RU2376208C1

RU2376208C1 - Device to produce lift

Info

Publication number: RU2376208C1
Application number: RU2008131327/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Левдоне (RU); Игорь Викторович Левдоне
Original assignee: Игорь Викторович Левдоне
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-12-20

Abstract

FIELD: mechanics. ^ SUBSTANCE: proposed device comprises housing with working medium circulation channel and working medium blower arranged therein. Suction and discharge holes of aforesaid channel are arranged opposite each other on housing convex surface to allow working medium to flow around it. Aforesaid channel consists of straightening parts arranged behind suction end ahead of discharge end that feature rectangular cross section and pass into those parts which are located ahead and behind of blower, respectively. Said straightening parts feature annular cross sections. ^ EFFECT: increased lift. ^ 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для создания аэродинамической подъемной силы над статической подъемной плоскостью и может быть использовано как плавательное, летательное транспортное средство в воздушной среде для организации спасения людей в чрезвычайных обстоятельствах с высотных зданий, как лифт, строительный кран в местах с плотной застройкой, а также для создания дополнительной подъемной силы при взлете других транспортных средств.The invention relates to a device for creating aerodynamic lifting force above a static lifting plane and can be used as a swimming, flying vehicle in the air to organize the rescue of people in emergency situations from high-rise buildings, like an elevator, a construction crane in places with dense buildings, and to create additional lift when taking off other vehicles.

Известно устройство для создания подъемной силы, содержащее корпус с камерой и вентилятор, при этом полость камеры выполнена в форме сплющенного эллипсоида вращения и сообщена с внешней средой через отверстие в корпусе, расположенное в нижней части камеры параллельно плоскости, проходящей через большую ось эллипсоида вращения полости камеры, вентилятор установлен в отверстии корпуса на оси симметрии, проходящей через малую ось эллипсоида вращения полости камеры, с возможностью нагнетания текучей среды внутрь упомянутой полости (см. RU 2232108 С2, опубл. 2004).A device for creating a lifting force is known, comprising a housing with a camera and a fan, the camera cavity being made in the form of a flattened ellipsoid of revolution and communicating with the external environment through an opening in the housing located in the lower part of the camera parallel to the plane passing through the major axis of rotation of the chamber ellipsoid , the fan is installed in the opening of the housing on the axis of symmetry passing through the small axis of the ellipsoid of rotation of the cavity of the chamber, with the possibility of pumping fluid inside the cavity (see RU 2 232108 C2, publ. 2004).

Недостатком является его невысокая управляемость и низкая эффективность создания подъемной силы.The disadvantage is its low controllability and low efficiency of creating lift.

Наиболее близким к предложенному является устройство для создания вертикальной подъемной силы с замкнутым аэродинамическим контуром, которое может быть применено в авиации в летательных аппаратах вертикального взлета и посадки. Устройство содержит сферическую поверхность, нижняя часть которой образована кольцевыми крыльевыми профилями, концентрично расположенными вокруг источника потока воздуха, от которого в радиальном направлении на кольцевую сферическую поверхность поступает поток воздуха, обтекая расположенные под углом атаки кольцевые крыльевые профили и образуя на верхней поверхности разрежение. Нижнюю часть сферической поверхности опоясывает кольцевой воздухозаборник, соединенный каналом рециркуляции с входом в источник потока воздуха. По каналу рециркуляции поток воздуха после прохождения им кольцевых профилей и воздухозаборника поступает на вход в источник потока воздуха. Верхняя часть сферической поверхности, не занятая кольцевыми крыльевыми профилями, имеет перфорированное покрытие, через которое с этой части поверхности производится отсос воздуха и создается разрежение (RU 93014376, опубл. 20.01.1997).Closest to the proposed is a device for creating a vertical lifting force with a closed aerodynamic circuit, which can be used in aviation in aircraft of vertical take-off and landing. The device comprises a spherical surface, the lower part of which is formed by annular wing profiles concentrically arranged around a source of air flow, from which a stream of air flows radially onto the annular spherical surface, flowing around the wing wing profiles located at an angle of attack and forming a vacuum on the upper surface. The lower part of the spherical surface is surrounded by an annular air intake connected to the recirculation channel with the entrance to the air flow source. Through the recirculation channel, the air flow after passing through the annular profiles and the air intake enters the inlet to the air flow source. The upper part of the spherical surface, not occupied by annular wing profiles, has a perforated coating through which air is sucked off from this part of the surface and a vacuum is created (RU 93014376, publ. 20.01.1997).

Однако в данном устройстве неэффективно использована верхняя поверхность, поскольку кольцевой профиль занимает лишь часть его верхней поверхности.However, in this device, the upper surface is inefficiently used, since the annular profile occupies only part of its upper surface.

Техническим результатом изобретения является увеличение подъемной силы за счет увеличения размаха несущей поверхности при одинаковом диаметре сечения вентилятора.The technical result of the invention is to increase the lifting force by increasing the magnitude of the bearing surface with the same diameter of the fan section.

Результат достигается тем, что устройство для создания подъемной силы содержит корпус, внутри которого выполнен канал рециркуляции рабочей среды, и расположенный в канале вентилятор для нагнетания рабочей среды, отверстия всасывающего и выводящего концов канала расположены напротив друг друга на верхней поверхности корпуса выпуклой формы с возможностью обеспечения ее обтекания упомянутой рабочей средой, отличающееся тем, что канал состоит из расположенных за всасывающим и перед выводящим его концами спрямляющих частей, имеющих прямоугольные поперечные сечения и переходящими в части канала, расположенные соответственно до и после вентилятора и имеющие кольцевые поперечные сечения.The result is achieved by the fact that the device for creating a lifting force comprises a housing, inside which a channel for recirculating the working medium is made, and a fan located in the channel for pumping the working medium, the openings of the suction and output ends of the channel are located opposite each other on the upper surface of the convex shape with the possibility of its flow around the said working medium, characterized in that the channel consists of straightening parts located behind the suction and in front of the ends leading out of it, having straight coal transverse cross-section and changing to the channel portion arranged respectively before and after the fan and having annular cross-sections.

Всасывающий и выводящий концы канала предназначены для всасывания и вывода рабочей среды (воздуха) по многосекционному каналу.The suction and output ends of the channel are designed for suction and output of the working medium (air) through a multi-section channel.

Вентилятор разгоняет рабочую среду и обеспечивает ее циркуляцию в канале.The fan accelerates the working medium and ensures its circulation in the channel.

Расположение всасывающего и выводящего концов канала напротив друг друга на верхней поверхности корпуса позволяет организовать обдувание ускоренным в канале потоком рабочей среды верхней поверхности корпуса устройства для создания подъемной силы.The location of the suction and output ends of the channel opposite each other on the upper surface of the housing allows you to organize blowing accelerated in the channel by the flow of the working medium of the upper surface of the housing of the device to create a lifting force.

В частных вариантах выполнения изобретения канал выполнен многосекционным, из расположенных параллельно друг другу смежных секций, отверстия секций всасывающего и выводящего его концов расположены вдоль параллельных прямых, каждая из секций соединена с соответствующей ей частью всасывающего и выводящего концов канала, при этом части канала с кольцевыми поперечными сечениями образованы всеми упомянутыми секциями.In private embodiments of the invention, the channel is made multi-sectional, from adjacent adjacent sections parallel to each other, the openings of the sections of the suction and output ends are located along parallel straight lines, each of the sections is connected to its corresponding part of the suction and output ends of the channel, while the channel parts are circular transverse sections formed by all the mentioned sections.

Для обеспечения лучшего обтекания верхней поверхности корпуса она выполнена криволинейной с небольшой продольной кривизной.To ensure better flow around the upper surface of the housing, it is made curved with a small longitudinal curvature.

Вентилятор соединен с приводом от газотурбинного реактивного двигателя, реактивная тяга которого предназначена для придания устройству поступательного движения.The fan is connected to a drive from a gas turbine jet engine, the jet propulsion of which is designed to impart translational movement to the device.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пример внешнего вида устройства с трехсекционным каналом, на фиг.2 показан вид трехсекционного канала в аксонометрии, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2, на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2, на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows an example of the appearance of a device with a three-section channel, Fig. 2 shows a view of a three-section channel in a perspective view, Fig. 3 is a section A-A in Fig. 2, in Fig. 4 is a section B -B in figure 2, figure 5 is a section bb in figure 2, figure 6 is a section GG in figure 2.

В качестве примера заявленного устройства представлен воздухоплавательный аппарат тяжелее воздуха, предназначенный для создания аэродинамической подъемной силы над статичной подъемной плоскостью, где воздушный поток обувает несущую поверхность корпуса аппарата в открытой части кольцевого канала.An example of the claimed device is an aeronautical device heavier than air, designed to create an aerodynamic lifting force above a static lifting plane, where the air flow encircles the bearing surface of the apparatus in the open part of the annular channel.

Аппарат состоит из корпуса 1, внутри которого выполнена камера для прохода рабочей среды. Камера выполнена в виде разомкнутого профилируемого трехсекционного канала со всасывающим 2 и выводящим 3 концами в виде диффузоров. Всасывающий 2 и выводящий 3 концы канала расположены напротив друг друга на верхней прямоугольной поверхности 4 корпуса, имеющей небольшую продольную кривизну. Непосредственно после всасывающего 2 и перед выводящим 3 концами канала расположены спрямляющие части 5 и 6, имеющие прямоугольное поперечное сечение (см. фиг.4). Части 5 и 6 образуют спрямляющий аппарат и переходят в части 7 и 8, образующие улитку и имеющие кольцевые поперечные сечения (см. фиг.6). Между частями 7 и 8 расположен вентилятор 9, который разгоняет рабочее тело по замкнутому контуру канала. Вентилятор 9 соединен с валом 10 привода реактивного двигателя 11, реактивная тяга которого предназначена для создания поступательного движения.The apparatus consists of a housing 1, inside which a chamber is made for the passage of the working medium. The camera is made in the form of an open profiled three-section channel with a suction 2 and output 3 ends in the form of diffusers. The suction 2 and output 3 ends of the channel are located opposite each other on the upper rectangular surface 4 of the housing having a small longitudinal curvature. Directly after the suction 2 and in front of the output 3 ends of the channel are straightening parts 5 and 6 having a rectangular cross section (see figure 4). Parts 5 and 6 form a straightening apparatus and go into parts 7 and 8, forming a cochlea and having annular cross sections (see Fig.6). Between parts 7 and 8 there is a fan 9, which accelerates the working fluid along a closed channel circuit. The fan 9 is connected to the shaft 10 of the drive of the jet engine 11, the jet of which is designed to create translational motion.

Канал состоит из трех параллельных секций 12, 13 и 14. Каждая из секций соединена с соответствующей ей частью 2', 2'', 2''' всасывающего 2 конца канала и с соответствующей ей частью 3', 3'', 3''' выводящего 3 конца канала. Канал с кольцевым поперечным сечением образован частями всех трех секций преобладающего прямоугольного сечения.The channel consists of three parallel sections 12, 13 and 14. Each of the sections is connected to its corresponding part 2 ', 2' ', 2' '' of the suction 2 ends of the channel and to its corresponding part 3 ', 3' ', 3' ' 'outputting 3 ends of the channel. A channel with an annular cross section is formed by parts of all three sections of a predominant rectangular section.

Трехсекционный профилируемый канал (канал разомкнутого контура имеет переменное сечение на разных отрезках дистанции, площадь сечения зависит от условия, что расход газа во всех сечениях канала величина постоянная на момент времени) позволяет кольцеобразное сечение возле вентилятора преобразовать в распрямленное прямоугольное сечение над несущей поверхностью 4.A three-section profiled channel (the open-loop channel has a variable cross-section at different distance segments, the cross-sectional area depends on the condition that the gas flow rate in all sections of the channel is constant at a time) allows the ring-shaped cross-section near the fan to be converted into a straightened rectangular cross-section over the bearing surface 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Воздух проходит через всасывающий конец канала в виде диффузора 2 и продвигается в спрямляющую часть 5 канала, имеющую прямоугольное сечение, затем попадает в часть 7 канала, преобразующую прямоугольное сечение в кольцевое, расположенную перед вентилятором 9. Вентилятор 9 от привода двигателя 11 разгоняет воздух и обеспечивает его циркуляцию в кольцевых частях 7 и 8 канала. Далее через часть 8 канала, преобразующую кольцевое сечение канала в прямоугольное, разогнанный воздух попадает сначала в спрямляющую часть 6, а затем в дозвуковой выводящий конец канала в виде диффузора 3, где еще ускоряется. После диффузора 3 разогнанный поток обдувает криволинейную верхнюю поверхность 9 корпуса. За счет значительной разницы скоростей воздушного потока над и под устройством над статичной подъемной плоскостью возникает разрежение и, следовательно, подъемная сила.Air passes through the suction end of the channel in the form of a diffuser 2 and moves into the straightening part 5 of the channel, having a rectangular section, then enters the channel part 7, converting the rectangular section into a ring section, located in front of the fan 9. The fan 9 from the drive of the engine 11 accelerates the air and provides its circulation in the annular parts 7 and 8 of the channel. Further, through the channel part 8, which converts the annular section of the channel into rectangular, the dispersed air enters first into the straightening part 6, and then into the subsonic output end of the channel in the form of a diffuser 3, where it is still accelerating. After the diffuser 3, the accelerated stream blows around the curved upper surface 9 of the housing. Due to the significant difference in air velocity above and below the device above the static lifting plane, a vacuum occurs and, therefore, the lifting force.

Аппарат висит в воздухе за счет скоростного воздушного потока над несущей плоскостью 4. Торможение аппарата предусматривается наличием аппарата реверса реактивной тяги, а также создание реверсом заднего хода. На аппарате возможно создание поступательной скорости за счет отклонения вектора подъемной силы от вертикали. Для рулежки на малых скоростях в аппарате предусматривается пневматическая реактивная система на сжатом воздухе от последней ступени турбины газотурбинного двигателя, создающая вращающие моменты, а также незначительную поступательную скорость в горизонтальной плоскости. В полетном режиме аппарат управляется: по крену интерцепторами, которые тормозят поток над несущей поверхностью, по тангажу закрылками и наклоненными под углом 45 градусов килями с рулями направления, по курсу управляется рулями направления. Предполагается рабочий режим висения при скорости потока в открытой части контура свыше 40-50 метров в секунду, а при достижении более высоких скоростей потока в контуре аппарат будет иметь удельную нагрузку на крыло, ограниченную прочностью крыла.The device hangs in the air due to the high-speed air flow above the carrier plane 4. Braking of the device is provided for by the presence of a jet thrust reverser, as well as the creation of a reverse gear. On the apparatus, it is possible to create translational speed due to the deviation of the lift vector from the vertical. For taxiing at low speeds, the apparatus provides a pneumatic reactive system with compressed air from the last stage of the turbine of the gas turbine engine, which generates torques, as well as a slight translational speed in the horizontal plane. In flight mode, the device is controlled: by roll by interceptors that inhibit the flow above the bearing surface, by pitch by flaps and keels inclined at an angle of 45 degrees with rudders, the rudders are controlled by heading. It is assumed that the operating mode of hovering at a flow rate in the open part of the circuit is more than 40-50 meters per second, and upon reaching higher flow rates in the circuit, the unit will have a specific wing load limited by the wing strength.

Аппарат способен плавать и летать в воздухе от нулевых до максимальных скоростей. Позволяет вплотную подходить к высотным строительным сооружениям, зависать, причаливать, брать груз на борт и отходить, так как устройство не имеет открытых вращающихся узлов и деталей, а также для него нет ограничений не по высоте полета, ни для влета в закрытые пространства (габариты корабля) для погрузки, разгрузки, хранения. Может использоваться для перевозки крупногабаритного груза на внешней подвеске на значительные расстояния и как транспортное средство.The device is able to swim and fly in the air from zero to maximum speeds. It allows you to come close to high-rise building structures, hang, moor, take cargo on board and depart, since the device does not have open rotating components and parts, and there are no restrictions on it either by flight height or by entry into enclosed spaces (ship dimensions ) for loading, unloading, storage. It can be used for transportation of bulky cargo on an external sling over considerable distances and as a vehicle.

Claims

1. A device for creating a lifting force, comprising a housing with a recirculation channel of the working medium and a fan located therein for pumping the working medium, the openings of the suction and output ends of the channel are located opposite each other on the upper surface of the body of a convex shape with the possibility of ensuring its flow around the said working medium, characterized in that the channel consists of rectifying parts located behind the suction and in front of the ends leading out of it, having rectangular cross sections and passing into parts channels located respectively before and after the fan and having annular cross sections.

2. The device according to claim 1, characterized in that the channel is multi-sectional, the openings of the sections of the suction and output ends are located along parallel straight lines, each section of the channel is connected to its corresponding part of the suction and output ends of the channel, while the parts of the channel are with circular cross sections formed by all the sections mentioned.

3. The device according to claim 1, characterized in that the suction and output ends of the channel are made in the form of a diffuser.

4. The device according to claim 1, characterized in that it includes a jet engine, the drive of which is connected to a fan.