сопла 8 и 10, а также 10 и 16, 16 и 18 соединены между собой герметично. Датчики давления в полостях и на выходных соплах, блок управления работой ВТУ не показаны.The invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2. The brake air device (TW) (FIG. 1) comprises a housing 1, an air flow accelerator 2 with an input 3 and an output 4 openings, vertical air ducts with output nozzles 5, horizontal air ducts with output nozzles 6 and valve 7. The air flow accelerator comprises a coaxially tapering nozzle 8 with an inlet section 3 and a critical section 9, a nozzle 10 with a critical section 11, and a cavity 12 between these nozzles. In the cavity 12 is placed means of energy excitation of air 13 and valves 15 on the wall 14 of the cavity. Next, in the direction of air movement, there is a tapering nozzle 16 with a critical section 17 and a tapering nozzle 18 with a critical section 19 and an outlet tapering nozzle 20. There is a cavity 21 between the nozzles 10 and 16, a cavity 22 between the nozzles 16 and 18. The nozzles 8 and 10, as well as 10 and 16, 16 and 18 are interconnected hermetically. Pressure sensors in the cavities and at the output nozzles, the VTU operation control unit are not shown.

На фиг.2 показано ТВУ (вид сверху) по форме параллелепипеда и цилиндра.Figure 2 shows the TVU (top view) in the form of a parallelepiped and a cylinder.

Устройство работает следующим образом. При падении устройства в воздухе в вертикальном состоянии поступающий через вход 3 в ускоритель 2 воздух может иметь скорость, недостаточную для разгона и начальной устойчивой работы тормозного устройства. Тогда производят энерговозбуждение (например, ионизацию) воздуха в полости 12 с использованием одного или нескольких средств ионизации 13, размещенных в полости. При этом клапаны 7 и 15 закрыты. Такими средствами ионизации могут быть нанесенные на внутренние поверхности стенки полости электроды, соединенные с полюсами источника напряжения электротока, или магнитные полосы. Средствами ионизации могут быть также источник искусственного потока элементарных частиц с энергией в интервале от 10 эВ до 1,2*10⁴⁵ эВ или нанесенные на стенки полости покрытия, содержащие радиоактивные элементы. Ионизацию осуществляют, например, возбуждением в воздухе в полости электрического разряда переменным электрическим и/или магнитным полем (источники полей на фиг.1 не показаны). Или путем ввода в полость катализатора процесса ионизации (инертный газ (например, аргон), элементы четвертой группы периодической таблицы химических элементов (например, углерод) и др. В результате такого воздействия молекулы воздуха (азота и кислорода) частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [3]. Поток расширенного в полости 12 газа вылетает к центральной оси устройства, увлекая (эжектируя) при этом воздух из внешней среды через входное сечение 3. Далее клапаны 15 открываются и в полость 12 поступает воздух из внешней среды или от источника сжатого воздуха (баллона сжатого воздуха). После этого клапаны закрываются. Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить как импульсный, так и квазинепрерывный характер работы. Когда скорость потока газа, идущего из полости 12, с учетом эжектируемого воздуха из внешней среды (через сопло 8) между сечениями 11 и 17 будет достаточной для эжекции воздуха из полости 21, в последней возникнет некоторое разрежение. Оно будет способствовать повышению перепада давлений между сечениями 3 и 17 и тем самым увеличению скорости истечения и расхода воздуха через входное отверстие 3. Это, в свою очередь, приведет к усилению вакуумирования полости 21. Такие процессы будут происходить до тех пор, пока перестанет повышаться вакуум в этой полости. Движитель начинает работать только за счет засасывания в сопло 21 воздуха из внешней среды вакуумом этой полости. После прекращения пульсаций возникает разрежение и в полости 12. При дальнейшем самовакуумировании полостей 12, 21 и 22 в выходном отверстии 4 ускорителя 2 возникнет устойчивый сверхзвуковой поток воздуха.The device operates as follows. When the device falls in the air in a vertical state, the air entering through the input 3 to the accelerator 2 may have a speed insufficient for acceleration and initial stable operation of the brake device. Then produce energy excitation (for example, ionization) of air in the cavity 12 using one or more means of ionization 13 located in the cavity. In this case, the valves 7 and 15 are closed. Such means of ionization can be electrodes deposited on the inner surface of the cavity wall, connected to the poles of an electric current voltage source, or magnetic strips. The ionization means can also be a source of an artificial stream of elementary particles with energies in the range from 10 eV to 1.2 * 10 ⁴⁵ eV or deposited on the walls of the cavity of the coating containing radioactive elements. Ionization is carried out, for example, by excitation in air in an electric discharge cavity by an alternating electric and / or magnetic field (field sources are not shown in FIG. 1). Or by introducing into the catalyst cavity an ionization process (inert gas (for example, argon), elements of the fourth group of the periodic table of chemical elements (for example carbon), etc. As a result of such exposure, the air molecules (nitrogen and oxygen) are partially destroyed with the release of a large amount of heat and kinetic energy [3]. The flow of gas expanded in the cavity 12 flies out to the central axis of the device, entraining (ejecting) air from the environment through the inlet section 3. Next, the valves 15 open and enters the cavity 12 air from the external environment or from a source of compressed air (compressed air cylinder). After this, the valves close. The frequency of such operations (pulsations) is adjustable and can be high enough to provide both pulsed and quasi-continuous operation. When the gas flow rate, coming from the cavity 12, taking into account the ejected air from the external environment (through the nozzle 8) between sections 11 and 17 will be sufficient to eject the air from the cavity 21, in the latter there will be some rarefaction. It will increase the pressure drop between sections 3 and 17 and thereby increase the flow rate and air flow through the inlet 3. This, in turn, will increase the vacuum of the cavity 21. Such processes will continue until the vacuum ceases to increase. in this cavity. The mover begins to work only by sucking air into the nozzle 21 from the external environment by the vacuum of this cavity. After the cessation of pulsations, a vacuum also appears in the cavity 12. With further self-vacuuming of the cavities 12, 21, and 22, a stable supersonic air flow will appear in the outlet 4 of the accelerator 2.

В верхней части корпуса воздушный поток после выхода из 4 по сигналам из блока управления (на фиг.1, 2 не показан), передающимся исполнительным механизмам привода створок в воздуховодах, разделяется на два или более вертикальных воздуховода с выходными соплами 6 под углом 180° к вертикали устройства и, по крайней мере, два горизонтальных воздухопровода с выходными соплами 7. Для управления потоками воздуха на выходе 4 ускорителя предусмотрены датчики скорости движения устройства в трех направлениях, и скорости потока на выходе из всех сопел, связанные с блоком управления. Энергии сверхзвукового потока воздуха (одного или нескольких воздушных тормозных устройств) должно быть достаточно для уравновешивания груза (спасательного модуля, летательного аппарата и т.п.), подъема его на некоторую высоту и горизонтального перемещения (при необходимости).In the upper part of the casing, the air flow after exiting 4 by signals from the control unit (not shown in Figs. 1, 2) transmitted to the actuators of the sash drive in the air ducts is divided into two or more vertical air ducts with outlet nozzles 6 at an angle of 180 ° to the vertical of the device and at least two horizontal air ducts with outlet nozzles 7. To control the air flows at the exit 4 of the accelerator, there are sensors for the speed of the device in three directions, and flow rates at the exit of all nozzles, with yazannye the control unit. The energy of the supersonic air flow (one or more air braking devices) should be sufficient to balance the load (rescue module, aircraft, etc.), lift it to a certain height and move it horizontally (if necessary).

Рассматриваемый режим работы устройства не является единственным. Возможен вариант работы, при котором впрыскивание и ионизация газа (воздуха) в полости 12 производятся непрерывно. В этом случае энергия, выделяемая при разложении атомов газа в полости 12, будет дополнять, усиливать энергетический эффект движения воздуха в усилителе, полученный от вакуумирования полостей 21 и 22.The considered mode of operation of the device is not the only one. A variant of the work is possible in which the injection and ionization of gas (air) in the cavity 12 are performed continuously. In this case, the energy released during the decomposition of gas atoms in the cavity 12 will complement, enhance the energy effect of air movement in the amplifier obtained from the evacuation of cavities 21 and 22.

Затраты энергии на разгон и обеспечение устойчивой выработки сверхзвукового потока воздуха в качестве кинетической энергии для работы устройства сравнительно небольшие. Энергия тратится на разгон воздуха внутри ускорителя до заданной скорости (на ионизацию воздуха в полости 12 и энерговозбуждение воздуха), на работу механизмов открытия - закрытия клапанов 7, 15, на исполнительные механизмы приводов створок, работу измерительной и управляющей аппаратуры.The energy consumption for acceleration and ensuring the stable production of supersonic air flow as kinetic energy for the operation of the device is relatively small. Energy is spent on accelerating the air inside the accelerator to a predetermined speed (on ionizing the air in the cavity 12 and energy excitation of the air), on the operation of opening and closing mechanisms of valves 7, 15, on the actuators of leaf drives, the operation of measuring and control equipment.

Применение изобретения позволит в первую очередь осуществить более безопасный спуск объекта и его приземление, обеспечить движение спускаемого объекта (аварийно-спасательного модуля летательного аппарата, самого летательного аппарата, грузов) по горизонтали и при необходимости некоторый подъем объекта на большую высоту.The application of the invention will allow, first of all, to carry out a safer descent of the object and its landing, to ensure the movement of the descent object (emergency and rescue module of the aircraft, the aircraft itself, cargo) horizontally and, if necessary, some rise of the object to a great height.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2187443, кл. 7 В 64 С 1/32, В 64 D 25/12, публ. 2002.08.20.1. RF patent 2187443, cl. 7 V 64 C 1/32, V 64 D 25/12, publ. 08/08/20.

2. Патент РФ 2172277, кл. 7 В 64 C 1/32, B 64 С 21/02, В 64 D 25/12, публ. 2001.08.20.2. RF patent 2172277, cl. 7 B 64 C 1/32, B 64 C 21/02, B 64 D 25/12, publ. 08.08.20.

3. Заявка на изобретения РФ 94023443, кл. 6 B 64 С 1/12, публ. 1995.10.10.3. Application for inventions of the Russian Federation 94023443, cl. 6 B 64 C 1/12, publ. 1995.10.10.

4. Патент РФ 2201381, кл. 7 B 64 С 27/04, B 64 С 1/32, B 64 D 17/80, публ. 2003.03.27.4. RF patent 2201381, cl. 7 B 64 C 27/04, B 64 C 1/32, B 64 D 17/80, publ. 2003.03.27.

5. Патент РФ 2025572, кл. 5 F 02 K 11/00, публ. 1994.12.30.5. RF patent 2025572, cl. 5 F 02 K 11/00, publ. 1994.12.30.

Claims

An air braking device containing nozzles and technical means for producing air with predetermined parameters, characterized in that it is additionally provided with means for energy excitation of air, an accelerator of air flow coming from the bottom up, consisting of at least two tapering nozzles on one, is placed vertically in the device casing axis, hermetically connected to each other, each nozzle is rigidly or axially movable introduced coaxially into the next nozzle along the air flow with the formation between the atlas of at least one cavity in which the inlet valves are located on its wall and means for energy excitation of air, pressure sensors are placed in the cavities, in the upper part of the device casing the air flow coming from the accelerator branches out and is routed through air ducts to two or more output vertical nozzles located at an angle of 180 ° to the vertical, as well as to one or more horizontal nozzles, sensors for the speed of movement of the device itself in tr in all directions and flow rate sensors at the exit of all nozzles, in addition, there are actuating mechanisms for the drive of the valves in the ducts and a control unit for the operation of the device.